一種寬帶矢量信號的自動校正方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及信號處理技術領域，尤其設及一種寬帶矢量信號的自動校正方法及系 統。
【背景技術】
[0002] 寬帶矢量信號發生器可W生成高穩定、寬頻帶、快速跳變和任意波形的矢量調制 信號，已經被廣泛應用于雷達、通信、電子測量等領域。相對于傳統的采用專有硬件開發信 號發生器，基于通用測試儀表搭建信號發生器的模式結構簡單、穩定可靠、研發周期短、通 用性強，逐漸成為當前寬帶矢量信號發生器的主要實現方式之一。其基本原理就是，利用 Matl油等工具生成數字信號波形數據，然后將波形數據下載到基帶信號發生器的內存中， 利用基帶信號發生器生成I/Q兩路基帶模擬信號，并通過矢量信號發生器對I/Q兩路信號 進行正交載波調制，實現射頻信號輸出。其中，實現矢量調制信號的關鍵部件I/Q調制器的 正交移相、混頻性能直接決定了矢量調制信號的質量。由于I/Q調制器的混頻電路不可能 達到理想的平衡狀態，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量滿足應用需求，必須對寬帶矢量信 號發生器進行預先校正。圖1是現有寬帶矢量信號校正方法的示意圖。首先，基于寬帶矢 量信號的調制原理推導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， 從而建立I/Q輸入的預失真校正補償網絡；最后，按照誤差模型生成數字信號波形，并下載 到基帶信號發生器中，W實現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雜，求解難度較大，容 易引入計算誤差。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種寬帶矢量信號的自動校正方法 及系統，能夠提高寬帶矢量信號校正的自動化程度與精度。
[0005] 為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案： 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，并將校正值一起預補償于數字信號波形之中，再將校 正后的波形數據下載到基帶信號發生器進行波形播放，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據 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 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，并將校正值一起預補償于數字信號波 形之中，再將校正后的波形數據下載到基帶信號發生器進行波形播放，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據，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系，根據兩點法， 有
從而得到輸出信號在Ff與巧+1之間幅值差的線性關系為M x = +? ; 1. 5)生成校正數據，在產生信號時進行幅值補償，根據擬合幅值線性關系式，在產生 寬帶矢量信號時預先進行幅值補償，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生校正頻段范圍 內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)生成校正數據，在產生信號時進行偏置電壓補償，根據獲取的Ffe與，在產生 寬帶矢量信號時預先對I / Q兩個通道分別補償直流電壓，設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據，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取TO(OT> 3)個頻AfpI72lF3,…，Fm，利用寬帶 矢量信號生成器依次產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系，根據兩點 法，有
從而得到輸出信號在朽與巧+1之間幅值差的線性關系為Apx = CirFjr + & 3. 4)生成校正數據，生成信號時進行幅值補償，根據擬合相位偏差線性關系式，在產 生寬帶矢量信號時預先對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：所述高速數據 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 輸出的信號經采集變為離散序列信號= 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； 高速數據采集模塊采用高性能的PCIe數據采集卡，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 現實時采集、傳輸與寫盤功能，采用的接口適配板對數據采集卡信號線進行匹配。
3. 如權利要求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據采集模塊采集的寬帶矢量信號的離散序列數據，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，用于對數據采集模塊提供的數據進行處理，實現信號幅頻參數的測 量。
4. 如權利要求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據，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生器的校正參數，同時，將測量參數、校正參數及波形顯 示到軟件界面，再通過參數下載模塊將校正參數發送到被測寬帶矢量信號發生器的控制上 位機。
5. 如權利要求1所述的一種寬帶矢量信號的自動校正方法，其特征是：所述參數下載 模塊獲取校正計算模塊生成的校正補償參數，并將其下載到寬帶矢量信號發生器的控制上 位機，按照校正后的信號模型，控制上位機利用Matlab生成校正后的數字信號波形，并下 載到寬帶矢量信號發生器的基帶信號發生器內存中，基帶信號發生器讀取內存數據進行波 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. 采用權利要求1所述方法的一種寬帶矢量信號的自動校正系統，其特征是：包括寬 帶矢量信號生成器、高速數據采集模塊、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生器與矢量信號調制器連接構成，矢量信號調制器的輸出端通過電纜 與高速數據采集模塊相連，高速數據采集模塊的輸出端通過PCI-ExS數據接口與信號校正 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 生器的控制上位機相連。
7. 如權利要求6所述的一種寬帶矢量信號的自動校正系統，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下載模塊組成。
【專利摘要】本發明涉及信號處理技術領域，公開一種寬帶矢量信號的自動校正系統，包括寬帶矢量信號生成器、高速數據采集模塊、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生器與矢量信號調制器連接構成，矢量信號調制器的輸出端通過電纜與高速數據采集模塊相連，高速數據采集模塊的輸出端通過PCI-Ex8數據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與寬帶矢量信號發生器的控制上位機相連。本發明能夠自動完成寬帶矢量信號發生器的測試及校正信號生成。較傳統的校正系統簡單明了，可以節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
【申請號】CN201510185353
【發明人】馬孝尊, 郭金良, 崔新風, 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