一种宽带矢量信号的自动校正方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及信号处理技术领域，尤其设及一种宽带矢量信号的自动校正方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 宽带矢量信号发生器可W生成高稳定、宽频带、快速跳变和任意波形的矢量调制 信号，已经被广泛应用于雷达、通信、电子测量等领域。相对于传统的采用专有硬件开发信 号发生器，基于通用测试仪表搭建信号发生器的模式结构简单、稳定可靠、研发周期短、通 用性强，逐渐成为当前宽带矢量信号发生器的主要实现方式之一。其基本原理就是，利用 Matl油等工具生成数字信号波形数据，然后将波形数据下载到基带信号发生器的内存中， 利用基带信号发生器生成I/Q两路基带模拟信号，并通过矢量信号发生器对I/Q两路信号 进行正交载波调制，实现射频信号输出。其中，实现矢量调制信号的关键部件I/Q调制器的 正交移相、混频性能直接决定了矢量调制信号的质量。由于I/Q调制器的混频电路不可能 达到理想的平衡状态，正交移动也会在不同的频点上存在相位偏差，尤其是在带宽很大的 情况下，误差会比较大。因此，为了保证输出信号的质量满足应用需求，必须对宽带矢量信 号发生器进行预先校正。图1是现有宽带矢量信号校正方法的示意图。首先，基于宽带矢 量信号的调制原理推导出宽带矢量信号的误差模型；然后，在不同的输入信号条件下，利用 频谱仪对宽带矢量信号发生器的输出信号进行功率测量，求解除误差模型中的各项参数， 从而建立I/Q输入的预失真校正补偿网络；最后，按照误差模型生成数字信号波形，并下载 到基带信号发生器中，W实现宽带矢量信号的误差校正。
[0003] 但是该种方法的不足之处在于，需要人工使用频谱仪等测量仪表进行测量，自动 化程度不高，且容易引入人为操作误差；同时，误差模型一般都比较复杂，求解难度较大，容 易引入计算误差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宽带矢量信号的自动校正方法 及系统，能够提高宽带矢量信号校正的自动化程度与精度。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案： 一种宽带矢量信号的自动校正方法，将宽带矢量信号的误差校正分解为幅度平坦度校 正、本振泄露校正W及镜像抑制校正，并将校正值一起预补偿于数字信号波形之中，再将校 正后的波形数据下载到基带信号发生器进行波形播放，即可W生成校正后的信号波形，完 成宽带矢量信号的校正，其步骤如下： (1)幅度平坦度校正 1.1)获取未校正信号的幅频特性数据 信号校正的频带范围记为F胃按照均匀分布的方式在频带内取 m(m>3)个频点。，厂2，打3,...，巧"，利用宽带矢量信号生成器依次产生各频率上的 单频点信号，分别测量各个信号的输出幅度值为心1,為;，I...Ii4m。
[0006] 1.2)确定最小输出幅值的频率点 计算最小输出幅度值1這打空'饥，从而获取对应 的频率点为&。
[0007] 1.3)确定各个频率点的幅值差 计算各个频率点的幅值差么41,么42,么^13，...，么4|?，则有
【主权项】
1. 一种宽带矢量信号的自动校正方法，其特征是：将宽带矢量信号的误差校正分解为 幅度平坦度校正、本振泄露校正以及镜像抑制校正，并将校正值一起预补偿于数字信号波 形之中，再将校正后的波形数据下载到基带信号发生器进行波形播放，即可以生成校正后 的信号波形，完成宽带矢量信号的校正，其步骤如下： (1)幅度平坦度校正 1.1) 获取未校正信号的幅频特性数据，信号校正的频带范围记为 D7mrfn. I7mcaJ,按照均勾分布的方式在频带内取Wi 3)个频点F1,F2,173,…,F m ，利用宽带矢量信号生成器依次产生各频率上的单频点信号，分别测量各个信号的输出幅 度值为41，為.>馬…; 1.2) 确定最小输出幅值的频率点，计算最小输出幅度值 Jn =111丨11{馬,/12,馬-,…，為I UlSTO，从而获取对应的频率点为J7n ; 1. 3)确定各个频率点的幅值差，计算各个频率点的幅值差Mi,M2,M3, 则有
1.4)拟合任意频点上的幅值差，对任意频点1^，确定其在频点F1,F2_,F 3,...,中的 位置为巧玄Fx玄巧+1，1在I < m.，计算&与巧+1之间的幅值差线性关系，根据两点法， 有
从而得到输出信号在Ff与巧+1之间幅值差的线性关系为M x = +? ; 1. 5)生成校正数据，在产生信号时进行幅值补偿，根据拟合幅值线性关系式，在产生 宽带矢量信号时预先进行幅值补偿，对任意频率点I 7jg，未校正前的信号幅值记为，则校 正后的幅度值为來=-Ax - = i4Y - - 1? ; (2) 本振泄露校正 2. 1)获取未校正信号的本振泄露功率，利用宽带矢量信号生成器产生校正频段范围 内任意频率的单频点信号，测量输出信号的本振泄露功率为P fj; 2. 2)确定I通道的直流偏置值，在宽带矢量信号生成器的I通道信号上叠加直流电压 Fdi，测量输出信号的本振泄露功率SP 1，则I通道的直流偏置值为
2. 3)确定Q通道的直流偏置值，在宽带矢量信号生成器的Q通道信号上叠加直流电压 Fdtf，测量输出信号的本振泄露功率为I 52,则Q通道的直流偏置值为
2. 4)生成校正数据，在产生信号时进行偏置电压补偿，根据获取的Ffe与，在产生 宽带矢量信号时预先对I / Q两个通道分别补偿直流电压，设I通道的原始信号的电压表 示式记为％。与Fqc3，则校正后的电压表示为
(3) 镜像抑制校正 3.1)获取未校正信号的镜像特性数据，信号校正的频带范围记为[Fmill, FmaJ ，按照均匀分布的方式在频带内取TO(OT> 3)个频AfpI72lF3,…，Fm，利用宽带 矢量信号生成器依次产生各频率上的单频点信号，分别测量各个信号的输出幅度值为 Au Al..., 并测量其镜像的幅度值为; 3. 2)确定Q通道相对I通道的相位偏差，计算各个频率点Q通道相对I通道的相位差 A%, A^2, Af3,，则有
3. 3)拟合任意频点上的相位偏差，对任意频点|^，确定其在频点f3>... 1中 的位置为巧玄玄巧+1，1在i < ?n，计算Ff与巧+1之间的相位差线性关系，根据两点 法，有
从而得到输出信号在朽与巧+1之间幅值差的线性关系为Apx = CirFjr + & 3. 4)生成校正数据，生成信号时进行幅值补偿，根据拟合相位偏差线性关系式，在产 生宽带矢量信号时预先对Q通道进行相位补偿，对任意频率点戶;，未校正前的Q通道的信号 相位记为，则校正后的相位为= % - A% = - QiI^. - 4。
2. 如权利要求1所述的一种宽带矢量信号的自动校正方法，其特征是：所述高速数据 采集模块用于实时采集宽带矢量信号生成器输出的中频/射频信号；宽带矢量信号生成器 输出的信号经采集变为离散序列信号= ileMwn+q + B，^!表示信号的幅值，评表 示信号的频率，0表示信号的初始相位，g表示信号的直流偏置； 高速数据采集模块采用高性能的PCIe数据采集卡，为双通道同步采集，分辨率为14 位，采样率为2GS/S，采用的PCI-EX8高速接口支持lGBytes/S高速带宽，通过高速盘阵，实 现实时采集、传输与写盘功能，采用的接口适配板对数据采集卡信号线进行匹配。
3. 如权利要求1所述的一种宽带矢量信号的自动校正方法，其特征是：所述信号处理 模块实时获取由高速数据采集模块采集的宽带矢量信号的离散序列数据，对离散序列信号 进行离散傅里叶变换，将其变换到频域，用于测量信号的幅频特性；所述信号处理模块模块 采用Matlab进行编写，用于对数据采集模块提供的数据进行处理，实现信号幅频参数的测 量。
4. 如权利要求1所述的一种宽带矢量信号的自动校正方法，其特征是：所述校正计算 模块实时获取信号处理模块测量的信号幅频数据，按照校正算法分别计算出信号的幅度平 坦度Mx、本振泄露Fm与Fec、镜像抑制补偿参数奶。；所述校正计算模块采用Matlab进 行编写，计算得到宽带矢量信号发生器的校正参数，同时，将测量参数、校正参数及波形显 示到软件界面，再通过参数下载模块将校正参数发送到被测宽带矢量信号发生器的控制上 位机。
5. 如权利要求1所述的一种宽带矢量信号的自动校正方法，其特征是：所述参数下载 模块获取校正计算模块生成的校正补偿参数，并将其下载到宽带矢量信号发生器的控制上 位机，按照校正后的信号模型，控制上位机利用Matlab生成校正后的数字信号波形，并下 载到宽带矢量信号发生器的基带信号发生器内存中，基带信号发生器读取内存数据进行波 形播放，即可生成校正后的信号波形，完成宽带矢量信号的自动校正。
6. 采用权利要求1所述方法的一种宽带矢量信号的自动校正系统，其特征是：包括宽 带矢量信号生成器、高速数据采集模块、信号校正模块，所述宽带矢量信号生成器由控制上 位机通过基带信号发生器与矢量信号调制器连接构成，矢量信号调制器的输出端通过电缆 与高速数据采集模块相连，高速数据采集模块的输出端通过PCI-ExS数据接口与信号校正 模块相连，信号校正模块的输出端通过RS-232接口、USB接口或者LAN与宽带矢量信号发 生器的控制上位机相连。
7. 如权利要求6所述的一种宽带矢量信号的自动校正系统，其特征是：所述信号处理 模块为微处理器，由信号处理模块、校正计算模块以及参数下载模块组成。
【专利摘要】本发明涉及信号处理技术领域，公开一种宽带矢量信号的自动校正系统，包括宽带矢量信号生成器、高速数据采集模块、信号校正模块，所述宽带矢量信号生成器由控制上位机通过基带信号发生器与矢量信号调制器连接构成，矢量信号调制器的输出端通过电缆与高速数据采集模块相连，高速数据采集模块的输出端通过PCI-Ex8数据接口与信号校正模块相连，信号校正模块的输出端通过RS-232接口、USB接口或者LAN与宽带矢量信号发生器的控制上位机相连。本发明能够自动完成宽带矢量信号发生器的测试及校正信号生成。较传统的校正系统简单明了，可以节省大量的时间和人力，降低了人为误差，提高了校正效率及校正精度。
【IPC分类】H03M1-10
【公开号】CN104821826
【申请号】CN201510185353
【发明人】马孝尊, 郭金良, 崔新风, 高军山, 韩文彬, 申磊
【申请人】中国人民解放军63892部队
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月20日