一种波形发生器频响特性校准方法、装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及检测源仪器领域，具体涉及一种波形发生器频响特性校准方法、装置 及系统。
【背景技术】
[0002] 现有的波形发生器的基本组成可以等效成图1所示的框图所示，波形发生器产生 信号的基本流程为CPU配置FPGA产生波形数据送给DAC，DAC输出幅度固定的模拟波形信 号，再经过乘法器和信号源幅度控制电路（如运放、型电阻衰减等）对幅度进行调理，得 到符合用户设置的波形信号输出。
[0003] 由于信号通道中采用的模拟器件如运算放大器、乘法器等呈现低通且带内不平坦 的频率响应特性（简称频响特性），导致在输出信号时，幅度会随着输出频率的增大而震荡 衰减。所以需要对信号通道的频率响应曲线进行校准补偿，使波形发生器的信号通道获得 平坦的幅度输出。
【发明内容】
[0004] 本申请提供一种波形发生器频响特性校准方法、装置及系统，以提高波形发生器 频响特性幅度的平坦度。
[0005] 根据第一方面，一种实施例中提供一种波形发生器频响特性校准方法，包括：
[0006] 理想幅值获取步骤，获取待校准波形发生器指定频点频率响应的理想输出幅值； 实际幅值获取步骤，获取该指定频点当前时刻频率响应的实际输出幅值；频响误差计算步 骤，根据该指定频点当前时刻的实际输出幅值和理想输出幅值计算该指定频点当前时刻的 频率响应误差；判断步骤，判断当前时刻的频率响应误差是否小于或等于预设阈值，如果判 断为是，则执行校准数据确定步骤；如果判断为否，则执行补偿步骤；校准数据确定步骤， 确定向该指定频点提供的校准数据为当前时刻及之前时刻的频率响应误差之和；补偿步 骤，向该指定频点提供当前时刻及之前时刻的频率响应误差之和作为下一时刻的补偿数据 对该指定频点进行补偿；获取下一时刻补偿后频率响应的实际输出幅值，计算下一时刻的 频率响应误差，并判断下一时刻的频率响应误差是否小于预设阈值。
[0007] 根据第二方面，一种实施例中提供一种波形发生器频响特性校准装置，包括：
[0008] 理想幅值获取模块，用于获取待校准波形发生器指定频点频率响应的理想输出幅 值；实际幅值获取模块，用于获取该指定频点当前时刻频率响应的实际输出幅值；频响误 差计算模块，用于根据该指定频点当前时刻的实际输出幅值和理想输出幅值计算该指定频 点当前时刻的频率响应误差；判断模块，用于判断当前时刻的频率响应误差是否小于或等 于预设阈值；校准数据确定模块，用于当判断模块判断为是时，确定向该指定频点提供的校 准数据为当前时刻及之前时刻的频率响应误差之和；补偿模块，用于当判断模块判断为否 时，向该指定频点提供当前时刻及之前时刻的频率响应误差之和作为下一时刻的补偿数据 对该指定频点进行补偿。
[0009] 根据第三方面，一种实施例中提供一种波形发生器频响特性校准系统，包括：
[0010] 功率计，用于与待校准波形发生器信号连接，检测待校准波形发生器指定频点的 频率响应的实际输出幅值；上述频响特性校准装置，频响特性校准装置与功率计信号连接， 功率计将检测到的频率响应的实际输出幅值输出给频响特性校准装置，频响特性校准装置 根据获取的频率响应的实际输出幅值进行相应的处理。
[0011] 依据上述实施例的波形发生器频响特性校准方法及装置，由于采取逐次逼近的校 准方式获取波形发生器的校准数据，使校准后的实际输出幅值与理想幅值之间的误差收敛 在预设阈值范围内，提高了校准精度，继而改善了波形发生器频响特性幅度的平坦度。
【附图说明】
[0012] 图1为波形发生器的结构原理图；
[0013] 图2为一种实施例的波形发生器频响特性校准系统结构示意图；
[0014] 图3a为一例波形发生器频率响应特性输出信号示意图；
[0015] 图3b为一例波形发生器频率响应特性输出信号校准误差示意图；
[0016] 图4为本实施例公开的一种波形发生器频响特性校准装置结构示意图；
[0017] 图5为本实施例公开的一种波形发生器频响特性校准方法流程图；
[0018] 图6为本实施例公开的一种波形发生器频响特性校准策略示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0020] 本申请的方法装置及系统适用于波形发生器，本申请实施例中以任意波形发生器 为例进行说明，在其它实施例中，也适用于其它特定的波形发生器，如正弦波、锯齿波发生 器等。
[0021] 请参考图2,为本实施例公开的一种波形发生器频响特性校准系统结构示意图，该 系统包括：功率计3和频响特性校准装置1，其中，功率计3用于与待校准波形发生器2信 号连接，功率计3检测待校准波形发生器2指定频点fn的频率响应的实际输出幅值;频 响特性校准装置1与功率计3信号连接，功率计3将检测到的频率响应的实际输出幅值 输出给频响特性校准装置1，频响特性校准装置1根据获取的频率响应的实际输出幅值 进行相应的处理。在具体实施例中，频响特性校准装置1根据实际输出幅值处理后得到 指定频点fn的校准数据，并将该校准数据写入待校准的波形发生器2,以实现对波形发生器 2指定频点4的校准。
[0022] 请参考图3a，为一例波形发生器频率响应特性输出信号示意图，图3a中，虚线表 征理想频率响应曲线，实线为波形发生器实际频率响应特性曲线，通常，波形发生器输出 信号在一个标称的固定的频带内，在对频带内各指定频点f\、f2、f3……fn-2、fn进行 校准时，使用标准测试设备测出各指定频点的实际幅度数据，再根据输入输出关系计算出 与各指定频点相对应的实际增益值，即各指定频点的频响误差数据：AdpAd2、Ad3..... Adn_2、Adn^Adn，用该响应误差作为校准数据配置到乘法器，从而实现对各指定频点进行 校准补偿，其中，fn表示频带内第n个指定频点，△dn表示频带内第n个指定频点的频响误 差。理论上，将这些频响误差数据作为校准数据配置到信号通道的乘法器之后可得到良好 的信号平坦度。但是，实际上当使用标准测试设备去测试频响校准数据配置之后的信号通 道的输出时，发现校准补偿后的信号通道频率响应曲线仍低于理想频率响应曲线，与期望 的响应曲线有较大的偏差，如图3b所示，图3b中，点划线为校准补偿后的信号通道频率响 应曲线。导致这种现象的原因有两个：第一、因为频响数据校准补偿的具体操作是根据频响 补偿数据，调节增大乘法器的增益，以弥补实际信号通道频率响应曲线到理想频响曲线之 间的偏差，由于乘法器的带宽会随着其增益的增加而减小，其频响曲线同时也会随着输出 信号幅度的增加陡降更剧烈；第二、由于频响补偿后，乘法器输出到幅度控制电路的信号幅 度增大了，导致幅度控制电路中的运算放大器输出信号幅度增大，而运算放大器同样存在 随着信号输出幅度增大，频响曲线陡降系数增加的基本特性。基于以上两个原因导致无法 使发生器得到良好的幅度平坦度。
[0023] 为此，本申请实施例针对频响特性校准装置1进行了改进，以提高波形发生器频 响特性幅度的平坦度。请参考图4,为本实施例公开的一种波形发生器频响特性校准装置结 构示意图，该校准装置包括：理想幅值获取模块11、实际幅值获取模块12、频响误差计算模 块13、判断模块14、校准数据确定模块15和补偿模块16,其中，
[0024] 理想幅值获取模块11用于获取待校准波形发生器指定频点fn频率响应的理想输 出幅值;实际幅值获取模块12用于获取该指定频点fn当前时刻频率响应的实际输出幅 值K;频响误差计算模块13用于根据该指定频点fn当前时刻的实际输出幅值G和理想输 出幅值计算该指定频点fn当前时刻的频率响应误差△<，其中，<表示第n个指定频点 4第i时刻的实际输出幅值；判断模块14用于判断当前时刻的频率响应误差1<是否小于 或等于预设阈值，其中，表示第n个指定频点4第i时刻的频率响