罗德 FSW 信号与频谱分析仪谐波失真测量方法

在射频与微波测试中，信号纯净度直接影响系统性能。谐波失真是信号经过非线性器件后，在基波整数倍频处产生新的频率分量，是衡量放大器、混频器与发射链路线性度的核心指标。罗德与施瓦茨 R&S FSW 信号与频谱分析仪具备出色的动态范围与低噪声特性，为谐波失真测量提供了可靠平台。

一、测量原理

谐波失真测量的本质，是在频域中比较基波与各次谐波的幅度差：向被测件（DUT）馈入纯净的连续波（CW）信号，由 FSW 采集输出频谱，逐一读取基波、二次、三次乃至更高次谐波的功率电平，据此计算总谐波失真（THD）。THD 一般以各次谐波功率之和与基波功率之比的平方根表示。谐波幅度随阶次升高而快速衰减，基波与高次谐波常相差数十 dB，测量对分析仪的线性度与动态范围要求很高。

二、测量前准备

FSW 的电平准确度以热平衡为前提，建议开机预热 30 分钟并完成自校准后再正式测量。信号源输出端的谐波必须足够低，否则测得的谐波可能来自信号源而非被测件，必要时可在信号源与被测件之间串入低通滤波器。连接应使用 50 Ω 同轴电缆，保持阻抗匹配并按力矩规范拧紧接头，以减小反射与失配误差。

三、参数设置要点

扫宽需覆盖至最高次谐波，例如基波 100 MHz、测至五次谐波时，终止频率应不低于 500 MHz。分辨率带宽（RBW）要足够小以分开相邻谱线，但不宜过小导致扫描过慢；视频带宽（VBW）通常取 RBW 的 1/3 至 1/10，用于平滑迹线、稳定读数。参考电平设得略高于基波峰值，输入衰减在不超出安全电平的前提下尽量减小。对基波与各次谐波逐点测量时，可将 FSW 置于零扫宽模式，在固定频点做时域功率测量，读数更干净。

四、数据读取与结果评估

借助标记与峰值搜索功能定位基波及各次谐波峰值，记录幅度并计算 THD，再与行业标准或系统指标比对。测量微弱的高次谐波时可启用前置放大器提升灵敏度；针对脉冲调制信号，可选用 FSW-K6S 时间旁瓣选件，直接获得 THD 与信纳比（SINAD）结果。

五、FSW 的硬件优势

FSW 在 2 GHz 处显示平均噪声电平（DANL）典型值可达 -159 dBm（1 Hz），1 GHz 载波、10 kHz 偏置处相位噪声典型值为 -140 dBc（1 Hz），8 GHz 及以下频段的总体电平测量不确定度低于 0.37 dB。针对发射系统的谐波测量，FSW 可选配 R&S FSW-B13 可切换高通滤波器，支持高达 1.5 GHz 的载波频率，通过预选显著提升动态范围，无需再外接滤波器。

结语

掌握测量原理、处理好信号源与连接、合理配置带宽与电平参数，才能让谐波失真测量既准确又高效。西安安泰测试设备有限公司可为 R&S FSW 等信号与频谱分析仪提供选型配套、技术支持与维修校准服务，帮助工程师充分发挥仪器性能。