一种基于中频采集的孔径抖动测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子设备测量技术，涉及对信号采集设备孔径抖动的测量方法。
【背景技术】
[0002] 在通信系统设计、现代雷达系统设计和数据采集等一些应用中，基于模数转换器 (ADC)的多通道高速信号采集设备的使用越来越广泛。
[0003] 孔径抖动（Aperture jitter)又被称为孔径时间抖动或孔径不确定（Aperture uncertainty)，它是指ADC采样时钟的各个采样脉冲边沿出现时刻的不确定性，通常以时 间表不。对于一路动态模拟信号，由于孔径抖动的存在，使得输入的模拟信号值在孔径时间 内是不确定的，从而导致孔径抖动误差（电压误差）；而对于多路模拟信号，孔径抖动带来 了多路（通道）间的采样时钟不一致性。在现代通信系统的数字波束形成（DBF)以及相控 阵雷达系统阵列信号处理等应用中，不仅对通道内部孔径抖动误差测量提出了要求，同时 还要求明确多路信号的采样时钟不一致性误差，以分析该误差引起的系统性能误差。因此， 比较采集设备通道内部和通道之间的孔径抖动非常重要，必须对其进行准确测量。
[0004]目前，关于时钟抖动的测量方法及理论研究文献很多，但是对由于ADC本身引起 的孔径抖动却很少，论文《模数转换电路中孔径抖动的测量研究》、《一种ADC孔径抖动的测 量方法》等提出了频率扫描法测量孔径抖动，该方法需要进行频率扫描，而且需要在输入信 号的过零点处进行采样，控制过程复杂；只是对孔径抖动测量进行了一些理论和仿真分析， 并没有给出具体的测量方法，也没有对通道间的孔径抖动进行考虑。
【发明内容】
[0005] 发明创造的目的
[0006] 本发明的目的是：提出一种简单实用的孔径抖动测量方法，以满足信号采集设备 通道内和通道之间孔径抖动测量的需要。
[0007] 技术方案
[0008] 本发明的技术方案是：一种基于中频采集的孔径抖动测量方法，基于一个由多通 道高速采集设备1、标准信号源2、功率分配器3、孔径抖动测量处理系统4组成的测试平台； 标准信号源2产生的信号通过功率分配器3分配为两路，送入被测的多通道高速信号采集 设备1 ;多通道高速信号采集设备1采集的高速信号送入孔径抖动测量处理系统4进行计 算分析；标准信号源2的同步信号输出端与多通道高速信号1采集设备的同步信号输入端 相连接。其特征在于，测量孔径抖动的步骤如下：
[0009] 第1步、选取多通道高速信号采集设备的其中两个通道A、B作为被测通道，其中一 个通道A作为参考通道，为后续其他所有通道的测量参考；
[0010] 第2步、采集通道数据；
[0011] 2. 1、产生信号：控制标准信号源2产生符合采集设备采集条件的连续波信号，频 率为A+fd，其中&为选取的被采集信号的频率，匕为方便分析而选取的频率偏移，其取值 范围为-(XOlf1Waoif1;
[0012] 2. 2、采集信号：控制多通道高速信号采集设备1的采样率为Fs，采集点数为N，采 集经功率分配器3分配后的A、B两路信号S ia (n)、Sib (η);
[0013] 2. 3、转储信号：将2. 2采集的信号转储到孔径抖动测量处理系统4中；
[0014] 第3步、分析计算两个通道的孔径抖动误差；
[0015] 3. 1、用数字下变频的方法将采集到的中频信号Sia(n)、SIB(n)从载频&搬移到基 带，转化为基带信号S a (n)、Sb (η);
[0016] 3. 2、分析计算通道A、B间的孔径抖动误差；
[0017] 3. 2. 1、分别求出信号各采样点的孔径抖动值，根据下式计算每个采样点的相位差 Δ~(《);
[0018]
[1]
[0019] 式中，conj ( ·)为求共辄，angle( ·)为求相角；
[0020] 根据下式计算每个采样点的孔径抖动值AtAB (η):
[0022] 3. 2. 2、根据下式，得到通道A、B间孔径抖动误差的统计值jAB:
[0021] ------------[2J
[0023]
一 _--[3]
[0024] 式中，
[0025]
-----------[4]
[0026] 3. 3、分析计算通道A、B自身的孔径抖动误差；
[0027] 3. 3. 1、按下式构建理想信号S1 (η):
[0028]
---------[5]
[0029] 3. 3. 2、分析计算通道A自身的孔径抖动；在步骤3. 2中，用S1(Ii)代替Sb(η)，求出 通道A内部孔径抖动误差的统计值j AI;
[0030] 3. 3. 3、分析计算通道B自身的孔径抖动；在步骤3. 2中，用S1(Ii)代替Sa (η)，求出 通道B内部孔径抖动误差的统计值jBI;
[0031] 第4步、测量剩余其他通道的孔径抖动误差；
[0032] 4. 1、保持步骤1中的参考通道不变，另选一个通道，重复步骤2和3,测量新选择通 道的孔径抖动；
[0033] 4. 2、依次选取剩余通道，重复4. 1，完成所有通道孔径抖动的测量。
[0034] 发明创造的优点
[0035] 能够完成多通道信号采集设备通道内部和通道之间孔径抖动的测量，实施方法简 便易行，满足了现代通信系统以及相控阵雷达系统等应用中对通道内和通道之间孔径抖动 测量的需要。
【附图说明】
[0036] 图1是实施本发明所需要的测量平台的组成示意图。
【具体实施方式】
[0037] 下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，一种基于中频采集的孔径抖动测量方 法，基于一个由多通道高速采集设备1、标准信号源2、功率分配器3、孔径抖动测量处理系 统4组成的测试平台；标准信号源2产生的信号通过功率分配器3分配为两路，送入被测的 多通道高速信号采集设备1 ;多通道高速信号采集设备1采集的高速信号送入孔径抖动测 量处理系统4进行计算分析；标准信号源2的同步信号输出端与多通道高速信号1采集设 备的同步信号输入端相连接。其特征在于，测量多通道高速信号采集设备孔径抖动的步骤 如下：
[0038] 1、选取多通道高速信号采集设备的其中两个通道A、B作为被测通道，其中一个通 道A作为参考通道，为后续其他所有通道的测量参考；
[0039] 2、采集通道数据；
[0040] 2. 1、产生信号：控制标准信号源2产生符合采集设备采集条件的的连续波信号， 频率为fI+fd，其中&为选取的被采集信号的频率，匕为方便分析而选取的频率偏移，以保 证信号在转化为基带后不为直流信号，其取值范围为-0. 〇1^~0.0 lf 1;
[0041] 2. 2、采集信号：控制多通道高速信号采集设备1的采样率为Fs，采集点数为N，采 集经功率分配器3分配后的A、B两路信号S ia (n)、Sib (η);
[0042] 2. 3、转储信号：将2. 2采集的信号转储到孔径抖动测量处理系统4