一种多通道数字相关器性能测试方法
【专利摘要】一种多通道数字相关器性能测试方法，首先产生两路非相关噪声信号，并分别进行功分处理，将功分得到的两路功分信号进行移相得到两路噪声信号，其余两路进行衰减、合路后得到第三路噪声信号，调节衰减量、移相值直至三路噪声信号满足要求，然后将三路噪声信号进行功分处理得到多路待测试源通道并送至待测试数字相关器，得到实测复相关值，同时计算得到预期复相关值，最后根据实测复相关值、预期复相关值得到待测试数字相关器精度并完成当待测试数字相关器精度测试。本发明方法通过使用切换控制矩阵器实现了待测试数字相关器多路通道同时测试，解决了现有技术中人为操作过多及长时间性能漂移引入误差的问题，具有较好的适用价值。
【专利说明】
一种多通道数字相关器性能测试方法
技术领域
[0001] 本发明涉及空间微波遥感技术领域，特别是一种多通道数字相关器性能测试方 法。
【背景技术】
[0002] 综合孔径微波辐射计系统中最为关键的部件就是多通道数字相关器，其核心功能 为实现任意两个通道之间的复相关运算，多通道数字相关器复相关结果精度直接决定综合 孔径微波辐射计系统测量结果的准确性和精确性，进而影响辐射计系统关键性能指标，因 此需要一种多通道数字相关器性能测试方法。
[0003] 现有的多通道数字相关器测试方法主要是基于两路信号的复相关值测试，该方法 通过更换不同测试通道实现多通道测试。但是随着测试通道数的增加，上述测试方法会导 致测试过程繁杂、工作量大，另外由于人为多次更换连接关系可能会导致误差增大，而且长 时间测试引入的测试结果漂移同样会使得测试误差增大。
【发明内容】
[0004] 本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种通过使用切换控制 矩阵器实现了待测试数字相关器多路通道同时测试，解决了现有技术中人为操作过多及长 时间性能漂移引入误差的问题的多通道数字相关器性能测试方法。
[0005] 本发明的技术解决方案是:一种多通道数字相关器性能测试方法，包括如下步骤：
[0006] (1)产生两路非相关的噪声信号，并分别记为第一噪声信号、第二噪声信号，然后 将第一噪声信号进行功分处理后得到功分a信号、功分b信号，将第二噪声信号进行功分处 理得到功分c信号和功分d信号；
[0007] (2)将功分a信号送至第一移相器进行移相处理后得到待测噪声A信号，将功分c信 号送至第二移相器进行移相处理后得到待测噪声C信号，其中，第一移相器的移相值为Θ:， 第一移相器的移相值为Θ^ΜΘ^Θ^ΘΑΟ;
[0008] (3)将功分b信号送至第一可调衰减器进行衰减处理得到P1信号，将功分d信号送 至第二可调衰减器进行衰减处理后得到P2信号，将P1和P2信号进行合路处理后得到待测噪 声B信号，其中，第一可调衰减器的衰减量与第二可调衰减器的衰减量均大于0且不相同，P1 信号的功率为Pi，P2信号的功率为P 2;
[0009] (4)调节第一可调衰减器的衰减量与第二可调衰减器的衰减量直至待测噪声A、待 测噪声B、待测噪声C的信号功率均为P，其中，P = PWP2;
[0010] (5)将待测噪声A信号、待测噪声B信号、待测噪声C信号分别进行功分处理，得到多 路待测试源通道并分别送至待测试数字相关器，得到实测的待测试数字相关器各通道间的 复相关值;所述的待测试源通道为待测噪声A信号、待测噪声B信号或者待测噪声C信号功分 处理得到的测试信号；
[0011] (6)计算预期的待测试数字相关器各通道间的复相关值为：
[0012]如果两个待测试源通道分别为待测噪声A信号功分信号、待测噪声B信号功分信 号，则预期的复相关值幅度值IPAB I为
[0014] 预期的复相关值相位为Θ1;
[0015] 如果两个待测试源通道分别为待测噪声Β信号功分信号、待测噪声C信号功分信 号，则预期的复相关值幅度值IPBC I为
[0017] 预期的复相关值相位为θ2;
[0018] 如果两个待测试源通道分别为待测噪声Α信号功分信号、待测噪声C信号功分信 号，则预期的复相关值幅度值I pAC| =0，预期的复相关值相位为0;遍历待测试数字相关器各 通道，得到预期的待测试数字相关器各通道间的复相关值；
[0019] (7)根据实测的待测试数字相关器各通道间的复相关值、预期的待测试数字相关 器各通道间的复相关值计算得到待测试数字相关器各通道间的精度；
[0020] (8)当待测试数字相关器俩通道精度的相位不小于1，俩通道精度的幅度值不大于 0.99时，待测试数字相关器的当前俩通道可用，否则待测试数字相关器的当前俩通道不可 用。
[0021] 所述的根据实测的待测试数字相关器各通道间的复相关值、预期的待测试数字相 关器各通道间的复相关值计算得到待测试数字相关器各通道间的精度的方法包括如下步 骤：
[0022] (1)任意选取两个通道，计算实测的当前两个通道的复相关值、预期的当前两个通 道的复相关值的差值，进而得到当前两个通道的精度；
[0023] (2)遍历待测试数字相关器中的所有通道，得到任意两个通道的精度。
[0024] 所述的步骤(1)中的噪声信号的带宽是有限的。
[0025] 所述的将待测噪声A信号、待测噪声B信号、待测噪声C信号分别进行功分处理，得 到多路待测试源通道并分别送至待测试数字相关器的方法包括如下步骤：
[0026] (1)将待测噪声A信号、待测噪声B信号、待测噪声C信号送至开关矩阵；
[0027] (2)控制开关矩阵中开关的闭合使得将待测噪声A信号、待测噪声B信号、待测噪声 C信号能够分别送至第四功分器、第五功分器、第六功分器，其中，第四功分器、第五功分器、 第六功分器连接的待测试数字相关器通道各不相同；
[0028] (3)控制第四功分器、第五功分器、第六功分器对输入的待测噪声A信号、待测噪声 B信号或者待测噪声C信号进行功分处理，得到多路待测试源通道并分别送至连接的待测试 数字相关器通道。
[0029] 所述的四功分器、第五功分器、第六功分器均为一分十六，待测试数字相关器为48 路通道。
[0030] 所述的开关矩阵包括六种连通方式。
[0031] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0032] (1)本发明方法与现有技术相比，通过使用切换控制矩阵器实现了待测试数字相 关器多路通道同时测试，解决了现有的多通道数字相关器性能测试技术中人为操作过多及 长时间性能漂移引入误差的问题；
[0033] (2)本发明方法与现有技术相比，通过调节衰减器和移相器实现了多通道数字相 关器复相关值幅度和相位的遍历，解决了现有的多通道数字相关器性能测试技术复相关值 测试覆盖不全的问题；
[0034] (3)本发明与现有技术相比，核心处理过程只需通过设置开关矩阵、调节衰减器及 移相器便可实现，实现简单、工程量小，解决了多通道数字相关器性能测试过程繁杂的问 题，更有利于数字相关器精度的提高。
【附图说明】
[0035]图1为本发明一种多通道数字相关器原理示意图；
[0036]图2为本发明一种复相关处理单元原理示意图；
[0037]图3为本发明一种多通道数字相关器性能测试方法原理流程图；
[0038]图4为本发明一种切换控制矩阵器原理示意图；
[0039] 图5为本发明一种多通道数字相关器各通道复相关值表示意图。
【具体实施方式】
[0040] 综合孔径微波辐射计系统中最为关键的部件就是多通道数字相关器，其核心功能 为实现任意两个通道之间的复相关运算，多通道数字相关器实现原理如图1所示，主要包括 采集单元AD、数字滤波器、数字IQ变换单元、量化处理单元、复相关运算单元。采集单元AD采 集实现采集信号的模数变换，经数字滤波得到带限信号，再经过数字IQ变换得到同相分量 (0°)和正交分量(90° )，然后对同相分量和正交分量进行量化处理得到工作有效位数，工作 有效位数进入复相关运算单元完成复相关值实部和虚部的计算。复相关处理单元原理如图 2所示，其中，0°和90°分量分别表示数字IQ变换得到的同相分量和正交分量，通过数字处理 实现乘法和累加运算，最终输出复相关值的实部和虚部。
[0041] 本发明针对现有技术的不足，提出了一种多通道数字相关器性能测试方法，如图3 所示包括如下步骤：
[0042] (1)采用两路非相关的能够产生带限（即带宽有限的）噪声信号噪声源，并分别记 为噪声源1、噪声源2,令噪声源1产生噪声信号1、噪声源2产生噪声信号2,将噪声信号1送至 功分器1，功分器1进行功分处理后得到功分a信号和功分b信号，将功分a信号送至移相器1， 移相器1进行移相处理后得到待测噪声A信号，将噪声信号2送至功分器2,功分器2进行功分 处理后得到功分c信号和功分d信号，将功分c信号送至移相器2,移相器2进行移相处理后得 到待测噪声C信号，将功分b信号送至可调衰减器1，可调衰减器1进行衰减处理后得到P1信 号，将功分d信号送至可调衰减器2,可调衰减器2进行衰减处理后得到P2信号，将P1和P2信 号送至功分器3,功分器3进行合路处理后得到待测噪声B信号，其中，移相器1的移相值为 θχ，移相器2的移相值为θ2，θ# Θ^Θ^ΘΑΟ，可调衰减器1的衰减量与可调衰减器2的衰减量 均大于0且不相同，P1信号的功率为Ρι，Ρ2信号的功率为P 2。
[0043] (2)调节可调衰减器1的衰减量与可调衰减器2的衰减量，直至待测噪声A、待测噪 声B、待测噪声C的信号功率均为P，调节移相器1的移相值与移相器2的移相值使得移相器1 的移相值θι、移相器2的移相值02不相同，其中，PzPi+P^然后将待测噪声A信号、待测噪声B 信号、待测噪声C信号分别送至切换控制矩阵器。
[0044] (3)如图4所示本发明方法中切换控制矩阵器由开关矩阵和功分器组成，开关矩阵 为3X3开关矩阵，3X3开关矩阵包括触点ml、m2、m3、nl、n2、n3,共有六种触点切换组合接通 方式。将待测噪声A信号送至开关矩阵ml端口，将待测噪声B信号送至开关矩阵m2端口，将待 测噪声C信号送至开关矩阵m3端口，开关矩阵进行切换处理，得到开关矩阵输出的nl、n2和 n3信号(通过开关矩阵中开关的切换使得待测噪声A信号、待测噪声B信号、待测噪声C信号 均能够分别与功分器4、功分器5、功分器6接通，共有六种接通方式，本发明方法以一种接通 方式进行说明），将nl信号送至功分器4,功分器4进行一分十六功分处理后得到待测试源通 道1，待测试源通道2，待测试源通道3，…，待测试源通道16，将n2信号送至功分器5，功分器5 进行一分十六功分处理(可以为一份η路功分处理，其中，η为正整数）后得到待测试源通道 17,待测试源通道18,待测试源通道19，···，待测试源通道32,将η3信号送至功分器6,功分器 6进行一分十六功分处理后得到待测试源通道33,待测试源通道34，···，待测试源至通道48， 待测试源通道1至待测试源通道48为接入待测试多通道相关器各个通道的测试信号。
[0045] (4)将得到的48路待测试源通道分别送至待测试数字相关器，得到实测的待测试 数字相关器各通道间的复相关值，进而得到图5所示的实测的多通道数字相关器各通道复 相关值表，其中，图5为了方便对比选取了一种通道行列排列方式，可以选择其他行列排列 方式。
[0046] (5)分情况计算预期的待测试数字相关器各通道间的复相关值为：
[0047] 如果两个待测试源通道分别为待测噪声Α信号功分信号、待测噪声Β信号功分信 号，则预期的复相关值幅度值IPAB I为
[0049] 预期的复相关值相位为θ1;
[0050] 如果两个待测试源通道分别为待测噪声Β信号功分信号、待测噪声C信号功分信 号，则预期的复相关值幅度值IPBC I为
[0052]预期的复相关值相位为θ2;
[0053] 如果两个待测试源通道分别为待测噪声Α信号功分信号、待测噪声C信号功分信 号，则预期的复相关值幅度值I PAC| =〇，预期的复相关值相位为〇，遍历待测试数字相关器各 通道，得到预期的待测试数字相关器各通道间的复相关值，进而得到图5所示的预期的多通 道数字相关器各通道复相关值表。
[0054] (6)将实测的多通道数字相关器各个通道间的复相关值表中的各个复相关值与预 期的多通道数字相关器各通道复相关值表终中对应的复相关值比较，最终得到待测试多通 道数字相关器测试精度并完成判断。其中，待测试多通道数字相关器测试精度计算、判断包 括如下步骤：
[0055] (7)选取两个通道，计算实测的当前两个通道的复相关值、预期的当前两个通道的 复相关值的差值，然后得到当前两个通道的精度；
[0056] (8)遍历待测试数字相关器中的所有通道，得到任意两个通道的精度，当待测试数 字相关器俩通道精度的相位不小于1，俩通道精度的幅度值不大于〇. 99时，待测试数字相关 器的当前俩通道可用，否则待测试数字相关器的当前俩通道不可用。
[0057] 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
【主权项】
1. 一种多通道数字相关器性能测试方法，其特征在于包括如下步骤： (1) 产生两路非相关的噪声信号，并分别记为第一噪声信号、第二噪声信号，然后将第 一噪声信号进行功分处理后得到功分a信号、功分b信号，将第二噪声信号进行功分处理得 到功分C信号和功分d信号； (2) 将功分a信号送至第一移相器进行移相处理后得到待测噪声A信号，将功分C信号送 至第二移相器进行移相处理后得到待测噪声C信号，其中，第一移相器的移相值为01，第一 移相器的移相值为目2,目1声目2,目1、目2〉0; (3) 将功分b信号送至第一可调衰减器进行衰减处理得到P1信号，将功分d信号送至第 二可调衰减器进行衰减处理后得到P2信号，将P1和P2信号进行合路处理后得到待测噪声B 信号，其中，第一可调衰减器的衰减量与第二可调衰减器的衰减量均大于0且不相同，P1信 号的功率为Pi，P2信号的功率为P2; (4) 调节第一可调衰减器的衰减量与第二可调衰减器的衰减量直至待测噪声A、待测噪 声B、待测噪声C的信号功率均为P，其中，P = Pi+P2; (5) 将待测噪声A信号、待测噪声B信号、待测噪声C信号分别进行功分处理，得到多路待 测试源通道并分别送至待测试数字相关器，得到实测的待测试数字相关器各通道间的复相 关值;所述的待测试源通道为待测噪声A信号、待测噪声B信号或者待测噪声C信号功分处理 得到的测试信号； (6) 计算预期的待测试数字相关器各通道间的复相关值为： 如果两个待测试源通道分别为待测噪声A信号功分信号、待测噪声B信号功分信号，贝U 预期的复相关值幅度值PAB为预期的复相关值相位为9i; 如果两个待测试源通道分别为待测噪声B信号功分信号、待测噪声C信号功分信号，贝U 预期的复相关值幅度值IpbcI为预期的复相关值相位为曰2; 如果两个待测试源通道分别为待测噪声A信号功分信号、待测噪声C信号功分信号，贝U 预期的复相关值幅度值|PAc|=0,预期的复相关值相位为0;遍历待测试数字相关器各通道， 得到预期的待测试数字相关器各通道间的复相关值； (7) 根据实测的待测试数字相关器各通道间的复相关值、预期的待测试数字相关器各 通道间的复相关值计算得到待测试数字相关器各通道间的精度； (8) 当待测试数字相关器俩通道精度的相位不小于1，俩通道精度的幅度值不大于0.99 时，待测试数字相关器的当前俩通道可用，否则待测试数字相关器的当前俩通道不可用。2. 根据权利要求1所述的一种多通道数字相关器性能测试方法，其特征在于:所述的根 据实测的待测试数字相关器各通道间的复相关值、预期的待测试数字相关器各通道间的复 相关值计算得到待测试数字相关器各通道间的精度的方法包括如下步骤： (1) 任意选取两个通道，计算实测的当前两个通道的复相关值、预期的当前两个通道的 复相关值的差值，进而得到当前两个通道的精度； (2) 遍历待测试数字相关器中的所有通道，得到任意两个通道的精度。3. 根据权利要求1或2所述的一种多通道数字相关器性能测试方法，其特征在于:所述 的步骤(1)中的噪声信号的带宽是有限的。4. 根据权利要求1或2所述的一种多通道数字相关器性能测试方法，其特征在于:所述 的将待测噪声A信号、待测噪声B信号、待测噪声C信号分别进行功分处理，得到多路待测试 源通道并分别送至待测试数字相关器的方法包括如下步骤： (1) 将待测噪声A信号、待测噪声B信号、待测噪声C信号送至开关矩阵； (2) 控制开关矩阵中开关的闭合使得将待测噪声A信号、待测噪声B信号、待测噪声C信 号能够分别送至第四功分器、第五功分器、第六功分器，其中，第四功分器、第五功分器、第 六功分器连接的待测试数字相关器通道各不相同； (3) 控制第四功分器、第五功分器、第六功分器对输入的待测噪声A信号、待测噪声B信 号或者待测噪声C信号进行功分处理，得到多路待测试源通道并分别送至连接的待测试数 字相关器通道。5. 根据权利要求1或2所述的一种多通道数字相关器性能测试方法，其特征在于:所述 的四功分器、第五功分器、第六功分器均为一分十六，待测试数字相关器为48路通道。6. 根据权利要求4所述的一种多通道数字相关器性能测试方法，其特征在于:所述的开 关矩阵包括六种连通方式。
【文档编号】G01R31/00GK106093624SQ201610378291
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】冀军, 刘浩, 马筱青, 宋广南, 李彬, 李 浩, 汪小婷, 李楠, 李一楠, 李延明
【申请人】西安空间无线电技术研究所