矢量信號發生器的內部架構與工作原理

更新時間：2025-12-04 點擊次數：31

　　矢量信號發生器(Vector Signal Generator,VSG)是現代電子測試系統中的核心設備，廣泛應用于無線通信、雷達、物聯網和5G/6G研發等領域，能夠生成包含幅度、相位和頻率信息的復雜調制信號。其強大功能的背后，是一套高度集成的精密電子架構與先進的數字信號處理技術。

　　矢量信號發生器的核心工作原理基于I/Q(In-phase/Quadrature)調制技術。整個系統主要由四大模塊構成：基帶信號發生器、I/Q調制器、射頻上變頻器和控制與顯示單元。

　　首先，基帶信號發生器負責生成原始的數字信號。它通常包含一個高速任意波形發生器(AWG)，可存儲或實時生成符合特定通信標準(如LTE、Wi-Fi 6、5G NR)的復數信號數據流。這些數據被分解為同相(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信號經過數模轉換器(DAC)轉換為模擬電壓信號，并送入I/Q調制器。該調制器將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，再進行合成。通過精確控制I和Q的幅度與相位關系，可以實現QPSK、16QAM、64QAM甚至更高階的調制方式，生成所需的復雜調制信號。

　　隨后，調制后的中頻信號進入射頻上變頻器，通過混頻器將其頻率提升至目標射頻范圍(如2.4GHz、3.5GHz或毫米波頻段)。信號再經可變增益放大器(VGA)調節輸出功率，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。現代矢量信號發生器還集成觸摸屏、網絡接口和自動化控制協議(如SCPI)，支持遠程操作與測試系統集成。

　　綜上所述，矢量信號發生器通過數字基帶生成、I/Q調制和射頻上變頻的協同工作，將復雜的調制算法轉化為真實的射頻信號，為現代無線系統的研發與驗證提供了高度靈活且精確的信號源。