一种射频系统群时延参数的测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种射频系统群时延参数的测量方法，该测量方法包括如下步骤：将单刀双掷开关的动触头合向第一不动端子；通过脉冲信号发生器向第一模数转换器发送第一脉冲信号，通过脉冲信号发生器向调制器发送第二脉冲信号；通过第一射频源向调制器发送第一载波信号；通过调制器将第二脉冲信号调制到第一载波信号中；通过平方率检波器对具有新的时延的信号进行解调；通过第二射频源向功分器发送第一同步采样时钟信号，通过功分器将来自第二射频源的第一同步采样时钟信号分为两路。所述测量方法利用平方率检波器对调制后的信号进行解调，能避免引入误差，从而提高测量精度，其测量精度优于1ns。所述测量方法适用的频率范围为100MHz-50GHz。
【专利说明】一种射频系统群时延参数的测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及射频系统群时延参数的测量【技术领域】，特别涉及一种射频系统群时延参数的测量方法。
【背景技术】
[0002]群时延是用于描述信号传输系统的相频特性的物理量，是传输系统的重要性能指标之一。由于射频系统的自身物理特性的限制，射频系统不可避免地存在相位色散，该相位色散导致群时延参数在不同频点上的变化，从而对射频系统中传输的信号产生影响。因此，准确测量射频系统在不同频点上的群时延参数，对确定整个射频系统的性能指标具有重要意义。
[0003]现有技术中，用于群时延参数测量的方法包括矢网法和调制法两大类。
[0004]矢网法通常基于矢量网络分析仪，通过步进扫频获得待测射频系统的相频响应曲线，然后通过差分和插值计算得到该待测射频系统的群时延参数。矢网法的优点是测量精度较高，但是矢网法的成本较高，并且矢网法不适用于变频系统的群时延参数的测量。
[0005]调制法通常将调制信号输入待测射频系统，通过解调的方式从调制信号中获得调制信息，然后将调制信息与原始信息进行时延比较获得该待测射频系统在该工作状态下的群时延参数。调制法能够去除载波的影响，因此其频率适用范围较广，并且在测量射频系统中的变频系统时稳定度较高。此外，调制法使用的测量装置结构简单，测量快捷方便。
[0006]现有技术中，调制法进一步包括正弦调制鉴相法、脉冲调制峰值比较法和BPSK(Binary Phase Shift Keying)接收机法三种。其中，正弦调制鉴相法通过鉴相获得调制信息与原始信息的时延，因此正弦调制鉴相法易受待测的射频系统中多径反射的影响，其测量精度较低；脉冲调制峰值比较法通过先峰值检波，然后比较调制脉冲的峰值来确定时延，因此脉冲调制峰值比较法的测量精度与测量孔径之间存在矛盾，难以准确反映待测的射频系统的群时延参数的曲线波动；BPSK接收机法使用的测量装置的结构较复杂，无法校准，且难以通过后处理提高测量精度。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种射频系统群时延参数的测量装置。
[0008]本发明提供的射频系统群时延参数的测量方法包括如下步骤:
[0009]将单刀双掷开关的动触头合向第一不动端子，使得调制器与待测射频系统形成信号通路；
[0010]通过脉冲信号发生器向第一模数转换器发送第一脉冲信号，通过脉冲信号发生器向调制器发送第二脉冲信号，且第二脉冲信号与第一脉冲信号相同；第二脉冲信号与第一脉冲信号之间有固定的第一原始时延；通过第一射频源向调制器发送第一载波信号；
[0011]通过调制器将来自脉冲信号发生器的第二脉冲信号调制到来自第一射频源的第一载波信号中并将调制后的信号依次经单刀双掷开关和待测射频系统发送至平方率检波器，且经待测射频系统后的信号相对于第一路脉冲信号产生新的时延；
[0012]通过平方率检波器对来自待测射频系统的具有新的时延的信号进行解调并将解调后的信号发送至第二模数转换器；
[0013]通过第二射频源向功分器发送第一同步采样时钟信号，通过功分器将来自第二射频源的第一同步采样时钟信号分为两路并将该两路第一同步采样时钟信号分别发送至第一模数转换器和第二模数转换器；
[0014]第一模数转换器和第二模数转换器接收到第一同步采样时钟信号后进行采样，第一模数转换器接收到第一同步采样时钟信号后对来自脉冲信号发生器的第一脉冲信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块；第二模数转换器接收到第一同步采样时钟信号后对来自平方率检波器的解调后的信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块；
[0015]利用后处理模块通过比较获得解调后的信号与第一脉冲信号之间的相对时延；
[0016]将单刀双掷开关的动触头合向第二不动端子，使得调制器与平方率检波器之间形成信号通路；
[0017]通过脉冲信号发生器向第一模数转换器发送第三脉冲信号，通过脉冲信号发生器向调制器发送第四脉冲信号，且第三脉冲信号和第四脉冲信号都与第一脉冲信号相同；第四脉冲信号与第三脉冲信号之间有固定的第二原始时延，且第二原始时延与第一原始时延相同；通过第一射频源向调制器发送第二载波信号；
[0018]通过调制器将来自脉冲信号发生器的第四脉冲信号调制到来自第一射频源的第二载波信号中并将调制后的信号经单刀双掷开关发送至平方率检波器；
[0019]利用平方率检波器对来自调制器的调制后的信号进行解调并将解调后的信号发送至第二模数转换器；
[0020]通过第二射频源向功分器发送第二同步采样时钟信号，通过功分器将来自第二射频源的第二同步采样时钟信号分为两路并将该两路第二同步采样时钟信号分别发送至第一模数转换器和第二模数转换器；
[0021]第一模数转换器接收到第二同步采样时钟信号后对来自脉冲信号发生器的第三脉冲信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块；第二模数转换器接收到第二同步采样时钟信号后对来自平方率检波器的解调后的信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块；
[0022]利用后处理模块通过比较获得待测射频系统的误差时延；
[0023]用所述相对时延减去待测射频系统的所述误差时延得到待测射频系统的群时延参数。
[0024]优选地，所述第一模数转换器的采样与所述第二模数转换器的采样同时进行。
[0025]优选地，所述第二载波信号与所述第一载波信号的频率相同。
[0026]本发明具有如下有益效果:
[0027](I)本发明的测量方法利用平方率检波器对调制后的信号进行解调，其结构简单，能避免引入误差，从而提高测量精度，其测量精度优于Ins ;
[0028](2)本发明的测量方法利用脉冲信号发生器产生码型和码速率可控的脉冲信号，使得群时延参数的测量孔径和测量时间可调；
[0029](3)本发明的测量方法利用单刀双掷开关实现调制器输出端的信号通路的切换，使得测量过程简化；
[0030](4)本发明的测量方法适用的频率范围为100MHz-50GHz。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明实施例提供的射频系统群时延参数的测量方法采用的测量装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图及实施例对本发明的
【发明内容】
作进一步的描述。
[0033]实施例1
[0034]如图1所示，本实施例提供的射频系统群时延参数的测量方法采用的测量装置包括脉冲信号发生器1、调制器2、第一射频源3、单刀双掷开关4、平方率检波器5、第二射频源
6、功分器7、第一模数转换器8、第二模数转换器9和后处理模块10。单刀双掷开关4包括第一不动端子401、第二不动端子402和动触头403。
[0035]脉冲信号发生器I的两输出端分别与调制器2的一输入端和第一模数转换器8的一输入端电连接。第一射频源3输出端与调制器2另一输入端电连接。调制器2的输出端与单刀双掷开关4的动触头电连接。单刀双掷开关4的第一不动端子401与待测射频系统11的输入端电连接。单刀双掷开关4的第二不动端子402与平方率检波器5的一输入端电连接。待测射频系统11的输出端与平方率检波器5的另一输入端电连接。平方率检波器5的输出端与第二模数转换器9的一输入端电连接。第二射频源6输出端与功分器7的输入端电连接。功分器7的两输出端分别与第一模数转换器8的另一输入端和第二模数转换器9的另一输入端电连接。后处理模块10的两输入端分别第一模数转换器8的输出端和第二模数转换器9的输出端电连接。
[0036]在本实施例中，平方率检波器5的工作频率为10MHz-50GHz。第一模数转换器8和第二模数转换器9的采样率都大于或等于2GSa/s ;且第一模数转换器8和第二模数转换器9的量化位数都大于或等于8位。
[0037]本实施例提供的射频系统群时延参数的测量方法包括如下步骤:
[0038]S1:将单刀双掷开关4的动触头合向第一不动端子401，使得调制器2与待测射频系统11形成信号通路；
[0039]S2:通过脉冲信号发生器I向第一模数转换器8发送第一脉冲信号，通过脉冲信号发生器I向调制器2发送第二脉冲信号,且第二脉冲信号与第一脉冲信号相同；第二脉冲信号与第一脉冲信号之间有固定的第一原始时延；通过第一射频源3向调制器2发送第一载波信号；在本实施例中，例如第一原始时延是由第一脉冲信号和第二脉冲信号的传输路径不同导致的；
[0040]S3:通过调制器2将来自脉冲信号发生器I的第二脉冲信号调制到来自第一射频源3的第一载波信号中并将调制后的信号依次经单刀双掷开关4和待测射频系统11发送至平方率检波器5，且经待测射频系统11后的信号相对于第一路脉冲信号产生新的时延，该新的时延不同于第一原始时延和第二原始时延；
[0041]S4:通过平方率检波器5对来自待测射频系统11的具有新的时延的信号进行解调并将解调后的信号发送至第二模数转换器9 ；
[0042]S5:通过第二射频源6向功分器7发送第一同步采样时钟信号，通过功分器7将来自第二射频源6的第一同步采样时钟信号分为两路并将该两路第一同步采样时钟信号分别发送至第一模数转换器8和第二模数转换器9 ；
[0043]S6:第一模数转换器8接收到第一同步米样时钟信号后对来自脉冲信号发生器I的第一脉冲信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块10 ;第二模数转换器9接收到第一同步采样时钟信号后对来自平方率检波器5的解调后的信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块10 ;在本实施例中，第一模数转换器8的采样与第二模数转换器9的采样同时进行；
[0044]S7:利用后处理模块10通过比较获得解调后的信号与第一脉冲信号之间的相对时延；
[0045]S8:将单刀双掷开关4的动触头合向第二不动端子402，使得调制器2与平方率检波器5之间形成信号通路；
[0046]S9:通过脉冲信号发生器I向第一模数转换器8发送第三脉冲信号，通过脉冲信号发生器I向调制器2发送第四脉冲信号，且第三脉冲信号和第四脉冲信号都与第一脉冲信号相同；第四脉冲信号与第三脉冲信号之间有固定的第二原始时延，且第二原始时延与第一原始时延相同；通过第一射频源3向调制器2发送第二载波信号，且第二载波信号与第一载波信号的频率相同；在本实施例中，例如第二原始时延是由第三脉冲信号和第四脉冲信号的传输路径不同导致的；
[0047]SlO:通过调制器2将来自脉冲信号发生器I的第四脉冲信号调制到来自第一射频源3的第二载波信号中并将调制后的信号经单刀双掷开关4发送至平方率检波器5 ；
[0048]Sll:利用平方率检波器5对来自调制器2的调制后的信号进行解调并将解调后的信号发送至第二模数转换器9 ;
[0049]S12:通过第二射频源6向功分器7发送第二同步采样时钟信号，通过功分器7将来自第二射频源6的第二同步采样时钟信号分为两路并将该两路第二同步采样时钟信号分别发送至第一模数转换器8和第二模数转换器9 ；
[0050]S13:第一模数转换器8接收到第二同步采样时钟信号后对来自脉冲信号发生器I的第三脉冲信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块10 ;第二模数转换器9接收到第二同步采样时钟信号后对来自平方率检波器5的解调后的信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块10 ;在本实施例中，第一模数转换器8的采样与第二模数转换器9的采样同时进行；
[0051]S14:利用后处理模块10通过比较获得待测射频系统11的误差时延；
[0052]S15:用上述步骤S7获得的相对时延减去上述步骤S14获得的待测射频系统11的误差时延得到待测射频系统11的群时延参数。
[0053]实施例2
[0054]本实施例提供的射频系统群时延参数的测量装置与实施例1相同。
[0055]本实施例提供的射频系统群时延参数的测量方法包括如下步骤:[0056]S1:将单刀双掷开关4的动触头合向第二不动端子402，使得调制器2与平方率检波器5之间形成信号通路；
[0057]S2:通过脉冲信号发生器I向第一模数转换器8发送第三脉冲信号，通过脉冲信号发生器I向调制器2发送第四脉冲信号，且第三脉冲信号和第四脉冲信号都与第一脉冲信号相同；第四脉冲信号与第三脉冲信号之间有固定的第二原始时延，且第二原始时延与第一原始时延相同；通过第一射频源3向调制器2发送第二载波信号，且第二载波信号与第一载波信号的频率相同；在本实施例中，例如第二原始时延是由第三脉冲信号和第四脉冲信号的传输路径不同导致的；
[0058]S3:通过调制器2将来自脉冲信号发生器I的第四脉冲信号调制到来自第一射频源3的第二载波信号中并将调制后的信号经单刀双掷开关4发送至平方率检波器5 ；
[0059]S4:利用平方率检波器5对来自调制器2的调制后的信号进行解调并将解调后的信号发送至第二模数转换器9 ;
[0060]S5:通过第二射频源6向功分器7发送第二同步采样时钟信号，通过功分器7将来自第二射频源6的第二同步采样时钟信号分为两路并将该两路第二同步采样时钟信号分别发送至第一模数转换器8和第二模数转换器9 ；
[0061]S6:第一模数转换器8接收到第二同步米样时钟信号后对来自脉冲信号发生器I的第三脉冲信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块10 ;第二模数转换器9接收到第二同步采样时钟信号后对来自平方率检波器5的解调后的信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块10 ；
[0062]S7:利用后处理模块10通过比较获得待测射频系统11的误差时延；
[0063]S8:将单刀双掷开关4的动触头合向第一不动端子401，使得调制器2与待测射频系统11形成信号通路；
[0064]S9:通过脉冲信号发生器I向第一模数转换器8发送第一脉冲信号，通过脉冲信号发生器I向调制器2发送第二脉冲信号,且第二脉冲信号与第一脉冲信号相同；第二脉冲信号与第一脉冲信号之间有固定的第一原始时延；通过第一射频源3向调制器2发送第一载波信号；在本实施例中，例如第一原始时延是由第一脉冲信号和第二脉冲信号的传输路径不同导致的；
[0065]SlO:通过调制器2将来自脉冲信号发生器I的第二脉冲信号调制到来自第一射频源3的第一载波信号中并将调制后的信号依次经单刀双掷开关4和待测射频系统11发送至平方率检波器5，且经待测射频系统11后的信号相对于第一路脉冲信号产生新的时延，该新的时延不同于第一原始时延和第二原始时延；
[0066]Sll:通过平方率检波器5对来自待测射频系统11的具有新的时延的信号进行解调并将解调后的信号发送至第二模数转换器9 ；
[0067]S12:通过第二射频源6向功分器7发送第一同步采样时钟信号，通过功分器7将来自第二射频源6的第一同步采样时钟信号分为两路并将该两路第一同步采样时钟信号分别发送至第一模数转换器8和第二模数转换器9 ；
[0068]S13:第一模数转换器8接收到第一同步米样时钟信号后对来自脉冲信号发生器I的第一脉冲信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块10 ;第二模数转换器9接收到第一同步采样时钟信号后对来自平方率检波器5的解调后的信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块10 ；
[0069]S14:利用后处理模块10通过比较获得解调后的信号与第一脉冲信号之间的相对时延；
[0070]S15:用上述步骤S14获得的相对时延减去上述步骤S7获得的待测射频系统11的误差时延得到待测射频系统11的群时延参数。
[0071]应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种射频系统群时延参数的测量方法，其特征在于，该测量方法包括如下步骤: 将单刀双掷开关的动触头合向第一不动端子，使得调制器与待测射频系统形成信号通路； 通过脉冲信号发生器向第一模数转换器发送第一脉冲信号，通过脉冲信号发生器向调制器发送第二脉冲信号，且第二脉冲信号与第一脉冲信号相同；第二脉冲信号与第一脉冲信号之间有固定的第一原始时延；通过第一射频源向调制器发送第一载波信号； 通过调制器将来自脉冲信号发生器的第二脉冲信号调制到来自第一射频源的第一载波信号中并将调制后的信号依次经单刀双掷开关和待测射频系统发送至平方率检波器，且经待测射频系统后的信号相对于第一路脉冲信号产生新的时延； 通过平方率检波器对来自待测射频系统的具有新的时延的信号进行解调并将解调后的信号发送至第二模数转换器； 通过第二射频源向功分器发送第一同步采样时钟信号，通过功分器将来自第二射频源的第一同步采样时钟信号分为两路并将该两路第一同步采样时钟信号分别发送至第一模数转换器和第二模数转换器； 第一模数转换器和第二模数转换器接收到第一同步采样时钟信号后进行采样，第一模数转换器接收到第一同步采样时钟信号后对来自脉冲信号发生器的第一脉冲信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块；第二模数转换器接收到第一同步采样时钟信号后对来自平方率检波器的解调后的信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块； 利用后处理模块通过比较获得解调后的信号与第一脉冲信号之间的相对时延； 将单刀双掷开关的动触头合`向第二不动端子，使得调制器与平方率检波器之间形成信号通路； 通过脉冲信号发生器向第一模数转换器发送第三脉冲信号，通过脉冲信号发生器向调制器发送第四脉冲信号，且第三脉冲信号和第四脉冲信号都与第一脉冲信号相同；第四脉冲信号与第三脉冲信号之间有固定的第二原始时延，且第二原始时延与第一原始时延相同；通过第一射频源向调制器发送第二载波信号； 通过调制器将来自脉冲信号发生器的第四脉冲信号调制到来自第一射频源的第二载波信号中并将调制后的信号经单刀双掷开关发送至平方率检波器； 利用平方率检波器对来自调制器的调制后的信号进行解调并将解调后的信号发送至第二模数转换器； 通过第二射频源向功分器发送第二同步采样时钟信号，通过功分器将来自第二射频源的第二同步采样时钟信号分为两路并将该两路第二同步采样时钟信号分别发送至第一模数转换器和第二模数转换器； 第一模数转换器接收到第二同步采样时钟信号后对来自脉冲信号发生器的第三脉冲信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块；第二模数转换器接收到第二同步采样时钟信号后对来自平方率检波器的解调后的信号进行采样并将采样信号转换为数字信号后发送至后处理模块； 利用后处理模块通过比较获得待测射频系统的误差时延；` 用所述相对时延减去待测射频系统的所述误差时延得到待测射频系统的群时延参数。
2.根据权利要求1所述的射频系统群时延参数的测量方法，其特征在于，所述第一模数转换器的采样与所述第二模数转换器的采样同时进行。
3.根据权利要求1所述的射频系统群时延参数的测量方法，其特征在于，所述第二载波信号与所述第一载 波信号的频率相同。
【文档编号】H04B17/00GK103516451SQ201310520283
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】陆晨曦, 李宏宇, 李闯, 年丰, 冯克明 申请人:北京无线电计量测试研究所