示波器的SFDR和谐波失真--示波器的射频指标连载（2）

时间：2018-06-26 18:00:08

关键字： sfdr 射频指标示波器谐波失真

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[导读] 在射频测试中，除了底噪声以外，无杂散动态范围（SFDR: Spurious-free dynamic range）也非常重要，因为它决定了在有大信号存在的情况下能够分辨的最小信号能量。对于示波器来说，其杂散的主要来源是

在射频测试中，除了底噪声以外，无杂散动态范围（SFDR: Spurious-free dynamic range）也非常重要，因为它决定了在有大信号存在的情况下能够分辨的最小信号能量。对于示波器来说，其杂散的主要来源是由于ADC拼接造成的不理想。以2片ADC拼接为例，如果采样时钟的相位没有控制好精确的180度，就有可能造成信号的失真，在频谱上就会出现以拼接频率为周期的杂散信号。如果失真比较严重，即使再高的采样率也无法保证采集到的信号的真实性。

对于高带宽示波器来说，不论是采用片内拼接还是片外拼接，由于拼接不理想造成的杂散都客观存在，关键是杂散能量的大小。以Keysight的S系列示波器为例，其采用了单片40G/s的ADC芯片，通过专门的工艺优化了时钟分配和采样保持电路，可以保证很好的一致性。下图是用Keysight公司的E8267D信号源产生1GHz信号经滤除谐波后在5GHz的Span范围内看到的频谱，可以看到除了2次和3次谐波失真外，其杂散指标可以达到-75dBc，相当于一台中等档次的频谱仪的水平。

谐波失真也是衡量测量信号保真度的一个重要指标。对于示波器来说，为了保证高的采样率，其ADC的位数（8bit或者10bit）相对于频谱仪里使用的14bit ADC有较大差异，其谐波失真主要来源于ADC的量化噪声造成的信号失真，典型的是2次和3次谐波失真，通常3次谐波的能量更大，这点和频谱仪里由于混频器造成2次谐波失真来源不太一样。

在上面的测试结果中，其2次谐波失真约为-65dBc，比一般的频谱仪差一些。而其3次谐波失真约为-49dBc，比起一般的频谱仪就差远了。因此如果用户关心谐波失真指标，比如在放大器的非线性测试中，使用示波器并不是一个好的选择。

不过好在谐波造成的失真通常在带外，通过简单的数学滤波处理很容易把谐波滤除掉。所以在有些宽带信号解调的应用中，由于测量算法在解调过程中会加入数学滤波器，谐波失真对于最终的解调结果影响并不是很大。