矢量信號發(fā)生器(Vector Signal Generator,VSG)是現(xiàn)代電子測試系統(tǒng)中的核心設(shè)備，廣泛應(yīng)用于無線通信、雷達(dá)、物聯(lián)網(wǎng)和5G/6G研發(fā)等領(lǐng)域，能夠生成包含幅度、相位和頻率信息的復(fù)雜調(diào)制信號。其強(qiáng)大功能的背后，是一套高度集成的精密電子架構(gòu)與先進(jìn)的數(shù)字信號處理技術(shù)。
矢量信號發(fā)生器的核心工作原理基于I/Q(In-phase/Quadrature)調(diào)制技術(shù)。整個系統(tǒng)主要由四大模塊構(gòu)成：基帶信號發(fā)生器、I/Q調(diào)制器、射頻上變頻器和控制與顯示單元。
首先，基帶信號發(fā)生器負(fù)責(zé)生成原始的數(shù)字信號。它通常包含一個高速任意波形發(fā)生器(AWG)，可存儲或?qū)崟r生成符合特定通信標(biāo)準(zhǔn)(如LTE、Wi-Fi 6、5G NR)的復(fù)數(shù)信號數(shù)據(jù)流。這些數(shù)據(jù)被分解為同相(I)和正交(Q)兩個分量，分別代表信號的實部和虛部。
接下來，I/Q信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號，并送入I/Q調(diào)制器。該調(diào)制器將I和Q兩路基帶信號分別與本振信號(LO)的同相和正交分量相乘，再進(jìn)行合成。通過精確控制I和Q的幅度與相位關(guān)系，可以實現(xiàn)QPSK、16QAM、64QAM甚至更高階的調(diào)制方式，生成所需的復(fù)雜調(diào)制信號。
隨后，調(diào)制后的中頻信號進(jìn)入射頻上變頻器，通過混頻器將其頻率提升至目標(biāo)射頻范圍(如2.4GHz、3.5GHz或毫米波頻段)。信號再經(jīng)可變增益放大器(VGA)調(diào)節(jié)輸出功率，并通過濾波器抑制雜散和噪聲，較終通過射頻輸出端口饋入被測設(shè)備。
整個過程由高性能FPGA或DSP芯片實時控制，確保信號生成的精確性與時序同步。現(xiàn)代矢量信號發(fā)生器還集成觸摸屏、網(wǎng)絡(luò)接口和自動化控制協(xié)議(如SCPI)，支持遠(yuǎn)程操作與測試系統(tǒng)集成。
綜上所述，矢量信號發(fā)生器通過數(shù)字基帶生成、I/Q調(diào)制和射頻上變頻的協(xié)同工作，將復(fù)雜的調(diào)制算法轉(zhuǎn)化為真實的射頻信號，為現(xiàn)代無線系統(tǒng)的研發(fā)與驗證提供了高度靈活且精確的信號源。
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