一種基于中頻采集的孔徑抖動(dòng)測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子設(shè)備測(cè)量技術(shù)，涉及對(duì)信號(hào)采集設(shè)備孔徑抖動(dòng)的測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集等一些應(yīng)用中，基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)的多通道高速信號(hào)采集設(shè)備的使用越來(lái)越廣泛。
[0003] 孔徑抖動(dòng)（Aperture jitter)又被稱為孔徑時(shí)間抖動(dòng)或孔徑不確定（Aperture uncertainty)，它是指ADC采樣時(shí)鐘的各個(gè)采樣脈沖邊沿出現(xiàn)時(shí)刻的不確定性，通常以時(shí) 間表不。對(duì)于一路動(dòng)態(tài)模擬信號(hào)，由于孔徑抖動(dòng)的存在，使得輸入的模擬信號(hào)值在孔徑時(shí)間 內(nèi)是不確定的，從而導(dǎo)致孔徑抖動(dòng)誤差（電壓誤差）；而對(duì)于多路模擬信號(hào)，孔徑抖動(dòng)帶來(lái) 了多路（通道）間的采樣時(shí)鐘不一致性。在現(xiàn)代通信系統(tǒng)的數(shù)字波束形成（DBF)以及相控 陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)陣列信號(hào)處理等應(yīng)用中，不僅對(duì)通道內(nèi)部孔徑抖動(dòng)誤差測(cè)量提出了要求，同時(shí) 還要求明確多路信號(hào)的采樣時(shí)鐘不一致性誤差，以分析該誤差引起的系統(tǒng)性能誤差。因此， 比較采集設(shè)備通道內(nèi)部和通道之間的孔徑抖動(dòng)非常重要，必須對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。
[0004]目前，關(guān)于時(shí)鐘抖動(dòng)的測(cè)量方法及理論研究文獻(xiàn)很多，但是對(duì)由于ADC本身引起 的孔徑抖動(dòng)卻很少，論文《模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中孔徑抖動(dòng)的測(cè)量研究》、《一種ADC孔徑抖動(dòng)的測(cè) 量方法》等提出了頻率掃描法測(cè)量孔徑抖動(dòng)，該方法需要進(jìn)行頻率掃描，而且需要在輸入信 號(hào)的過(guò)零點(diǎn)處進(jìn)行采樣，控制過(guò)程復(fù)雜；只是對(duì)孔徑抖動(dòng)測(cè)量進(jìn)行了一些理論和仿真分析， 并沒(méi)有給出具體的測(cè)量方法，也沒(méi)有對(duì)通道間的孔徑抖動(dòng)進(jìn)行考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明創(chuàng)造的目的
[0006] 本發(fā)明的目的是：提出一種簡(jiǎn)單實(shí)用的孔徑抖動(dòng)測(cè)量方法，以滿足信號(hào)采集設(shè)備 通道內(nèi)和通道之間孔徑抖動(dòng)測(cè)量的需要。
[0007] 技術(shù)方案
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于中頻采集的孔徑抖動(dòng)測(cè)量方法，基于一個(gè)由多通 道高速采集設(shè)備1、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源2、功率分配器3、孔徑抖動(dòng)測(cè)量處理系統(tǒng)4組成的測(cè)試平臺(tái)； 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源2產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)功率分配器3分配為兩路，送入被測(cè)的多通道高速信號(hào)采集 設(shè)備1 ;多通道高速信號(hào)采集設(shè)備1采集的高速信號(hào)送入孔徑抖動(dòng)測(cè)量處理系統(tǒng)4進(jìn)行計(jì) 算分析；標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源2的同步信號(hào)輸出端與多通道高速信號(hào)1采集設(shè)備的同步信號(hào)輸入端 相連接。其特征在于，測(cè)量孔徑抖動(dòng)的步驟如下：
[0009] 第1步、選取多通道高速信號(hào)采集設(shè)備的其中兩個(gè)通道A、B作為被測(cè)通道，其中一 個(gè)通道A作為參考通道，為后續(xù)其他所有通道的測(cè)量參考；
[0010] 第2步、采集通道數(shù)據(jù)；
[0011] 2. 1、產(chǎn)生信號(hào)：控制標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源2產(chǎn)生符合采集設(shè)備采集條件的連續(xù)波信號(hào)，頻 率為A+fd，其中&為選取的被采集信號(hào)的頻率，匕為方便分析而選取的頻率偏移，其取值 范圍為-(XOlf1Waoif1;
[0012] 2. 2、采集信號(hào)：控制多通道高速信號(hào)采集設(shè)備1的采樣率為Fs，采集點(diǎn)數(shù)為N，采 集經(jīng)功率分配器3分配后的A、B兩路信號(hào)S ia (n)、Sib (η);
[0013] 2. 3、轉(zhuǎn)儲(chǔ)信號(hào)：將2. 2采集的信號(hào)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到孔徑抖動(dòng)測(cè)量處理系統(tǒng)4中；
[0014] 第3步、分析計(jì)算兩個(gè)通道的孔徑抖動(dòng)誤差；
[0015] 3. 1、用數(shù)字下變頻的方法將采集到的中頻信號(hào)Sia(n)、SIB(n)從載頻&搬移到基 帶，轉(zhuǎn)化為基帶信號(hào)S a (n)、Sb (η);
[0016] 3. 2、分析計(jì)算通道A、B間的孔徑抖動(dòng)誤差；
[0017] 3. 2. 1、分別求出信號(hào)各采樣點(diǎn)的孔徑抖動(dòng)值，根據(jù)下式計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)的相位差 Δ~(《);
[0018]
[1]
[0019] 式中，conj ( ·)為求共輒，angle( ·)為求相角；
[0020] 根據(jù)下式計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)的孔徑抖動(dòng)值A(chǔ)tAB (η):
[0022] 3. 2. 2、根據(jù)下式，得到通道A、B間孔徑抖動(dòng)誤差的統(tǒng)計(jì)值jAB:
[0021] ------------[2J
[0023]
一 _--[3]
[0024] 式中，
[0025]
-----------[4]
[0026] 3. 3、分析計(jì)算通道A、B自身的孔徑抖動(dòng)誤差；
[0027] 3. 3. 1、按下式構(gòu)建理想信號(hào)S1 (η):
[0028]
---------[5]
[0029] 3. 3. 2、分析計(jì)算通道A自身的孔徑抖動(dòng)；在步驟3. 2中，用S1(Ii)代替Sb(η)，求出 通道A內(nèi)部孔徑抖動(dòng)誤差的統(tǒng)計(jì)值j AI;
[0030] 3. 3. 3、分析計(jì)算通道B自身的孔徑抖動(dòng)；在步驟3. 2中，用S1(Ii)代替Sa (η)，求出 通道B內(nèi)部孔徑抖動(dòng)誤差的統(tǒng)計(jì)值jBI;
[0031] 第4步、測(cè)量剩余其他通道的孔徑抖動(dòng)誤差；
[0032] 4. 1、保持步驟1中的參考通道不變，另選一個(gè)通道，重復(fù)步驟2和3,測(cè)量新選擇通 道的孔徑抖動(dòng)；
[0033] 4. 2、依次選取剩余通道，重復(fù)4. 1，完成所有通道孔徑抖動(dòng)的測(cè)量。
[0034] 發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)
[0035] 能夠完成多通道信號(hào)采集設(shè)備通道內(nèi)部和通道之間孔徑抖動(dòng)的測(cè)量，實(shí)施方法簡(jiǎn) 便易行，滿足了現(xiàn)代通信系統(tǒng)以及相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)等應(yīng)用中對(duì)通道內(nèi)和通道之間孔徑抖動(dòng) 測(cè)量的需要。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是實(shí)施本發(fā)明所需要的測(cè)量平臺(tái)的組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，一種基于中頻采集的孔徑抖動(dòng)測(cè)量方 法，基于一個(gè)由多通道高速采集設(shè)備1、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源2、功率分配器3、孔徑抖動(dòng)測(cè)量處理系 統(tǒng)4組成的測(cè)試平臺(tái)；標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源2產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)功率分配器3分配為兩路，送入被測(cè)的 多通道高速信號(hào)采集設(shè)備1 ;多通道高速信號(hào)采集設(shè)備1采集的高速信號(hào)送入孔徑抖動(dòng)測(cè) 量處理系統(tǒng)4進(jìn)行計(jì)算分析；標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源2的同步信號(hào)輸出端與多通道高速信號(hào)1采集設(shè) 備的同步信號(hào)輸入端相連接。其特征在于，測(cè)量多通道高速信號(hào)采集設(shè)備孔徑抖動(dòng)的步驟 如下：
[0038] 1、選取多通道高速信號(hào)采集設(shè)備的其中兩個(gè)通道A、B作為被測(cè)通道，其中一個(gè)通 道A作為參考通道，為后續(xù)其他所有通道的測(cè)量參考；
[0039] 2、采集通道數(shù)據(jù)；
[0040] 2. 1、產(chǎn)生信號(hào)：控制標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源2產(chǎn)生符合采集設(shè)備采集條件的的連續(xù)波信號(hào)， 頻率為fI+fd，其中&為選取的被采集信號(hào)的頻率，匕為方便分析而選取的頻率偏移，以保 證信號(hào)在轉(zhuǎn)化為基帶后不為直流信號(hào)，其取值范圍為-0. 〇1^~0.0 lf 1;
[0041] 2. 2、采集信號(hào)：控制多通道高速信號(hào)采集設(shè)備1的采樣率為Fs，采集點(diǎn)數(shù)為N，采 集經(jīng)功率分配器3分配后的A、B兩路信號(hào)S ia (n)、Sib (η);
[0042] 2. 3、轉(zhuǎn)儲(chǔ)信號(hào)：將2. 2采集的信號(hào)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到孔徑抖動(dòng)測(cè)量處理系統(tǒng)4