一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准方法及系统与流程

本发明涉及信号处理，尤其涉及一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准方法及系统。

背景技术：

1、平坦度指标一直被用来作为衡量发射系统和接收系统中线性失真的重要指标。这是因为不管是整个系统链路中各级模拟衰减器、模拟滤波器、混频器等组件之间连接的阻抗不匹配，还是各级模拟衰减器、模拟滤波器、混频器等组件电路的频率选择性，都是影响输出信号带内平坦度的直接因素，特别是对于大带宽、高频率信号影响尤为明显。

2、传统方法对信号分析仪平坦度测量和校准方法主要是有：采用标准信号源发射单一频率的正弦波信号在待测试的宽带子系统内逐一进行多次测量和标定，利用多次测量的结果绘制实际物理带宽拟合曲线，以此曲线为基础确定待测试的子系统的原始平坦度参数，用此参数来完成该子系统平坦度校准补偿流程。为了更逼近宽带系统原始真实的平坦度曲线，一般需要十几次甚至几十次的发射、标定、记录等流程来积累该子系统原始的平坦度响应特性，最后对在上位机软件对该系统进行补偿。

3、这种方法得出的曲线当用户的使用的参数和校准时的参数相同或相近时，其结果比较接近真实曲线，但当用户设置的参数值与校准时使用的参数值差异比较大时，该方法就会对校准曲线插值或抽取等拟合办法来逼近真实平坦度曲线，此时的拟合平坦度曲线有可能与真实平坦度曲线差异比较大，最终结果会误差就比较大；且当系统带宽比较大时，校准的次数会急剧增高，最终会严重影响校准效率和系统指标。此外，该方法由于是上位机进行补偿，受限于上位机处理速度及上位机与基带信号处理器交互时延等影响，当系统需要大带宽、快速扫频分析时，基带处理器要等待上位机对当前已扫描的带宽补偿完毕再进行下一频段的扫描，因此整个系统的扫频速度就会比较慢，导致系统扫描速度指标降低。

4、因此，有必要提供一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准方法及系统来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准系统，用于信号分析仪的平坦度测量和误差校准，包括标准矢量信号源和信号分析仪；所述标准矢量信号源的输出信号接口连接到信号分析仪的信号输入接口；所述信号分析仪通过全数字中频结构进行输入信号的采集，将输入信号转化为对应的输入iq信号并用于后端信号处理；

2、其中，所述全数字中频结构包括adc采集模块、数字nco模块、数字混频模块和低通滤波器模块；所述adc采集模块用于输入信号的采集，得到数字采样信号；所述数字nco模块用于根据需求产生对应的正弦信号与余弦信号；所述数字混频模块用于对数字采样信号和数字nco模块产生的正弦信号与余弦信号分别进行混合，得到第一混频信号和第二混频信号；所述低通滤波器模块分别对第一混频信号和第二混频信号进行低通滤波，得到i路信号和q路信号。

3、作为更进一步的解决方案，还设置有上位机，所述上位机通过预设的上位机软件进行后端信号处理，所述上位机包括内存控制器、ddr内存和平坦度均衡器；其中，通过所述上位机软件配置内存控制器对ddr内存进行存储及调用，所述ddr内存用于存储平坦度补偿均衡器系数数据，所述均衡器根据接收到的平坦度补偿系数数据对待校准信号进行均衡处理，得到对应的已校准信号。

4、一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准方法，运用于如上任一项所述的一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准系统中，其特征在于，通过如下步骤进行信号分析仪平坦度快速测量：

5、步骤1：通过程控指令设置标准矢量信号源的起始中心频点参数和输出功率参数，并按照预设载波数量和载波带宽输出多载波连续波信号；

6、步骤2：设置矢量信号分析仪的工作模式为扫频模式，并对扫频带宽、分辨率带宽和扫频时间进行设置；

7、步骤3：通过矢量信号分析仪对标准矢量信号源进行扫描，读取当前的平坦度功率曲线其中，平坦度功率曲线为p(f)＝[p(f0),p(f1),p(f2)......p(fn-2),p(fn-1),p(fn)]；n为扫描点总数，fn为第n个扫描频点对应的信号频率，p(fn)为信号频率fn对应的信号功率；

8、步骤4：取该曲线的中间频点为功率参考点，则当前频点的平坦度补偿曲线为：保存当前的平坦度补偿曲线；

9、步骤5：以10mhz为测试步进，每隔中心频率为10m切换一个中心频点，重复上述步骤1至步骤4，直至测试完整的系统带宽；此时得到各个扫描频点的平坦度功率曲线分别为p'(f0),p'(f1)......p'(fm)。

10、作为更进一步的解决方案，通过如下步骤进行信号分析仪误差校准：

11、将各个扫描频点的平坦度功率曲线分别为p'(f0),p'(f1)......p'(fm)作为平坦度补偿均衡器的幅频响应曲线；

12、用parks-mcclellan算法设计各个频点的幅频响应均衡器系数，得到均衡器系数分别为h0(f),h1(f)......hk(f)；

13、当系统信号分析到某段频率时，获取该频段的平坦度补偿均衡器系数，并用该系数和待补偿信号进行卷积，得到补偿后的输出信号；

14、其中，补偿后的输出信号为：

15、y(n)＝x(n)*h(n)；

16、式中，x(n)为待校准的输入信号，h(n)为该频段的平坦度补偿均衡器系数，y(n)为校准好的基带输出信号。

17、作为更进一步的解决方案，在步骤1中，预设载波数量为1000个，载波带宽12mhz的多载波连续波信号。

18、作为更进一步的解决方案，在步骤2中，扫频带宽为10mhz,分辨率带宽为1mhz，并设置扫频时间为：

19、

20、其中，span为扫频带宽，rbw为分辨率带宽，即扫频时间为1秒，扫频次数为单次。

21、作为更进一步的解决方案，在步骤5中，重复的次数为：m＝系统带宽/10；其中，系统带宽即信号分析仪的整体扫描范围，单位为mhz。

22、与相关技术相比较，本发明提供的一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准方法及系统具有如下有益效果：

23、本发明通过采用全数字中频的结构，前端只需要一个高速adc芯片，而后的处理流程全在数字域处理，因此可以更好地保护信号的质量，从而进一步保证系统的指标；校准只需外加一台标准矢量信号源就可以完成全部的校准过程，将标准矢量信号源的输出信号接口连接到本信号分析仪的信号输入接口。该方法具有系统搭建简单、测试和校准速度快、校准准确度高、校准补偿易实现等优点，可以大大提高系统平坦度指标、系统分析信号速度指标和系统生产效率。

技术特征：

1.一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准系统，用于信号分析仪的平坦度测量和误差校准，其特征在于，包括标准矢量信号源和信号分析仪；所述标准矢量信号源的输出信号接口连接到信号分析仪的信号输入接口；所述信号分析仪通过全数字中频结构进行输入信号的采集，将输入信号转化为对应的输入iq信号并用于后端信号处理；

2.根据权利要求1所述的一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准系统，其特征在于，还设置有上位机，所述上位机通过预设的上位机软件进行后端信号处理，所述上位机包括内存控制器、ddr内存和平坦度均衡器；其中，所述上位机软件通过内存控制器对ddr内存进行存储及调用，所述ddr内存用于存储平坦度补偿的平坦度均衡器系数数据，所述平坦度均衡器根据接收到的平坦度补偿系数数据对待校准信号进行均衡处理，得到对应的已校准信号。

3.一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准方法，运用于如权利要求1至权利要求2任一项所述的一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准系统中，其特征在于，通过如下步骤进行信号分析仪平坦度快速测量：

4.根据权利要求3所述的一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准方法，其特征在于，通过如下步骤进行信号分析仪误差校准：

5.根据权利要求3所述的一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准方法，其特征在于，在步骤1中，预设载波数量为1000个，载波带宽12mhz的多载波连续波信号。

6.根据权利要求3所述的一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准方法，其特征在于，在步骤2中，扫频带宽为10mhz,分辨率带宽为1mhz，并设置扫频时间为：

7.根据权利要求3所述的一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准方法，其特征在于，在步骤5中，重复的次数为：m＝系统带宽/10；其中，系统带宽即信号分析仪的整体扫描范围，单位为mhz。

技术总结
本发明提供了一种用于信号分析仪平坦度快速测量与校准方法及系统，涉及信号处理技术领域。本发明通过采用全数字中频的结构，前端只需要一个高速ADC芯片，而后的处理流程全在数字域处理，因此可以更好地保护信号的质量，从而进一步保证系统的指标；校准只需外加一台标准矢量信号源就可以完成全部的校准过程，将标准矢量信号源的输出信号接口连接到本信号分析仪的信号输入接口。该方法具有系统搭建简单、测试和校准速度快、校准准确度高、校准补偿易实现等优点，可以大大提高系统平坦度指标、系统分析信号速度指标和系统生产效率。

技术研发人员：张吉林,张桥灵,李文军,陈开国,陈世朴,冯川,王川,杨聃,叶云涛,谢倩,文义金
受保护的技术使用者：成都坤恒顺维科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15