矢量信号发生器的内部架构与工作原理

更新时间：2025-12-04 点击次数：1

　　矢量信号发生器(Vector Signal Generator,VSG)是现代电子测试系统中的核心设备，广泛应用于无线通信、雷达、物联网和5G/6G研发等领域，能够生成包含幅度、相位和频率信息的复杂调制信号。其强大功能的背后，是一套高度集成的精密电子架构与先进的数字信号处理技术。

　　矢量信号发生器的核心工作原理基于I/Q(In-phase/Quadrature)调制技术。整个系统主要由四大模块构成：基带信号发生器、I/Q调制器、射频上变频器和控制与显示单元。

　　首先，基带信号发生器负责生成原始的数字信号。它通常包含一个高速任意波形发生器(AWG)，可存储或实时生成符合特定通信标准(如LTE、Wi-Fi 6、5G NR)的复数信号数据流。这些数据被分解为同相(I)和正交(Q)两个分量，分别代表信号的实部和虚部。

　　接下来，I/Q信号经过数模转换器(DAC)转换为模拟电压信号，并送入I/Q调制器。该调制器将I和Q两路基带信号分别与本振信号(LO)的同相和正交分量相乘，再进行合成。通过精确控制I和Q的幅度与相位关系，可以实现QPSK、16QAM、64QAM甚至更高阶的调制方式，生成所需的复杂调制信号。

　　随后，调制后的中频信号进入射频上变频器，通过混频器将其频率提升至目标射频范围(如2.4GHz、3.5GHz或毫米波频段)。信号再经可变增益放大器(VGA)调节输出功率，并通过滤波器抑制杂散和噪声，较终通过射频输出端口馈入被测设备。

　　整个过程由高性能FPGA或DSP芯片实时控制，确保信号生成的精确性与时序同步。现代矢量信号发生器还集成触摸屏、网络接口和自动化控制协议(如SCPI)，支持远程操作与测试系统集成。

　　综上所述，矢量信号发生器通过数字基带生成、I/Q调制和射频上变频的协同工作，将复杂的调制算法转化为真实的射频信号，为现代无线系统的研发与验证提供了高度灵活且精确的信号源。