专利名称：一种基于模拟基带修正的矢量调制误差补偿方法
技术领域：
本发明涉及测试技术领域，具体的说是一种基于模拟基带修正的矢量调制误差补
偿方法。
背景技术：
矢量调制器原理如图1所示，矢量调制器输出的数字调制信号(矢量信号)s(t)可以表示为式1 : s (t) =1 (t) cos O t) +Q (t) cos O t_ Ji /2) =1 (t) cos O t) +Q (t) sin (co t) (1) 式l中，I(t)和Q(t)均为模拟基带信号，cos("t)为载波信号，I(t)cos("t)称
为同相(in—phase)分量，Q(t) sin (co t)称为正交(quadrature)分量。 在实际应用中，由于矢量调制器以及驱动矢量调制器的基带通道存在正交相位误
差、IQ幅度平衡误差和载波泄漏等不理想性问题，实际的s(t)可以表示为式2 : s(t) = (C,I(t))cos(wt) + (CQ+kQ(t))cos(wt-9 ) (2) 式2中，C工和C。表示引入的额外直流信号，导致产生载波泄漏；k表示引入的增益
误差，即对于相同的基带输入信号，正交分量幅度与同相分量幅度不相等，导致产生I/Q幅
度平衡误差；e为同相分量和正交分量的相位夹角，9不等于n/2弧度，导致产生正交相
位误差。 目前解决上述不理想性的方法之一是采用带有射频移相器的矢量调制器。如图2所示，增加基带偏置电压信号V工和V。，通过调整V工和V。来调整基带信号的直流偏置，用于补偿载波泄漏；增加通道增益控制系数k工和kQ，通过调整、和kQ来调整基带通道(包括I和Q)的增益，用于补偿1/Q幅度平衡误差；通过调整Vp来调整射频移相器的相位，用于补偿正交相位误差。其缺点在于带有射频移相器的矢量调制器的方法要求设计专用的矢量调制器，而这类调制器往往由各家大公司自己制作或者委托第三方制作，元器件市场上难以买到，而专门制作专用矢量调制器必然需要投入大量人力物力成本。而且，一般射频移相器工作频率范围较窄，稳定性较差，限制了这种方法在矢量信号发生领域的使用。 目前解决上述不理想性的方法之二是采用数字基带修正。如图3所示，V工和VQ为基带偏置电压信号，用于补偿载波泄漏；、和kQ为通道增益系数，用于补偿I/Q幅度平衡误差；1^为正交相位误差补偿系数，用于补偿正交相位误差。在产生数字基带信号的时候，针对后面的模拟基带通道和矢量调制器的不理想性，预先在数据域进行相应的修正。修正的基带数据经过数模转换及滤波后生成模拟基带信号，驱动矢量调制器。其缺点在于数字基带修正的方法缺乏灵活性，只能应用在数字基带信号产生阶段，不能对已经形成的模拟基带信号进行修正。比如，在矢量信号发生领域，往往需要提供外部基带信号输入调制的功能，这种情况下就无法使用数字基带修正的方法。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于模拟基带修正的矢量调制误差补偿方法，依据矢量信号合成的基本原理，通过在基带信号I引入了一个与基
带信号Q相关的修正矢量的方法，对模拟基带信号进行适当修正，可以大幅度降低矢量调 制误差，提升矢量调制器输出信号的质量。 为达到以上目的，本发明采取的技术方案是 —种基于模拟基带修正的矢量调制误差补偿方法，其特征在于包括以下步骤
步骤1，由参数ka和k③引入修正相位夹角的分量，根据同相分量和正交分量 的相位夹角e ，主控计算机根据式5和式6计算并设置参数ka和keQ，所说的式5为ka
=-ctg e ，所说的式6为kCQ = 1/sin e ; 步骤2，主控计算机控制由高精度电压源提供输入基带信号I(t)和Q(t)，并设置 高精度电压源I和高精度电压源Q输出电压为零，设置k工和kQ相等，然后由主控计算机逐 渐改变V工和VQ的值使载波信号cos (t)幅度最小，完成载波泄漏补偿；
步骤3，主控计算机控制由高精度电压源提供输入基带信号I(t)和Q(t)，并设置 高精度电压源输出电压相同，分别单独输入I (t)和Q (t)，由主控计算机逐渐改变、和kQ的 值，使同样幅度的模拟基带信号I(t)和Q(t)产生的矢量信号分量幅度相同，即保证I/Q幅 度平衡； 步骤4，重复步骤2和3，在各项补偿参数之间取得折中，直到矢量信号的调制误差 满足设计要求。 本发明所述的基于模拟基带修正的矢量调制误差补偿方法，依据矢量信号合成的 基本原理，通过在基带信号I引入了一个与基带信号Q相关的修正矢量的方法，对模拟基带 信号进行适当修正，可以大幅度降低矢量调制误差，提升矢量调制器输出信号的质量。
本发明有如下附图 图1矢量调制器原理示意图 图2带有射频移相器的矢量调制误差补偿方法示意图 图3数字基带修正的矢量调制误差补偿方法示意图 图4本发明的矢量调制调制误差补偿方法示意图 图5正交相位误差补偿原理示意图 图6本发明的改变信号引出位置时的补偿方法示意图
具体实施例方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。 如图4所示的本发明技术方案的原理示意图，矢量调制器输入信号分别为模拟
基带信号i a)和q a)，载波信号C0S (" t)，矢量调制器输出信号为矢量信号s a)。为了对 输入基带信号进行调理，ia)和Q(t)先输入到基带通道电路，然后再输入矢量调制器。输
入、输出信号间的关系可以表示为式3 : s(t) = (VA(I(t)+kdQ(t)))cos(wt) + (VkQkcQQ(t))cosOt-Ji/2) (3)
式3中，V工和VQ为基带偏置电压信号，用于补偿载波泄漏；、和kQ为通道增益系 数，用于补偿I/Q幅度平衡误差；ka和keQ为正交相位误差补偿系数，用于补偿正交相位误差。 由于矢量信号是同相分量和正交分量的矢量和，可以通过适当调整基带信号消除 正交相位误差的影响，使实际合成的矢量信号等于理想情况下合成的矢量信号，示意图见 图5。实际基带信号和理想基带信号之间转换如下式4 : 对比式3和式4，可以得出，相位夹角9和参数ka、k③之间存在以下式5、式6所 示的关系 考虑基带通道和矢量调制器不理想性，本发明所述的基于模拟基带修正的矢量调 制误差补偿方法，其具体步骤如下 步骤1，由参数ka和k③引入修正相位夹角的分量，根据同相分量和正交分量 的相位夹角9 ，主控计算机根据式5和式6计算并设置参数ka和keQ，所说的式5为ka
=-ctg e ，所说的式6为keQ = l/sin e ;相位夹角e取决于基带通道和矢量调制器特性； 步骤2，主控计算机控制由高精度电压源提供输入基带信号I(t)和Q(t)，并设置 高精度电压源I和高精度电压源Q输出电压为零，设置k工和kQ相等，然后由主控计算机逐 渐改变V工和VQ的值使载波信号cos (t)幅度最小，完成载波泄漏补偿；
步骤3，主控计算机控制由高精度电压源提供输入基带信号I(t)和Q(t)，并设置 高精度电压源输出电压相同，分别单独输入I (t)和Q (t)，由主控计算机逐渐改变、和kQ的 值，使同样幅度的模拟基带信号I(t)和Q(t)产生的矢量信号分量幅度相同，即保证I/Q幅 度平衡； 步骤4，重复步骤2和3，在各项补偿参数之间取得折中，直到矢量信号的调制误差 满足设计要求。 需要特别说明的是，如果因为设计需要，图4中引出基带信号Q(t)的B点和基带 信号求和的A点之间的基带信号存在I/Q幅度不平衡(说明如前文所述，补偿参数、和 kQ已经对通道增益进行补偿，A点和B点信号之间的不存在I/Q幅度不平衡)，假定I/Q的 系数为k，则ka应该修正为kXka。从另一方面说，A点和B点可以分别设置在I基带通道 和Q基带通道的其他位置，修正1^后不影响本方法的补偿效果。例如B点设于k。之后，此 时A点和B点信号存在幅度不平衡(系数为l/keQ)，则ka应该修正为ka/keQ。此时输入、 输出信号间的关系可以表示为式7 : s (t) = (V!+k! (I (t) + (kCI/kCQ) Q (t))) cos (w t) + (VQ+kQkCQQ (t)) cos (w t_ ji /2) (7)。
本方法基于模拟基带信号调理补偿矢量调制误差，具有电路简单(只需要一些运 算放大器、D/A转换器、电阻、电容)，对矢量调制器(如HMC496)要求低，不受射频移相器特 性限制等优点。采用本方法进行矢量调制误差补偿，不须制作专用矢量调制器，可以很灵活 的构建矢量信号发生系统，获得很好的矢量信号质量，具有极高的性价比。
综上所述，本发明是一种基于模拟基带修正的矢量调制误差补偿方法。随着数字 通信技术的发展，数字调制信号已经成为几乎所有通信标准使用的信号格式。矢量调制器 由于可以同时调整载波信号的幅度和相位，成为产生数字调制信号的关键部件。利用矢量 7+。-苦-7'+^'-7(^^^)+。/sine
(5)
(6)调制器产生的数字调制信号通常称为矢量信号。由于基带信号通道和矢量调制器都存在不 理想性，从而在矢量调制器的输出端产生不希望的镜像频率寄生信号以及载波泄漏寄生信 号，影响矢量信号的质量。本方法依据矢量信号合成的基本原理，通过在基带信号I引入了 一个与基带信号Q相关的修正矢量的方法，对模拟基带信号进行适当修正，可以大幅度降 低这些不理想性，提升矢量调制器输出信号的质量。
权利要求
一种基于模拟基带修正的矢量调制误差补偿方法，其特征在于包括以下步骤步骤1，由参数kCI和kCQ引入修正相位夹角的分量，根据同相分量和正交分量的相位夹角θ，主控计算机根据式5和式6计算并设置参数kCI和kCQ，所说的式5为kCI＝-ctgθ，所说的式6为kCQ＝1/sinθ；步骤2，主控计算机控制由高精度电压源提供输入基带信号I(t)和Q(t)，并设置高精度电压源I和高精度电压源Q输出电压为零，设置kI和kQ相等，然后由主控计算机逐渐改变VI和VQ的值使载波信号cos(ωt)幅度最小，完成载波泄漏补偿；步骤3，主控计算机控制由高精度电压源提供输入基带信号I(t)和Q(t)，并设置高精度电压源输出电压相同，分别单独输入I(t)和Q(t)，由主控计算机逐渐改变kI和kQ的值，使同样幅度的模拟基带信号I(t)和Q(t)产生的矢量信号分量幅度相同，即保证I/Q幅度平衡；步骤4，重复步骤2和3，在各项补偿参数之间取得折中，直到矢量信号的调制误差满足设计要求。
全文摘要
一种基于模拟基带修正的矢量调制误差补偿方法，涉及测试技术领域，其特征在于包括以下步骤1.由参数KCI和KCQ引入修正相位夹角的分量，根据同相分量和正交分量的相位夹角θ，计算KCI和KCQ，kCI＝-ctgθ，kCQ＝1/sinθ；2.使输入的模拟基带信号为零，kI和kQ相等，适当调整VI和VQ的值使载波信号幅度最小；3.使输入的模拟基带信号的幅度相同，适当调整KI和kQ的值，使矢量信号分量幅度相同；4.重复步骤2和3，直到矢量信号的调制误差满足设计要求。本发明所述的方法，依据矢量信号合成的基本原理，通过在基带信号I引入了一个与基带信号Q相关的修正矢量的方法，对模拟基带信号进行适当修正，可以大幅度降低矢量调制误差，提升矢量调制器输出信号的质量。
文档编号H03C3/04GK101694986SQ200910210370
公开日2010年4月14日 申请日期2009年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者刘亮, 樊晓腾, 盛振旗, 秦伟, 赵立新 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所;