一種寬帶矢量信號的自動校正方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種寬帶矢量信號的自動校正方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 寬帶矢量信號發(fā)生器可W生成高穩(wěn)定、寬頻帶、快速跳變和任意波形的矢量調(diào)制 信號，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于雷達、通信、電子測量等領(lǐng)域。相對于傳統(tǒng)的采用專有硬件開發(fā)信 號發(fā)生器，基于通用測試儀表搭建信號發(fā)生器的模式結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠、研發(fā)周期短、通 用性強，逐漸成為當(dāng)前寬帶矢量信號發(fā)生器的主要實現(xiàn)方式之一。其基本原理就是，利用 Matl油等工具生成數(shù)字信號波形數(shù)據(jù)，然后將波形數(shù)據(jù)下載到基帶信號發(fā)生器的內(nèi)存中， 利用基帶信號發(fā)生器生成I/Q兩路基帶模擬信號，并通過矢量信號發(fā)生器對I/Q兩路信號 進行正交載波調(diào)制，實現(xiàn)射頻信號輸出。其中，實現(xiàn)矢量調(diào)制信號的關(guān)鍵部件I/Q調(diào)制器的 正交移相、混頻性能直接決定了矢量調(diào)制信號的質(zhì)量。由于I/Q調(diào)制器的混頻電路不可能 達到理想的平衡狀態(tài)，正交移動也會在不同的頻點上存在相位偏差，尤其是在帶寬很大的 情況下，誤差會比較大。因此，為了保證輸出信號的質(zhì)量滿足應(yīng)用需求，必須對寬帶矢量信 號發(fā)生器進行預(yù)先校正。圖1是現(xiàn)有寬帶矢量信號校正方法的示意圖。首先，基于寬帶矢 量信號的調(diào)制原理推導(dǎo)出寬帶矢量信號的誤差模型；然后，在不同的輸入信號條件下，利用 頻譜儀對寬帶矢量信號發(fā)生器的輸出信號進行功率測量，求解除誤差模型中的各項參數(shù)， 從而建立I/Q輸入的預(yù)失真校正補償網(wǎng)絡(luò)；最后，按照誤差模型生成數(shù)字信號波形，并下載 到基帶信號發(fā)生器中，W實現(xiàn)寬帶矢量信號的誤差校正。
[0003] 但是該種方法的不足之處在于，需要人工使用頻譜儀等測量儀表進行測量，自動 化程度不高，且容易引入人為操作誤差；同時，誤差模型一般都比較復(fù)雜，求解難度較大，容 易引入計算誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種寬帶矢量信號的自動校正方法 及系統(tǒng)，能夠提高寬帶矢量信號校正的自動化程度與精度。
[0005] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種寬帶矢量信號的自動校正方法，將寬帶矢量信號的誤差校正分解為幅度平坦度校 正、本振泄露校正W及鏡像抑制校正，并將校正值一起預(yù)補償于數(shù)字信號波形之中，再將校 正后的波形數(shù)據(jù)下載到基帶信號發(fā)生器進行波形播放，即可W生成校正后的信號波形，完 成寬帶矢量信號的校正，其步驟如下： (1)幅度平坦度校正 1.1)獲取未校正信號的幅頻特性數(shù)據(jù) 信號校正的頻帶范圍記為F胃按照均勻分布的方式在頻帶內(nèi)取 m(m>3)個頻點。，廠2，打3,...，巧"，利用寬帶矢量信號生成器依次產(chǎn)生各頻率上的 單頻點信號，分別測量各個信號的輸出幅度值為心1,為;，I...Ii4m。
[0006] 1.2)確定最小輸出幅值的頻率點 計算最小輸出幅度值1這打空'饑，從而獲取對應(yīng) 的頻率點為&。
[0007] 1.3)確定各個頻率點的幅值差 計算各個頻率點的幅值差么41,么42,么^13，...，么4|?，則有
【主權(quán)項】
1. 一種寬帶矢量信號的自動校正方法，其特征是：將寬帶矢量信號的誤差校正分解為 幅度平坦度校正、本振泄露校正以及鏡像抑制校正，并將校正值一起預(yù)補償于數(shù)字信號波 形之中，再將校正后的波形數(shù)據(jù)下載到基帶信號發(fā)生器進行波形播放，即可以生成校正后 的信號波形，完成寬帶矢量信號的校正，其步驟如下： (1)幅度平坦度校正 1.1) 獲取未校正信號的幅頻特性數(shù)據(jù)，信號校正的頻帶范圍記為 D7mrfn. I7mcaJ,按照均勾分布的方式在頻帶內(nèi)取Wi 3)個頻點F1,F2,173,…,F m ，利用寬帶矢量信號生成器依次產(chǎn)生各頻率上的單頻點信號，分別測量各個信號的輸出幅 度值為41，為.>馬…; 1.2) 確定最小輸出幅值的頻率點，計算最小輸出幅度值 Jn =111丨11{馬,/12,馬-,…，為I UlSTO，從而獲取對應(yīng)的頻率點為J7n ; 1. 3)確定各個頻率點的幅值差，計算各個頻率點的幅值差Mi,M2,M3, 則有
1.4)擬合任意頻點上的幅值差，對任意頻點1^，確定其在頻點F1,F2_,F 3,...,中的 位置為巧玄Fx玄巧+1，1在I < m.，計算&與巧+1之間的幅值差線性關(guān)系，根據(jù)兩點法， 有
從而得到輸出信號在Ff與巧+1之間幅值差的線性關(guān)系為M x = +? ; 1. 5)生成校正數(shù)據(jù)，在產(chǎn)生信號時進行幅值補償，根據(jù)擬合幅值線性關(guān)系式，在產(chǎn)生 寬帶矢量信號時預(yù)先進行幅值補償，對任意頻率點I 7jg，未校正前的信號幅值記為，則校 正后的幅度值為來=-Ax - = i4Y - - 1? ; (2) 本振泄露校正 2. 1)獲取未校正信號的本振泄露功率，利用寬帶矢量信號生成器產(chǎn)生校正頻段范圍 內(nèi)任意頻率的單頻點信號，測量輸出信號的本振泄露功率為P fj; 2. 2)確定I通道的直流偏置值，在寬帶矢量信號生成器的I通道信號上疊加直流電壓 Fdi，測量輸出信號的本振泄露功率SP 1，則I通道的直流偏置值為
2. 3)確定Q通道的直流偏置值，在寬帶矢量信號生成器的Q通道信號上疊加直流電壓 Fdtf，測量輸出信號的本振泄露功率為I 52,則Q通道的直流偏置值為
2. 4)生成校正數(shù)據(jù)，在產(chǎn)生信號時進行偏置電壓補償，根據(jù)獲取的Ffe與，在產(chǎn)生 寬帶矢量信號時預(yù)先對I / Q兩個通道分別補償直流電壓，設(shè)I通道的原始信號的電壓表 示式記為％。與Fqc3，則校正后的電壓表示為
(3) 鏡像抑制校正 3.1)獲取未校正信號的鏡像特性數(shù)據(jù)，信號校正的頻帶范圍記為[Fmill, FmaJ ，按照均勻分布的方式在頻帶內(nèi)取TO(OT> 3)個頻AfpI72lF3,…，F(xiàn)m，利用寬帶 矢量信號生成器依次產(chǎn)生各頻率上的單頻點信號，分別測量各個信號的輸出幅度值為 Au Al..., 并測量其鏡像的幅度值為; 3. 2)確定Q通道相對I通道的相位偏差，計算各個頻率點Q通道相對I通道的相位差 A%, A^2, Af3,，則有
3. 3)擬合任意頻點上的相位偏差，對任意頻點|^，確定其在頻點f3>... 1中 的位置為巧玄玄巧+1，1在i < ?n，計算Ff與巧+1之間的相位差線性關(guān)系，根據(jù)兩點 法，有
從而得到輸出信號在朽與巧+1之間幅值差的線性關(guān)系為Apx = CirFjr + & 3. 4)生成校正數(shù)據(jù)，生成信號時進行幅值補償，根據(jù)擬合相位偏差線性關(guān)系式，在產(chǎn) 生寬帶矢量信號時預(yù)先對Q通道進行相位補償，對任意頻率點戶;，未校正前的Q通道的信號 相位記為，則校正后的相位為= % - A% = - QiI^. - 4。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種寬帶矢量信號的自動校正方法，其特征是：所述高速數(shù)據(jù) 采集模塊用于實時采集寬帶矢量信號生成器輸出的中頻/射頻信號；寬帶矢量信號生成器 輸出的信號經(jīng)采集變?yōu)殡x散序列信號= ileMwn+q + B，^!表示信號的幅值，評表 示信號的頻率，0表示信號的初始相位，g表示信號的直流偏置； 高速數(shù)據(jù)采集模塊采用高性能的PCIe數(shù)據(jù)采集卡，為雙通道同步采集，分辨率為14 位，采樣率為2GS/S，采用的PCI-EX8高速接口支持lGBytes/S高速帶寬，通過高速盤陣，實 現(xiàn)實時采集、傳輸與寫盤功能，采用的接口適配板對數(shù)據(jù)采集卡信號線進行匹配。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種寬帶矢量信號的自動校正方法，其特征是：所述信號處理 模塊實時獲取由高速數(shù)據(jù)采集模塊采集的寬帶矢量信號的離散序列數(shù)據(jù)，對離散序列信號 進行離散傅里葉變換，將其變換到頻域，用于測量信號的幅頻特性；所述信號處理模塊模塊 采用Matlab進行編寫，用于對數(shù)據(jù)采集模塊提供的數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)信號幅頻參數(shù)的測 量。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種寬帶矢量信號的自動校正方法，其特征是：所述校正計算 模塊實時獲取信號處理模塊測量的信號幅頻數(shù)據(jù)，按照校正算法分別計算出信號的幅度平 坦度Mx、本振泄露Fm與Fec、鏡像抑制補償參數(shù)奶。；所述校正計算模塊采用Matlab進 行編寫，計算得到寬帶矢量信號發(fā)生器的校正參數(shù)，同時，將測量參數(shù)、校正參數(shù)及波形顯 示到軟件界面，再通過參數(shù)下載模塊將校正參數(shù)發(fā)送到被測寬帶矢量信號發(fā)生器的控制上 位機。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種寬帶矢量信號的自動校正方法，其特征是：所述參數(shù)下載 模塊獲取校正計算模塊生成的校正補償參數(shù)，并將其下載到寬帶矢量信號發(fā)生器的控制上 位機，按照校正后的信號模型，控制上位機利用Matlab生成校正后的數(shù)字信號波形，并下 載到寬帶矢量信號發(fā)生器的基帶信號發(fā)生器內(nèi)存中，基帶信號發(fā)生器讀取內(nèi)存數(shù)據(jù)進行波 形播放，即可生成校正后的信號波形，完成寬帶矢量信號的自動校正。
6. 采用權(quán)利要求1所述方法的一種寬帶矢量信號的自動校正系統(tǒng)，其特征是：包括寬 帶矢量信號生成器、高速數(shù)據(jù)采集模塊、信號校正模塊，所述寬帶矢量信號生成器由控制上 位機通過基帶信號發(fā)生器與矢量信號調(diào)制器連接構(gòu)成，矢量信號調(diào)制器的輸出端通過電纜 與高速數(shù)據(jù)采集模塊相連，高速數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端通過PCI-ExS數(shù)據(jù)接口與信號校正 模塊相連，信號校正模塊的輸出端通過RS-232接口、USB接口或者LAN與寬帶矢量信號發(fā) 生器的控制上位機相連。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種寬帶矢量信號的自動校正系統(tǒng)，其特征是：所述信號處理 模塊為微處理器，由信號處理模塊、校正計算模塊以及參數(shù)下載模塊組成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，公開一種寬帶矢量信號的自動校正系統(tǒng)，包括寬帶矢量信號生成器、高速數(shù)據(jù)采集模塊、信號校正模塊，所述寬帶矢量信號生成器由控制上位機通過基帶信號發(fā)生器與矢量信號調(diào)制器連接構(gòu)成，矢量信號調(diào)制器的輸出端通過電纜與高速數(shù)據(jù)采集模塊相連，高速數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端通過PCI-Ex8數(shù)據(jù)接口與信號校正模塊相連，信號校正模塊的輸出端通過RS-232接口、USB接口或者LAN與寬帶矢量信號發(fā)生器的控制上位機相連。本發(fā)明能夠自動完成寬帶矢量信號發(fā)生器的測試及校正信號生成。較傳統(tǒng)的校正系統(tǒng)簡單明了，可以節(jié)省大量的時間和人力，降低了人為誤差，提高了校正效率及校正精度。
【IPC分類】H03M1-10
【公開號】CN104821826
【申請?zhí)枴緾N201510185353
【發(fā)明人】馬孝尊, 郭金良, 崔新風(fēng), 高軍山, 韓文彬, 申磊
【申請人】中國人民解放軍63892部隊
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月20日