模拟调制器载波泄漏

2021.07科学技术创新宽带线性调频信号的产生任亚欣（西安电子工程研究所，陕西西安710100）宽带线性调频信号因具有较高的目标检测能力、良好的目标识别能力、抗干扰能力强等优点，在雷达及探测领域受到了高度重视。

如何产生高质量的宽带线性调频信号是科研工作者的研究课题。

宽带线性调频信号作为宽带信号的典型代表，其应用范围非常广泛，产生宽带线性调频信号的方式也多种多样，各有优缺点，需要根据不同的使用场景，结合项目背景等选择最适合的产生方式来实现。

本文总结当下使用较多的几种产生方式，比较他们的优缺点后，根据项目实际应用需求，选用DDS+倍频的方式，产生宽带线性调频信号，并对工程应用中遇到的问题进行分析和总结，最终达到使用指标要求。

1产生方式及比较宽带线性调频信号的产生可以分为两大类，即模拟法与数字法。

模拟法是在数字器件没有崛起之前，依靠传统模拟器件实现的信号产生方式，其又可分为有源和无源两种方法。

有源法是采用线性锯齿形电压控制压控振荡器（VCO ）产生LFM 信号，也可采用锁相环来实现。

无源法产生LFM 中最常用的是色散延迟线（或者声表波SAW 器件）来实现。

无论是采用有源还是无源模拟方式产生LFM 信号，实现系统都有体积庞大、灵活性差、调试与维护复杂等问题。

从信号形式看，模拟法主要用于产生一些简单的LFM 信号，对产生大瞬时带宽LFM 信号方面存在诸多困难，难以满足现代雷达高调频线性度、高稳定性、多模式工作体制的要求。

因此现在在工程实践中，很少选用模拟的方式来实现。

数字法主要有DDS 直接产生法、DDS+倍频扩展频带法、DDS 上变频扩展频带法、DDS+PLL 扩展频带法、多路DDS 并行合成法。

1.1DDS 直接产生法。

有两种分类：第一种数字中频直接产生，特点是从数字系统的误差分析入手，合理选择系统的采样频率、量化位数，优化电路结构，减小系统噪声与电磁干扰；第二种数字基带+正交调制，特点是除了分析数字系统引入的误差外，还应考虑正交调制器带来的影响，主要有：幅度不平衡、相位不平衡和直流偏置。

·83·监测与测量Monitoring & Measurement总第106期数字电视星座图的测试与分析吴海龙（辽宁省广播电视技术保障中心）【摘 要】本文简要介绍QAM调制及其星座图的形成过程，并较详细利用测试星座图分析和判断数字电视系统噪声特征和来源等，这对数字电视系统的维护具有重要的意义。

【关键词】数字电视；广义噪声；星座图；测试应用作者简介：吴海龙，辽宁省广播电视技术保障中心，高级工程师，主要从事全省广播电视光纤传输网络设备技术维护及管理等工作。

一、前言众所周知，无论是模拟电视信号还是数字电视信号，它们在产生和传输过程中都会受到失真、噪声、干扰等影响。

在模拟电视中主要有失真（CSO、CTB）、白噪声、哼声（即交流声）、外界电磁波侵入干扰等，这主要是以幅度为特征的噪声，会使模拟电视图像出现雪花、重影、滚动及垂直、倾斜或水平波纹等现象。

在数字电视中，这些噪声影响依然存在，而且增加了数字调制和传输中带来的的影响，例如IQ幅度不平衡、IQ相位差、载波泄漏、相干干扰、相位噪声、增益压缩等。

一般把上述造成数字电视信号损伤的因素都当做噪声来处理，通常称为“广义噪声”，严重时会使数字电视图像出现马赛克、静帧或图像中断等现象。

上述的广义噪声对数字电视信号引起的各种故障用简单的测电平的方法很难查找和判别，而采用测试数字信号星座图是一个有效的方法之一，它能直观地监测数字电视信号的变化，以便对设备或传输网络采取相应的措施。

二、64QAM星座图形成原理在有线数字电视采用的QAM调制大都是64QAM调制方式，它采用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，既调幅又调相，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特。

当比特流（视频码流、音频码流和辅助数据码流）进入64QAM调制器时，则是6个比特（从000000～111111）形成一个符号，最多有64种不同的组合，然后分成两路分别调制到两个正交的I、Q平面上，每个符号在I/Q平面上的位置与其调制幅度和相位相一一对应，这样便形成64QAM的星座图，它表示上述I信号和Q信号的64种不同组合信号矢量端点（星座点）的分布图，可以直观地显示出各个星座点的幅值和相位，如图1所示。

MER在数字电视网络测试中的应用随着数字电视改造在全国广泛的开展，越来越多的观众享受到数字电视节目带来的服务，数字电视越来越深入到人们的日常生活。

但是，数字电视网络的改造是个循序渐进的过程，必然存在数字电视与模拟电视混传的过程，在很多地方依然是相对老化的模拟线路，这直接影响到数字电视的传输质量，像马赛克、画面停顿等现象时常发生，影响到人们的收视的感受。

所以如何提高网络的传输质量，量化电视网络的指标，是非常重要的工作。

1 调制误差比（MER）及相关数字电视网络指标(1) 信噪比(S/N)：指传输信号的平均功率与噪声的平均功率之比，以误差矢量的均方值计算平均噪声功率，并计算S平均/N平均，计算公式为：2212211()10lg()1()Nj jjNj jjI QNS dBNI QNσσ==⎧⎫+⎪⎪⎪⎪=⎨⎬⎪⎪+⎪⎪⎩⎭∑∑即信噪比为I/Q,信号功率与噪声功率之比，以分贝（dB）表示。

（2）载噪比（C/N）：指已调制信号的平均功率与噪声平均功率之比，以对数的方式计算，单位dB，表示式为：10lg()20lg()P UC dB dBN P U⎛⎫⎛⎫==⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭载波载波噪声噪声已调信号的功率包括传输信号功率和调制载波的功率，数字电视传输系统是调制传输系统，因此采用载噪比指标，它代表噪声干扰相对调制的强弱程度，直接反映出调制信号相对噪声干扰的强弱程度。

（3）比特误码率（BER）：BER是描述数字电视信号传输质量的重要指标，定义为在确定的时间期间内错误比特和传输比特总数之间的比值。

即：BER=错误比特数/传输比特数BER越低，代表数字电视信号传输的质量越好，典型的理想目标值为10－9，这时电视节目清晰而流畅；当达到10－4时，偶尔会出现马赛克和停顿现象，影响观看的程度有限；当达到10－3时，会出现连续大量的马赛克，基本不能收看。

（4）调制误差率（MER）：MER是信号矢量幅度的有效值与误差幅度的有效值的比值，以dB为单位表示，定义式如下：222211222211()()10lg()20lg()()()NNj jj jjjN Nj j j jj jI QI QMER dB dBI Q I Qδδδδ====⎧⎫++⎪⎪⎪⎪==⎨⎬⎪⎪++⎪⎪⎩⎭∑∑∑∑其中:j j j jI I Q Qδδ++、jQ是理想位置矢量，jIδ、jQδ是误差矢量。

一种载波泄漏快速抑制方法吴广德;陈瑾【摘要】为获取更加纯净的频谱,抑制载波泄露和无用边带泄露.提出了一种快速抑制发射机载波泄漏的方法.从理论上分析了载波泄漏的原因及抑制的原理,进而提出利用抛物面二元寻优方法快速抑制载波泄漏.该方法较传统方法更能有效地控制发射机载波泄漏,大幅提高了抑制效率,消除了测试过程中可能出现的因载波泄漏而引起的各种不良影响,并使校准所需步骤、时间固定化,提高了测试效率,进而节约了测试成本,实验证明了该方法的正确性和有效性.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2016(029)003【总页数】3页(P148-150)【关键词】载波泄漏;直流偏置;二元寻优;抛物面方程【作者】吴广德;陈瑾【作者单位】中兴通讯西安研发中心陕西西安710114;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室陕西西安710071【正文语种】中文【中图分类】TN83Abstract A fast method for suppressing transmitter carrier leakage is proposed to obtain more purified spectrum and suppress carrier leakage and useless side bank leakage.The cause and the suppression principle ofcarrier leakage are analyzed,and the method of using the parabolic two element method is put forward.This method can effectively control the transmitter carrier leakage,greatly improve the suppressionefficiency,eliminate all kinds of adverse effects caused by the carrier leakage,improve the testing efficiency and save the test cost.The experiment proves that the method is correct and effective.Keywords carrier leakage;DC offset;two element optimization;parabolic equation随着零中频和数字中频技术的兴起,DAC加IQ调制器的设计模型在现代通讯设备中得到越来越多的应用。

载波信号有三个参数可以变化：幅度、频率和相位。

正弦函数和余弦函数相位相差90度。

调制就是用基带信号来控制三个参数中的一个或几个，从已调制的信号中恢复基带信号的过程叫解调。

模拟调制就是调制的基带信号是模拟信号，数字调制的基带信号是数字信号“1”和“0”调制可以分为线性调制和非线性调制。

如果已调信号的频谱和调制信号的频谱间是线性搬移关系的调制称为线性调制，频率位置变了，但是频谱的结构没有变化。

非线性调制也是把调制信号的频谱在频率轴上作频谱搬移，但它并不保持线性关系，调制后的信号的频谱不再保持调制信号的频谱结构，而且调制后信号的带宽一般要比调制信号的带宽大得多。

AM是线性调制，FM和PM是非线性调制。

调幅是常用的一种调制方式，中短波广播采用这种调制。

振幅调制通常又分为普通调幅（标准调幅）、抑制载波的平衡调幅、单边带调幅以及残留边带调幅等多种类型。

上图显示的是标准调幅。

如果调制信号的频率为f，那么调幅信号所占用的频带宽度B=2f调频信号的非相干解调和AM信号的非相干解调一样，都存在着门限效应，当输入信噪比大于门限电平时，解调器的抗噪声性能较好，而当输入信噪比小于门限电平时，输出的信噪比急剧下降。

当收音机接收的信号比较强时，噪声很小，一般为“沙沙”声（起伏噪声），随着信号的减弱，输出信噪比严重恶化，噪声明显加大，且有时会听到“喀尬”声（脉冲）。

如果调制信号的频率为f，那么调频信号所占用的频带宽度B=2（1＋m）f，其中m为调制指数。

又称为OOK。

振幅键控就是利用基带数字信号（调制信号）对高频正弦波幅度进行相应控制的方式，记作ASK。

一般基带数字信号的速率较低。

ASK有两种形式：1、当调制信号为1时，有高频信号存在，调制信号为0时，没有高频信号存在。

如上图所示。

接收时，可根据高频信号的有无判断0或者1信息。

2、当调制信号为1时，高频信号被一音频信号（如400Hz）所调制，即为高频调幅波。

调制信号为0时为等幅高频信号。

一起来学5G终端射频标准（载波泄漏）一晃三个月没看（5G）标准，新的版本又有了：3GPPTS 38.521-1 V17.7.0 (2022-12），所以再次舍旧谋新。

之前，我们学习了传输（信号）质量中的频率误差和EVM的相关内容，今天来看一（下载）波泄漏（Carrier Leakage）。

01—载波泄漏为什么是调制性能关于载波泄漏（Carrier leakage）的概念，我们很早就探讨过，参考一下这两篇文章：趣味实验室系列：终端测试中的载波泄漏carrier leakage（一）；趣味实验室系列：终端测试中的载波泄漏carrier leakage（二）；本质上，载波泄漏是由电路的直流偏置或串扰导致的，如下方右图所示，它表现为在载波频率上的非调制的正弦波，这是对频域的影响。

而下方左图呈现出来的就是这个泄漏或者说offset，对调制产生了多大的影响。

我们看到星座图整体产生了偏移，这就一定会影响数据符号的判定。

所以准确地说，测量载波泄漏，是为了测量发射机在有载波泄漏的情况下，对调制质量（IQ Offset）的影响程度。

02—载波泄漏的测试我们曾在一起来学5G终端（射频）标准（什么是传输信号质量）中提到过，载波泄漏的测试点，跟频率误差一样，都是在下图的"（RF）correc（ti）on "模块中计算的，在FFT之前。

载波泄漏的测试结果，在仪表上跟EVM的结果是一块出来的，都在发射信号质量（TSQ）下，以SP9500为例，启动TSQ测试如下图：它的测试要求限值如下表，其中TT = 0.8 dB。

关于功控和MU，可以参考一起来学5G终端射频标准（功率控制-相对功控）。

详细的测试步骤可以参考趣味实验室系列：终端测试中的载波泄漏carrierleakage（一）。

上表意味着需要在不同的终端发射功率等级下，分别进行测试，限值是不一样的。

除了功率等级以外，其他的测试配置如下：频点：高，中，低；带宽：Mid；SCS：lowest；调制：DFT-s-OFDM QPSK；RB分配：Inner_1RB_Left；【还有一点需要说明一下，就是在标准中出现了这样一句话：In the case that uplink sharing, the carrier leakage may have 7.5 kHzshift with the carrier frequency.这里稍作解释：在L（TE）的上行链路中有7.5kHz的半个subcarrier 偏移，是为了避免使用位于中心的（DC）subcarrier，但NR并不是这样，DC subcarrier是正常使用的。

现代通信电路课程设计任务书1、设计题目：AM传输系统的设计2、包含项目：（1）信号源产生模块（模拟语音信号）；（2）载波信号产生模块（3）AM调制器：平衡调制器（4）AM解调器：解调AM信号3、设计要求：（1）在进入实验室进行实际操作前，提交准备报告：包括综合设计概况、主要技术指标、相应模块的实现方法；提交模块的电路原理图；提交采用的器件资料。

（2）实验操作可在ZH5006综合设计实验箱上进行，也可在高频电路实验台上进行。

要求自行安装语音信号产生模块，其他模块采用标准模块。

（3）在进入实验室进行实际操作后，提交课程设计报告。

报告格式参照中原工学院课程设计指导手册。

4、分组安排：实验操作分两组进行：一组进行电路安装、调试，一组进行设计电路原理图、软件仿真。

然后再对调工作。

5、时间安排：（1）第1天：布置任务，讲解设计方法，进行预设计；（2）第2-3天：第一组进行电路安装、调试，第二组进行设计电路原理图、软件仿真。

（3）第3-4天：第二组进行电路安装、调试，第一组进行设计电路原理图、软件仿真。

（4）第5天：撰写设计报告。

目录一﹑绪论 (3)1.1设计目的 (3)1.2 设计内容及流程 (3)1.3 设计要求 (5)二、电路设计及仿真 (6)2.1信号产生模块 (6)2.2载波产生模块 (9)2.3 AM调制模块 (10)2.4 AM解调模块 (12)2.5滤波电路 (14)三、调试及结果分析 (17)3.1 安装调试 (17)3.2 实验分析 (18)四、心得体会 (21)附录一：器件清单 (22)附录二：芯片资料 (23)附录三: 参考文献 (24)附录四：ZH5006试验箱介绍 (25)一、绪论1.1设计目的（1）巩固加深对高频电子线路基本知识的理解，提高学生综合运用课程所学知识的能力。

培养学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册和文献资料的自学能力。

（2）通过实际电路方案的分析比较，设计计算，原件选取，安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法，掌握常用的仪器设备的正确使用，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法，提高学生的动手能力，能在教师的指导下完成课题任务。

泄漏通讯工作原理、全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：泄漏通讯是一种基于电磁波或声波传播原理的通讯方式，它通过波动信号来传递信息，是现代通讯领域中一种常见的无线传输技术。

泄漏通讯应用于许多领域，包括军事、安全、工业控制和医疗保健等。

它的工作原理是基于一系列物理过程，通过特定的技术手段实现信息的传输和接收。

泄漏通讯的工作原理可以简单概括为信息的编码、传输和解码三个步骤。

在信息编码阶段，待传输的信息会被转换成特定的信号形式，例如模拟信号或数字信号。

这一过程通常会使用编码算法将信息转化为一个或多个波形的模式。

泄漏通讯常用的编码方法包括振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。

一旦信息被编码成信号形式，接下来就是信号的传输阶段。

泄漏通讯系统通过发送端的天线或传感器将编码后的信号转化为电磁波或声波信号，然后将其向空间中传播。

传输的距离和效果受到多种因素的影响，包括信号频率、传输介质和环境条件等。

传输过程中可能会遇到信号衰减、多径效应和干扰等问题，因此需要采取一定的调制和编码技术来提高通讯质量。

接收端需要对传输过来的信号进行解码和还原成原始信息。

接收端的天线或传感器接收到传输信号后，将其转化为电信号并通过解码算法将其还原为原始信息。

在这一过程中，需要考虑信号传播过程中产生的噪声和失真等问题，以确保信息的准确性和完整性。

泄漏通讯的特点是具有一定的隐蔽性和抗干扰能力。

由于其信号通过空间传播，常常不易被外界窃听或干扰，适用于军事侦察、情报传递等高度保密的需求场景。

泄漏通讯可以利用环境中的反射和散射效应，实现多径传输，提高系统的可靠性和覆盖范围。

泄漏通讯是一种高效、隐蔽和可靠的通讯方式，它基于电磁波或声波传播原理，通过编码、传输和解码三个步骤实现信息的传输和接收。

泄漏通讯在军事、安防、工业控制等领域具有广泛的应用前景，为人类创造了更加便捷和安全的通讯方式。

第二篇示例：泄漏通讯工作原理泄漏通讯，顾名思义，是指通过泄漏声音或振动等物理信息来进行通讯的方式。

IQ信号增益平衡校准算法设计与实现徐明哲【摘要】通过分析矢量调制原理、引起矢量调制误差的主要因素,本文提出了一种IQ信号增益平衡校准算法.主要是通过内检波的方法定量计算IQ两路的不平衡系数,并推导出迭代公式来调整调制电路中增益平衡系数.测试结果表明本算法能够快速有效的进行增益平衡校准,校准结果满足指标要求.【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2019(000)009【总页数】3页(P89-91)【关键词】矢量调制;矢量调制误差;增益平衡【作者】徐明哲【作者单位】中国电子科技集团公司第四十一研究所,山东青岛 266555【正文语种】中文【中图分类】TP20 引言随着数字通信技术的发展，矢量信号的应用范围越来越广泛。

相对于传统的模拟信号，它的抗噪声能力强，带宽效率高，具有更卓越的性能，在各个领域均有重要应用，而矢量信号发生器作为数字通信设备的重要测试仪器，它产生的矢量信号质量直接影响到矢量信号接收设备的测试。

因此如何提高矢量信号发生器产生的矢量调制信号的质量成为一个重要研究课题。

矢量调制信号质量指标通过矢量调制误差来表征，它主要体现在3 个方面：载波抑制、增益平衡和正交度。

其中载波抑制体现了IQ 信号偏离原点的程度，增益平衡体现的是IQ 两路信号幅度是否相等，而正交度体现的是IQ 两路信号是否正交。

由于信号通路中电路不可能完全对称，电子元器件性能以及IQ 调制器本身存在固有的误差，因此IQ信号从基带板经过IQ 通路至IQ 调制器产生调制信号后必然存在误差，为保证信号质量，必须对IQ 通路以及IQ 调制器进行校准和补偿。

校准补偿方法主要是根据载波抑制、增益平衡以及正交度这3 个方面来校准补偿信号通路以及IQ 调制器的误差，从而达到提高IQ 调制信号质量的目的。

本文主要关注的是如何通过快速校准的方法以定量的确定通路中信号幅度不平衡比例，从而确定如何补偿幅度不平衡误差，达到提高增益平衡指标的目的。

1 IQ 调制理论分析1.1 IQ 调制原理IQ 调制技术的基本原理如图1 所示：图1 IQ 调制技术基本原理上图表示了矢量信号发生器中矢量调制信号的生成方法，基带信号发生器完成基带信号的码元映射、小数内插、成型滤波以及DA 输出，最终产生IQ 基带信号，信号经过通路进入IQ 调制器,I 和Q 信号分别与两个相互正交的本振信号混频：I路信号与载波信号相乘，Q 路信号与正交于载波的信号（载波信号90°移相）相乘，再将混频后的两路信号求和输出，即完成矢量信号调制。