实现微波测试仪器近杂散自动校准的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及仪器仪表技术领域，尤其涉及仪器仪表杂散校准技术领域，具体是指 一种实现微波测试仪器近杂散自动校准的系统及方法。
【背景技术】
[0002] 无线通信中的测试仪器有矢量信号源、频谱仪、矢量网络分析仪等，而作为这些仪 器的核心技术，频率合成器技术起着越来越重要的作用。频率合成器可提供宽带、高精度、 快速转换和高纯度的信号，因此常常作为设备的本振信号及载波信号。近些年来，由于集成 电子领域的快速发展，使得频率合成器体积越来越小，性能也更加可靠。如今的频率合成技 术主要包括直接频率合成技术（DS)、间接频率合成技术（PLL)、直接数字频率合成技术 (DDS)以及混合频率合成技术，实际仪器设备电路设计中，广泛采用的是DDS+PLL的混合式 频率合成，这样不仅使输出信号具有很大的带宽，而且频率分辨率好，频谱纯度高。
[0003] 但在实际情况中，DDS+PLL的混合式频率合成信号输出的频率带宽很宽（达几十个 GHz)，信号并不像理想情况那样完美，除了输出需要的信号外，还会有杂散分量。这是由于 DDS是属于数字频率合成，就不可避免的引入了杂散，杂散的主要来源主要有三种：（1)相位 截断误差。DDS对分辨率要求很高，这就要求相位累加器有更大的容量，而相位累加器很难 达到如此的容量，这样便带来了相位截断误差。（2)幅度量化误差。DA转换过程中，由于DAC 转换精度的限制，所以幅度值在经过量化后产生了幅度量化误差。（3)非线性误差。由于数 模转换器的非理想特性(积分、微分等非线性)产生的谐波和杂散分量。这三种杂散一般分 布在距离信号谱线很近的地方，不易滤除，因为信号的高宽带，在设计过程中也很难通过硬 件电路及设计方案来解决这些杂散点。
[0004] 所以，需要一种解决这些杂散点的方法。
[0005] 如今也有测试及消除杂散的一些方法。（1 )AP杂散自动测试系统及方法(赵栋.AP 杂散自动测试系统及方法：中国，CN104618920A[P]，2015-5-13)中发明了一种自动杂散测 试系统，可以自动测试AP设备并保存所测到的杂散点，所测试的杂散点属于信号的远端杂 散点，用PC控制频谱分析仪来测试待测AP设备。（2)-种射频信号功率与杂散的自动化测试 方法（陈杰，马存宝，宋东，和麟，张天伟，一种射频信号功率与杂散的自动化测试方法：中 国，CN104767576A[P]，2015-7-8)，是对被测射频信号源设备进行功率和杂散指标实现测试 过程的自动化方法。（3)杂散消除系统及其相关方法(G ·阿尔斯兰，杂散消除系统及其相关 方法：中国，CN104639475A[P]，2015-5-20)，此发明是用于射频接收器的杂散消除，通过杂 散消除模块生生成消除信号并从数字信息中减去该消除信号，从而有效地消除数字时钟信 号或其他杂散源引起的杂散。（4)用于消除杂散发射的系统和方法(许兵，克莱夫?唐，马海 布?拉曼.用于消除杂散发射的系统和方法：中国，CN102751999A[P]，2012-10-24)，在发射 机中，利用c-no失真项的相反相位来对数字基带信号进行数字化预失真，以使得该预失真 与C-IM3失真彼此相抵消来消除杂散发射的。（5)-种具有小数杂散消除功能的射频信号生 成装置及方法(顾亚波，李华磊，裴文江，金海忠，一种具有小数杂散消除功能的射频信号生 成装置及方法：中国，CN103840826A[P]，2014-6-4)，此发明针对参考频率信号，将其划分为 频率不相重合的两段预处理参考频率信号，并通过切换选择两段预处理参考频率信号来获 得最终射频信号，有效消除或降低最终射频信号的小数杂散。
[0006] (1)(2)中只是对杂散进行自动化测试并记录数据，并没有对杂散进行校准或消 除，且不属于频率发生器技术，是对射频设备的测试。（3)中是为了消除射频接收器中的杂 散，避免对接收到的射频信号产生干扰。（4)是在发射机中，用数字化方法对基带信号中的 杂散进行消除。（5)是通过切换选择参考频率信号，并对各个输出频率进行选择来消除小数 杂散。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种解决频率合成技术中杂散问题的新方法，具体地提供了 一种能够实现自动校准近杂散、提高精确度、提高效率、具有更广泛应用范围的实现微波测 试仪器近杂散自动校准的系统及方法。
[0008] 为了实现上述目的，本发明的实现微波测试仪器近杂散自动校准的系统及方法具 有如下构成：
[0009] 该实现微波测试仪器近杂散自动校准的系统，其主要特点是，所述的系统包括：
[0010] 电源，用以为待测设备供电；
[0011]基带板，与所述的待测设备相连接；
[0012] 控制终端，用以根据预先设定的程序通过基带板向所述的待测设备发送控制变量 对应的频率控制字信号，并根据相噪仪测量得到的杂散点的大小与系统预设杂散判定值的 大小关系进行杂散校准；
[0013] 相噪仪，用以在不同的控制变量对应的频率控制字信号下检测杂散值并得到最大 的杂散点对应的频率点、杂散点的位置及杂散点的大小。
[0014] 本发明还涉及一种基于所述的系统实现微波测试仪器近杂散自动校准的方法，其 特征在于，所述的方法包括以下步骤：
[0015] (1)设定系统预设杂散判定值；
[0016] (2)所述的控制终端配置测试频率点；
[0017] (3)所述的控制终端按顺序选择一个控制变量并将控制变量对应的频率控制字信 号发送至所述的待测设备；
[0018] (4)所述的相噪仪在所述的控制变量对应的频率控制字信号下进行相位噪声测 试；
[0019] (5)所述的相噪仪得到相位噪声曲线上最大的杂散点的大小；
[0020] (6)所述的控制终端判断所述的杂散点的大小和系统预设杂散判定值的关系，如 果所述的杂散点的大小大于系统预设杂散判定值，则继续步骤(7)，否则输出校准已解决；
[0021] (7)所述的控制终端重新选取下一个控制变量并将控制变量对应的频率控制字信 号发送至所述的待测设备，然后继续步骤(3)。
[0022]较佳地，所述的步骤(3)和(4)之间，还包括以下步骤：
[0023] (3-1)所述的控制终端判断所述的相噪仪是否将信号锁定，如果是，则继续步骤 (4)，否则继续步骤(3-2);
[0024] (3-2)所述的控制终端记录校准未解决并重新选择下一个频点，然后继续步骤Ο-?)。
[0025] 较佳地，所述的步骤(5 )，具体为：
[0026] 所述的相噪仪返回此次测试的频率点h，杂散点的位置Δ f及杂散点的大小Δ Ρ。
[0027] 较佳地，所述的步骤(6)，包括以下步骤：
[0028] (6-1)所述的控制终端判断所述的杂散点的大小和系统预设杂散判定值的关系， 如果所述的杂散点的大小大于系统预设杂散判定值，则继续步骤(7)，否则继续步骤(6-2);
[0029] (6-2)所述的控制终端判断此次测试是当前控制变量的第几次测试，如果未达到 预设同一变量重复测试次数，则测试次数加一并继续步骤(4)，如果已达到预设同一变量重 复测试次数，则测试次数清零，并继续步骤(6-3);
[0030] (6-3)所述的控制终端输出已解决并记录此次测试的频率点h，杂散点的位置Af 及杂散点的大小A P。
[0031] 较佳地，所述的步骤(7)，具体为：
[0032] (7-1)所述的控制终端判断所述的控制变量是否为最后一个控制变量，如果是，则 继续步骤(7-3)，否则继续步骤(7-2);
[0033] (7-2)所述的控制终端重新选取下一个控制变量并将控制变量对应的频率控制字 信号发送至所述的待测设备，然后继续步骤(4);
[0034] (7-3)所述的控制终端输出未解决并输出此次测试的频率点fi，杂散点的位置Δ f 及杂散点的大小A P，然后选择下一个频点，然后继续步骤(3)。
[0035] 较佳地，所述的控制变量与待测设备的信号之间满足以下公式：
[0038]其中，FTW为频率控制字，f dds为待测设备中直接数字频率合成的输出频率，f ref为 待测设备中直接数字频率合成输出的参考时钟频率，h为待测设备最后输出的射频