一种矢量调制信号的自动校准方法
【专利摘要】本发明公开了一种矢量调制信号的自动校准方法，包括：步骤S101，根据调制格式，利用计算机编辑出特定待调制的基带数据，并将基带数据输入标准信号源进行调制，调制后输出的IQ基带信号输入到被测设备中；此时设置标准信号源输出载波信号，被测设备完成将载波信号和IQ基带信号进行调制的功能，输出载波带调制的信号；步骤S102，确定所要校准的频点；根据频谱仪显示的信号频谱和载波泄露频谱，确定校准后该频点对应的I路电压和Q路电压；步骤S103，重新确定频点，重复步骤S102，最终得到所有频点对应的校准后的I路电压和Q路电压。本发明能够自动完成校准的方法，大大提高模块校准的效率，同时能够使校准变成无人值守作业，节省人力和时间。
【专利说明】一种矢量调制信号的自动校准方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号校准【技术领域】，特别是涉及一种矢量调制信号的自动校准方法。【背景技术】
[0002]在VX1、PXI/PXIe、LXI等控制总线中，微波射频仪器一直占有重要的地位，其中的重要模块之一是IQ调制器，IQ调制器的作用是将低频段的IQ基带信号调制到高频段上，继而进行发射输出。
[0003]在IQ调制器的研发、调试和生产环节，对设备进行校准是一件非常费时费力的工作，因使用的器件一致性问题导致的生产出来的模块差异较大，需要更多的后期调试和校准工作。其中最为复杂的就是影响矢量调制信号的指标——载波泄露。未经校准的IQ调制器模块一般载波泄露较高，会对生成的矢量调制信号的质量造成严重影响，模块的校准过程就是通过调整模块1、Q两路偏置电压来压制载波泄露的幅度，将载波泄露压到一个较低的幅度，使矢量调制信号满足指标要求。
[0004]现有技术中，缺少一种能够自动完成校准的方法，以大大提高模块校准的效率，节省人力和时间。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种矢量调制信号的自动校准方法，用以解决现有技术中无法自动校准的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种矢量调制信号的自动校准方法，包括:
[0007]步骤S101，根据所要校准的矢量调制信号所使用的调制格式，利用计算机编辑出特定待调制的基带数据，并将基带数据输入标准信号源进行此种调制，调制后输出的IQ基带信号通过线缆输入到被测设备中；此时设置标准信号源输出载波信号(本振激励信号)，被测设备完成将载波信号和IQ基带信号进行调制的功能，输出载波带调制的信号；
[0008]步骤S102，确定所要校准的频点；根据频谱仪显示的信号谱线和载波泄露谱线的幅度差值，确定校准后该频点对应的I路偏置电压和Q路偏置电压；
[0009]步骤S103，每重新确定一个所要校准的频点，则重复步骤S102—次，得到校准后的该频点对应的I路偏置电压和Q路偏置电压；最终得到所有频点对应的校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压。
[0010]进一步，根据频谱仪显示的信号谱线和载波泄露谱线，确定校准后该频点对应的I路偏置电压和Q路偏置电压，具体包括:
[0011]被测设备输出载波带调的信号给频谱仪，频谱仪在对应频率区间内显示三根谱线，中间一根为需要调整的载波泄露谱线，两边两根是本调制格式下所对应的调制信号的谱线；
[0012]利用频谱仪的频标追踪功能，使用频标I (Mkrl)和参考频标I (Λ Mkrl)抓取一根信号谱线和一根载波泄露谱线，得出信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值，并存储该功率差值；
[0013]利用计算机控制被测设备多次调整I路偏置电压和/或Q路偏置电压，获取每一次调整对应的信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值；所得到的多个功率差值中的最大值所对应的的I路偏置电压和Q路偏置电压，即为校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压。
[0014]进一步，利用计算机控制被测设备多次调整I路偏置电压和Q路偏置电压，最终获得校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压，包括如下步骤:
[0015]在要求范围内任意选择一个I路偏置电压作为初始值，保持该I路偏置电压不变，在Qmax与Qmin之间调整Q路偏置电压变化m次，其中，Qmax表示Q路偏置电压最大值，Qmin表示Q路偏置电压最小值；每调整一次Q路偏置电压，计算一次信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值，获取m个功率差值中最大值对应的Q路偏置电压；将此时该Q路偏置电压作为调整I路偏置电压时固定不变的Q路偏置电压；保持上述步骤中确定的Q路偏置电压固定不变，在Imax与Imin之间调整I路偏置电压变化η次，其中，Imax表示I路偏置电压最大值，Imin表示I路偏置电压最小值；每调整一次I路偏置电压，计算一次信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值，获取η个功率差值中最大值对应的I路偏置电压；将此时该I路偏置电压作为调整Q路偏置电压时固定不变的I路偏置电压；
[0016]重复上述步骤一次或多次，得到校准后的I路偏置电压或Q路偏置电压；每次调整Q路偏置电压时，保持上一步确定的I路偏置电压不变，在(Q’ -ΔQ，Q’ +ΔQ)之间不断调整Q路偏置电压，其中，Q’表示上一步确定的Q路偏置电压，Δ Q表示Q路偏置电压的调整量，由校准人员进行设置；每次调整I路偏置 电压时，保持上一步确定的Q路偏置电压不变，在(I’ -ΔΙ,I’ ΔI)之间不断调整I路偏置电压，其中，I’表示上一步确定的I路偏置电压，Λ I表示I路偏置电压的调整量，由校准人员进行设置。
[0017]进一步，重新选择所要校准的频点时，选择起始频点后，以步进的方式进行频点选择；或者，根据预先定义的频点列表选择频点。
[0018]进一步，最终得到所有频点对应的校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压之后，生成相应的数据记录文件，记录每个频点对应的校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压。
[0019]本发明有益效果如下:
[0020]本发明的矢量调制信号的自动校准方法，能够自动完成校准的方法，大大提高模块校准的效率，同时能够使校准变成无人值守作业，节省人力和时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明实施例中一种矢量调制信号的自动校准方法的流程图；
[0022]图2是本发明实施例中实现矢量调制信号自动校准的装置原理图；
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0024]如图1所示，本发明实施例涉及一种矢量调制信号的自动校准方法，包括:
[0025]步骤S101，根据所要校准的矢量调制信号所使用的调制格式，利用计算机编辑出特定待调制的基带数据，并将基带数据输入标准信号源进行调制，调制后输出的IQ基带信号通过线缆输入到被测设备中；此时设置标准信号源输出载波信号(本振激励信号)，被测设备完成将载波信号和IQ基带信号进行调制的功能，输出载波带调制的信号；
[0026]例如:对4GHz频点下BPSK (Binary Phase Shift Keying,移相键控)方式进行校准，则需要本振信号为4GHz，根据BPSK调制格式，信号源采用IQ输出FIX4码元1010或者0101，即可实现在频谱仪上输出包括载波泄露在内的3根谱线。
[0027]本装置的硬件连接原理图如图2所示，包括标准信号源、频谱仪、PC机(计算机)和被测设备，以及相关连接线缆。标准信号源和被测试设备之间使用专用线缆连接；频谱仪和被测设备之间使用专用线缆连接；PC机和标准信号源和频谱仪之间使用网线连接，中间需要使用Hub进行分线；PC机和被测设备之间使用专用总线连接，这里的专用总线不限类型，能满足被测设备和PC机之间通信所使用的总线类型均可。
[0028]步骤S102，确定所要校准的频点；根据频谱仪显示的信号谱线和载波泄露谱线，确定校准后该频点对应的I路偏置电压和Q路偏置电压。
[0029]本步骤根据被测设备的带宽确定频点。
[0030]确定所要校准的频点后，被测设备输出载波带调的信号给频谱仪，频谱仪在对应频率区间内显示3根谱线，中间一根即为需要调整的载波泄露谱线，两边两根是本调制格式下所对应的调制信号的频谱，两根调制信号的频谱完全相同；此时可使用频谱仪的频标追踪功能，抓取一根信号谱线和一根载波泄露谱线，得出信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值，存储该功率差值。利用计算机控制被测设备多次调整I路偏置电压和/或Q路偏置电压，获取每一次信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值；其中多个功率差值中的最大值所对应的的I路偏置电压和Q路偏置电压，即为校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压。
[0031]利用计算机控制被测设备多次调整I路偏置电压和Q路偏置电压，最终获得校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压，包括如下步骤:
[0032]在要求范围内任意选择一个I路偏置电压作为初始值，保持该I路偏置电压不变，在Qmax与Qmin之间调整Q路偏置电压变化m次，其中，Qmax表示Q路偏置电压最大值，Qmin表示Q路偏置电压最小值；每调整一次Q路偏置电压，计算一次信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值，获取m个功率差值中最大值对应的Q路偏置电压；将该Q路偏置电压作为调整I路偏置电压时固定不变的Q路偏置电压；保持上述步骤中确定的Q路偏置电压固定不变，在Imax与Imin之间调整I路偏置电压变化η次，其中，Imax表示I路偏置电压最大值，Imin表示I路偏置电压最小值；每调整一次I路偏置电压，计算一次信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值，获取η个功率差值中最大值对应的I路偏置电压；将该I路偏置电压作为调整Q路偏置电压时固定不变的I路偏置电压；
[0033]重复上述步骤一次或多次，得到校准后的I路偏置电压或Q路偏置电压；本步骤调整Q路偏置电压时，保持上一步确定的I路偏置电压不变，在(Q’ -AQ, Q’ +AQ)之间不断调整Q路偏置电压，其中，Q’表示上一步确定的Q路偏置电压，λ Q表示Q路偏置电压的调整量，由校准人员进行设置；调整I路偏置电压时，保持上一步确定的Q路偏置电压不变，在(I’ - Λ I，I’ + Λ I)之间不断调整I路偏置电压，其中，I’表示上一步确定的I路偏置电压，Λ I表示I路偏置电压的调整量，由校准人员进行设置。
[0034]上述方法，采用固定I路偏移，调整Q路偏移时，使用一种与拉格朗日插值算法相类似的插值方法确定Q路偏移电压调整点，一般在10个点以内可以确定该I路偏置电压偏移的情况下最优的Q路偏置电压值，此时再固定最优的Q路偏压，回头来调整I路偏压，同样使用此算法快速得出当前Q路偏压下的I路偏压，一般情况下可以确定这一对IQ偏压值即为较优值。如果想得出更优的值，可重复进行上述步骤，建议重复过程不要超过两次。
[0035]关于与拉格朗日插值算法相类似的插值方法，在拉格朗日插值算法的基础上进行简化操作，取其中一定范围内的极值进行操作，可确定这条曲线上某一个范围内的插值密度和区间。在本发明中，I或Q路偏置电压和载波泄露的关系基本遵循抛物线规律，使用此插值算法进行频点选择可确定抛物线底端大致区间，加快校准速度。
[0036]步骤S103，每重新确定一个所要校准的频点，则重复步骤S102 —次，得到校准后的该频点对应的I路偏置电压和Q路偏置电压；最终得到所有频点对应的校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压。
[0037]重新选择所要校准的频点时，可以在选择起始频点后，以步进的方式进行频点选择；也可以自定义频点列表，确定用户关心的或希望校准的频点。
[0038]上述步骤完成后，会生成相应的数据记录文件，并提供所有频点下最优的IQ偏压值，此时的载波泄露值，可作为校准参考。
[0039]由上述实施例可以看出，本发明的矢量调制信号的自动校准方法，能够自动完成校准的方法，大大提高模块校准的效率，同时能够使校准变成无人值守作业，节省人力和时间。
[0040]尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。
【权利要求】
1.一种矢量调制信号的自动校准方法，其特征在于，包括: 步骤S101，根据所要校准的矢量调制信号所使用的调制格式，利用计算机编辑出特定待调制的基带数据，并将基带数据输入标准信号源进行调制，调制后输出的IQ基带信号输入到被测设备中；此时设置标准信号源输出载波信号，被测设备完成将载波信号和IQ基带信号进行调制的功能，输出载波带调制的信号； 步骤S102，确定所要校准的频点；根据频谱仪显示的信号谱线和载波泄露谱线，确定校准后该频点对应的I路偏置电压和Q路偏置电压； 步骤S103，每重新确定一个所要校准的频点，则重复步骤S102 —次，得到校准后的该频点对应的I路偏置电压和Q路偏置电压；最终得到所有频点对应的校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压。
2.如权利要求1所述的矢量调制信号的自动校准方法，其特征在于，根据频谱仪显示的信号谱线和载波泄露谱线，确定校准后该频点对应的I路偏置电压和Q路偏置电压，具体包括: 被测设备输出载波带调的信号给频谱仪，频谱仪在对应频率区间内显示三根谱线，中间一根为需要调整的载波泄露谱线，两边两根是本调制格式下所对应的调制信号的谱线； 利用频谱仪的频标追踪功能，抓取一根信号谱线和一根载波泄露谱线，得出信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值，存储该功率差值； 利用计算机控制被测设备多次调整I路偏置电压和/或Q路偏置电压，获取每一次调整对应的信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值；所得到的多个功率差值中的最大值所对应的的I路偏置电压和Q路偏置电压，即为校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压。`
3.如权利要求2所述的矢量调制信号的自动校准方法，其特征在于，利用计算机控制被测设备多次调整I路偏置电压和Q路偏置电压，最终获得校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压，包括如下步骤: 在要求范围内任意选择一个I路偏置电压作为初始值，保持该I路偏置电压不变，在Qmax与Qmin之间调整Q路偏置电压变化m次，其中，Qmax表示Q路偏置电压最大值，Qmin表示Q路偏置电压最小值；每调整一次Q路偏置电压，计算一次信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值，获取m个功率差值中最大值对应的Q路偏置电压；将该Q路偏置电压作为调整I路偏置电压时固定不变的Q路偏置电压；保持上述步骤中确定的Q路偏置电压固定不变，在Imax与Imin之间调整I路偏置电压变化η次，其中，Imax表示I路偏置电压最大值，Imin表示I路偏置电压最小值；每调整一次I路偏置电压，计算一次信号谱线和载波泄露谱线之间的功率差值，获取η个功率差值中最大值对应的I路偏置电压；将该I路偏置电压作为调整Q路偏置电压时固定不变的I路偏置电压； 重复上述步骤一次或多次，得到校准后的I路偏置电压或Q路偏置电压；每次调整Q路偏置电压时，保持上一步确定的I路偏置电压不变，在(Q’ -AQ, Q’ +AQ)之间不断调整Q路偏置电压，其中，Q’表示上一步确定的Q路偏置电压，AQ表示Q路偏置电压的调整量，由校准人员进行设置；每次调整I路偏置电压时，保持上一步确定的Q路偏置电压不变，在(I’ - Λ I，I’ + Λ I)之间不断调整I路偏置电压，其中，I’表示上一步确定的I路偏置电压，Λ I表示I路偏置电压的调整量，由校准人员进行设置。
4.如权利要求1~3任一项所述的矢量调制信号的自动校准方法，其特征在于，重新选择所要校准的频点时，选择起始频点后，以步进的方式进行频点选择；或者，根据预先定义的频点列表选择频点。
5.如权利要求4所述的矢量调制信号的自动校准方法，其特征在于，最终得到所有频点对应的校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压之后，生成相应的数据记录文件，记录每个频点对应的校准后的I路偏置电压和Q路偏置电压。
【文档编号】H04L27/38GK103701754SQ201310718379
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】王凯, 杨依珍, 史浩, 齐博蕾, 吕佳 申请人:北京航天测控技术有限公司