用于变频时延校准系统的相位补偿方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于变频时延校准系统的相位补偿方法，包括如下步骤：发送连续波源信号；将连续波源信号分为第一连续波子信号和第二连续波子信号；分别调整第一连续波子信号和第二连续波子信号的功率；发送第一本振信号和第二本振信号；混频得到第一中频信号和第二中频信号；采样得到第一组数据样本和第二组数据样本；希尔伯特变换得到第三组数据样本和第四组数据样本；计算得到第一中频信号与第二中频信号的相位差；发送第三本振信号和第四本振信号；混频得到第三中频信号和第四中频信号；采样得到第五组数据样本和第六组数据样本；希尔伯特变换得到第七组数据样本和第八组数据样本；计算得到第三中频信号与第四中频信号的相位差。
【专利说明】 用于变频时延校准系统的相位补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及相位补偿【技术领域】，特别涉及一种用于变频时延校准系统的相位补偿方法。
【背景技术】
[0002]如图1所示，现有技术的变频时延校准系统包括本振源、第一本振通道、第二本振通道、第一混频器和第二混频器。使用时，一方面，将第一待测信号输入第一混频器，同时第二待测信号输入第二混频器，第一待测信号与第二待测信号的频率相同，但是第一待测信号与第二待测信号之间存在原始相位差；另一方面，本振源通过第一本振通道向第一混频器发送第一本振信号，并通过第二本振通道向第二混频器发送第二本振信号，且第一本振信号的频率和幅度都与第二本振信号相同。第一混频器将第一待测信号与第一本振信号混频后得到第一中频信号；第二混频器将第二待测信号与第二本振信号混频后得到第二中频信号。
[0003]在理想状态下，如果第一本振通道与第二本振通道的时延一致，第一本振通道与第二本振通道之间不存在时延差值，那么混频后得到的第一中频信号与第二中频信号之间的相位差等于第一待测信号与第二待测信号之间的原始相位差。但是，实践中，第一本振通道与第二本振通道的时延通常不一致，即第一本振通道与第二本振通道之间通常存在时延差值。第一本振通道与第二本振通道的时延差值导致第一本振信号与第二本振信号之间存在本振相位差。该本振相位差将进一步导致第一中频信号与第二中频信号之间的相位差不等于第一待测信号与第二待测信号之间的原始相位差，即该本振相位差将进一步导致第一中频信号与第二中频信号之间产生不同于上述原始相位差的新相位差。该新相位差将影响后续的相关运算和信号处理。
[0004]因此，如何消除上述两个本振通道之间的本振相位差成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。但是，现有技术中还没有用于消除上述两个本振通道之间的本振相位差的方法，即还没有专门用于变频时延校准系统的相位补偿方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于变频时延校准系统的相位补偿方法。
[0006]本发明提供的用于变频时延校准系统的相位补偿方法包括如下步骤:
[0007]将第一接收通道和第二接收通道与功分器电连接，并且将功分器与连续波信号源电连接，利用连续波信号源向功分器发送连续波源信号；
[0008]通过功分器将所述连续波源信号分为第一连续波子信号和第二连续波子信号，然后将所述第一连续波子信号发送至第一接收通道，并将所述第二连续波子信号发送至第二接收通道；
[0009]通过第一接收通道将所述第一连续波子信号的功率调整至_40dBm后发送至第一混频器，与之同时通过第二接收通道将所述第二连续波子信号的功率调整至-40dBm后发送至第二混频器；
[0010]利用本振源经第一本振通道向第一混频器发送第一本振信号，与之同时利用本振源经第二本振通道向第二混频器发送第二本振信号；所述第一本振信号的频率和幅度都与所述第二本振信号相同；
[0011]利用第一混频器将所述第一本振信号与频率大于阈值的所述第一连续波子信号进行混频得到第一中频信号，与之同时利用第二混频器将所述第二本振信号与频率大于阈值的所述第二连续波子信号进行混频得到第二中频信号；
[0012]利用第一 A/D采集模块对所述第一中频信号进行A/D采样得到第一组数据样本并将其发送至计算机，与之同时利用第二 A/D采集模块对所述第二中频信号进行A/D采样得到第二组数据样本并将其发送至计算机；
[0013]利用计算机对所述第一组数据样本进行希尔伯特变换得到第三组数据样本，利用计算机对所述第二组数据样本进行希尔伯特变换得到第四组数据样本；
[0014]利用计算机由所述第一组数据样本、所述第二组数据样本、所述第三组数据样本和所述第四组数据样本计算得到所述第一中频信号与所述第二中频信号的相位差；
[0015]利用本振源经第一本振通道向第一混频器发送第三本振信号，与之同时利用本振源经第二本振通道向第二混频器发送第四本振信号；所述第三本振信号的频率和幅度都与所述第四本振信号相同；且所述第三本振信号与所述第一本振信号的频率不相等；
[0016]利用第一混频器将所述第三本振信号与所述第一连续波子信号进行混频得到第三中频信号，与之同时利用第二混频器将所述第四本振信号与所述第二连续波子信号进行混频得到第四中频信号；
[0017]利用第一 A/D采集模块对所述第三中频信号进行A/D采样得到第五组数据样本并将其发送至计算机，与之同时利用第二 A/D采集模块对所述第四中频信号进行A/D采样得到第六组数据样本并将其发送至计算机；
[0018]利用计算机对所述第五组数据样本进行希尔伯特变换得到第七组数据样本，利用计算机对所述第六组数据样本进行希尔伯特变换得到第八组数据样本；
[0019]利用计算机由所述第五组数据样本、所述第六组数据样本、所述第七组数据样本和所述第八组数据样本计算得到所述第三中频信号与所述第四中频信号的相位差；
[0020]利用计算机由所述第三本振信号与所述第一本振信号的频率差值、所述第一中频信号与所述第二中频信号的相位差、以及所述第三中频信号与所述第四中频信号的相位差计算得到第一本振通道与第二本振通道的时延差值；
[0021]向第一接收通道输入第一待测信号，与之同时向第二接收通道输入第二待测信号，所述第一待测信号与所述第二待测信号的频率相同；利用本振源经第一本振通道向第一混频器发送任意本振频率值的第五本振信号，与之同时利用本振源经第二本振通道向第二混频器发送频率和幅度都与所述第五本振信号相同的第六本振信号；
[0022]利用第一混频器将所述第五本振信号与所述第一待测信号进行混频得到第五中频信号，与之同时利用第二混频器将所述第六本振信号与所述第二待测信号进行混频得到第六中频信号；
[0023]利用第一 A/D采集模块对所述第五中频信号进行A/D采样得到第九组数据样本并将其发送至计算机，与之同时利用第二 A/D采集模块对所述第六中频信号进行A/D采样得到第十组数据样本并其发送至计算机；
[0024]利用计算机对所述第九组数据样本进行希尔伯特变换得到第十一组数据样本，利用计算机对所述第十组数据样本进行希尔伯特变换得到第十二组数据样本；
[0025]利用计算机由第一本振通道与第二本振通道的时延差值、以及所述第五本振信号的本振频率计算得到所述第五本振信号与所述第六本振信号的相位差；
[0026]利用计算机由第一本振通道与第二本振通道的相位差、所述第十组数据样本和所述第十二组数据样本计算得到第十三组数据样本；并且利用计算机将所述第九组数据样本和所述第十三组数据样本作为相位补偿的结果输出供使用。
[0027]优选地，所述第一连续波子信号和所述第二连续波子信号的频率都与所述连续波源信号的频率相等；且所述第一连续波子信号和所述第二连续波子信号的幅度都为所述连续波源信号的二分之一。
[0028]优选地，所述第一中频信号或所述第二中频信号的频率的计算公式为:
[0029]= (H);
[0030]该公式中，fy为所述第一中频信号或所述第二中频信号的频率；f\为所述第一连续波子信号或所述第二连续波子信号的频率^ch1为所述第一本振信号或所述第二本振信号的本振频率。
[0031]优选地，所述第一中频信号与所述第二中频信号的相位差的计算公式为:
[0032]X1 (η) *χ4 (η)-χ3 (η) *χ2 (η) = A12Sin Δ Φ j ；
[0033]该公式中，A1为所述第一中频信号或所述第二中频信号的幅度；Λ CD1为所述第一中频信号与所述第二中频信号的相位差；Xl(n)为所述第一组数据样本；χ2 (η)为所述第二组数据样本；x3(n)为所述第三组数据样本；χ4(η)为所述第四组数据样本。
[0034]优选地，所述第三中频信号或所述第四中频信号的频率的计算公式为:
[0035]fm_2 = (U1);
[0036]该公式中，fm_2为所述第三中频信号或所述第四中频信号的频率；fV2为所述第三本振信号或所述第四本振信号的本振频率。
[0037]优选地，所述第三中频信号与所述第四中频信号的相位差的计算公式为:
[0038]X5 (η) *χ8 (η) -χ7 (η) *χ6 (η) = A22Sin Δ Φ 2 ;
[0039]该公式中，Λ Φ2为所述第三中频信号与所述第四中频信号的相位差；Α2为所述第三中频信号或所述第四中频信号的幅度；χ5(η)为所述第五组数据样本；x6(η)为所述第六组数据样本；x7(n)为所述第七组数据样本；χ8(η)为所述第八组数据样本。
[0040]优选地，第一本振通道与第二本振通道的时延差值的计算公式为:
【权利要求】
1.用于变频时延校准系统的相位补偿方法，其特征在于，该相位补偿方法包括如下步骤: 将第一接收通道I和第二接收通道2与功分器10电连接，并且将功分器10与连续波信号源9电连接，利用连续波信号源9向功分器10发送连续波源信号； 通过功分器10将所述连续波源信号分为第一连续波子信号和第二连续波子信号，然后将所述第一连续波子信号发送至第一接收通道1，并将所述第二连续波子信号发送至第二接收通道2 ； 通过第一接收通道I将所述第一连续波子信号的功率调整至_40dBm后发送至第一混频器4，与之同时通过第二接收通道2将所述第二连续波子信号的功率调整至_40dBm后发送至第二混频器5 ； 利用本振源3经第一本振通道9向第一混频器4发送第一本振信号，与之同时利用本振源3经第二本振通道10向第二混频器5发送第二本振信号；所述第一本振信号的频率和幅度都与所述第二本振信号相同； 利用第一混频器4将所述第一本振信号与频率大于阈值的所述第一连续波子信号进行混频得到第一中频信号，与之同时利用第二混频器5将所述第二本振信号与频率大于阈值的所述第二连续波子信号进行混频得到第二中频信号； 利用第一 A/D采集模块6对所述第一中频信号进行A/D采样得到第一组数据样本并将其发送至计算机8，与之同时利用第二 A/D采集模块7对所述第二中频信号进行A/D采样得到第二组数据样本并将其发送至计算机8 ； 利用计算机8对所述第一组数据样本进行希尔伯特变换得到第三组数据样本，利用计算机8对所述第二组数据样本进行希尔伯特变换得到第四组数据样本； 利用计算机8由所述第一组数据样本、所述第二组数据样本、所述第三组数据样本和所述第四组数据样本计算得到所述第一中频信号与所述第二中频信号的相位差； 利用本振源3经第一本振通道9向第一混频器4发送第三本振信号，与之同时利用本振源3经第二本振通道10向第二混频器5发送第四本振信号；所述第三本振信号的频率和幅度都与所述第四本振信号相同；且所述第三本振信号与所述第一本振信号的频率不相等; 利用第一混频器4将所述第三本振信号与所述第一连续波子信号进行混频得到第三中频信号，与之同时利用第二混频器5将所述第四本振信号与所述第二连续波子信号进行混频得到第四中频信号； 利用第一 A/D采集模块6对所述第三中频信号进行A/D采样得到第五组数据样本并将其发送至计算机8，与之同时利用第二 A/D采集模块7对所述第四中频信号进行A/D采样得到第六组数据样本并将其发送至计算机8 ； 利用计算机8对所述第五组数据样本进行希尔伯特变换得到第七组数据样本，利用计算机8对所述第六组数据样本进行希尔伯特变换得到第八组数据样本； 利用计算机8由所述第五组数据样本、所述第六组数据样本、所述第七组数据样本和所述第八组数据样本计算得到所述第三中频信号与所述第四中频信号的相位差； 利用计算机8由所述第三本振信号与所述第一本振信号的频率差值、所述第一中频信号与所述第二中频信号的相位差、以及所述第三中频信号与所述第四中频信号的相位差计算得到第一本振通道9与第二本振通道10的时延差值； 向第一接收通道I输入第一待测信号，与之同时向第二接收通道2输入第二待测信号，所述第一待测信号与所述第二待测信号的频率相同；利用本振源3经第一本振通道9向第一混频器4发送任意本振频率值的第五本振信号，与之同时利用本振源3经第二本振通道10向第二混频器5发送频率和幅度都与所述第五本振信号相同的第六本振信号； 利用第一混频器4将所述第五本振信号与所述第一待测信号进行混频得到第五中频信号，与之同时利用第二混频器5将所述第六本振信号与所述第二待测信号进行混频得到第六中频信号； 利用第一 A/D采集模块6对所述第五中频信号进行A/D采样得到第九组数据样本并将其发送至计算机8，与之同时利用第二 A/D采集模块7对所述第六中频信号进行A/D采样得到第十组数据样本并其发送至计算机8 ； 利用计算机8对所述第九组数据样本进行希尔伯特变换得到第十一组数据样本，利用计算机8对所述第十组数据样本进行希尔伯特变换得到第十二组数据样本； 利用计算机8由第一本振通道9与第二本振通道10的时延差值、以及所述第五本振信号的本振频率计算得到所述第五本振信号与所述第六本振信号的相位差； 利用计算机8由第一本振通道9与第二本振通道10的相位差、所述第十组数据样本和所述第十二组数据样本计算得到第十三组数据样本；并且利用计算机8将所述第九组数据样本和所述第十三组数据样本作为相位补偿的结果输出供使用。
2.根据权利要求1所述的 用于变频时延校准系统的相位补偿方法，其特征在于，所述第一连续波子信号和所述第二连续波子信号的频率都与所述连续波源信号的频率相等；且所述第一连续波子信号和所述第二连续波子信号的幅度都为所述连续波源信号的二分之
O
3.根据权利要求1所述的用于变频时延校准系统的相位补偿方法，其特征在于，所述第一中频信号或所述第二中频信号的频率的计算公式为: fm-l = Ui)； 该公式中，fy为所述第一中频信号或所述第二中频信号的频率；f\为所述第一连续波子信号或所述第二连续波子信号的频率Jch1为所述第一本振信号或所述第二本振信号的本振频率。
4.根据权利要求1所述的用于变频时延校准系统的相位补偿方法，其特征在于，所述第一中频信号与所述第二中频信号的相位差的计算公式为:
X1 (η) *χ4 (η) -χ3 (η) *χ2 (η) = A12Sin Δ Φ1 ； 该公式中，A1为所述第一中频信号或所述第二中频信号的幅度；△ O1为所述第一中频信号与所述第二中频信号的相位差；Xl (η)为所述第一组数据样本；χ2 (η)为所述第二组数据样本；x3(n)为所述第三组数据样本；χ4(η)为所述第四组数据样本。
5.根据权利要求1所述的用于变频时延校准系统的相位补偿方法，其特征在于，所述第三中频信号或所述第四中频信号的频率的计算公式为: fm-2 = (Ui)； 该公式中，fm_2为所述第三中频信号或所述第四中频信号的频率；&_2为所述第三本振信号或所述第四本振信号的本振频率。
6.根据权利要求1所述的用于变频时延校准系统的相位补偿方法，其特征在于，所述第三中频信号与所述第四中频信号的相位差的计算公式为:
X5 (η) *χ8 (η) -χ7 (η) *χ6 (η) = A22Sin Δ Φ2 ； 该公式中，Δ Φ2为所述第三中频信号与所述第四中频信号的相位差-A为所述第三中频信号或所述第四中频信号的幅度；x5(n)为所述第五组数据样本；χ6(η)为所述第六组数据样本；x7(n)为所述第七组数据样本；χ8(η)为所述第八组数据样本。
7.根据权利要求1所述的用于变频时延校准系统的相位补偿方法，其特征在于，第一本振通道9与第二本振通道10的时延差值的计算公式为:
8.根据权利要求1所述的用于变频时延校准系统的相位补偿方法，其特征在于，所述第五中频信号或所述第六中频信号的频率的计算公式为: fm-x = (U2)； 该公式中，fm_x为所述第五中频信号或所述第六中频信号的频率；f2为所述第一待测信号或所述第二待测信号的频率为所述第五本振信号或所述第六本振信号的本振频率。
9.根据权利要求1所述的用于变频时延校准系统的相位补偿方法，其特征在于，所述第五本振信号与所述第六本振信号的相位差的计算公式为:
Δ Φχ+2 31 M = f0_x* Δ t ； 该公式中，Δ Φχ*所述第五本振信号与所述第六本振信号的相位差"为0或正整数。
10.根据权利要求1所述的用于变频时延校准系统的相位补偿方法，其特征在于，所述第十三组数据样本X13 (η)的计算公式为:
x13(n) = cos(A C>x)*x10(n)-sin(A Φχ)*χ12(η)； 该公式中，x13(η)为所述第十三组数据样本；χ1(ι(η)为所述第十组数据样本；x12(n)为所述第十二组数据样本。
【文档编号】H03D7/16GK103501160SQ201310432252
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】贾冒华, 谭帆, 彭薛葵, 童琼 申请人:北京无线电计量测试研究所