一種面向相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)的時延校準(zhǔn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于相參信號產(chǎn)生系統(tǒng)校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種面向相參 矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)的通道間時延精確校準(zhǔn)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)是一種多通道射頻相參信號產(chǎn)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多個射 頻信號輸出通道，可產(chǎn)生多路相參射頻信號，各路信號的頻率一致、相位相參、時延和幅度 可控;相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)可產(chǎn)生各種類型的相參信號，如相參數(shù)字調(diào)制信號、相參雷達(dá) 脈沖調(diào)制信號、甚至是相參噪聲信號等。相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣，可用于無線通 信系統(tǒng)M頂0技術(shù)測試和相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)接收機(jī)性能評估等。
[0003] 相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)校準(zhǔn)的目的是要精確測量并補(bǔ)償多路相參信號之間的幅 度差、相位差和時延等誤差，使相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)輸出頻率、幅度、相位完全一致的多 路射頻相參信號。
[0004] 相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)時延校準(zhǔn)時，往往首先控制該系統(tǒng)產(chǎn)生多路相參脈沖調(diào)制 信號，并利用高采樣率示波器幅度解調(diào)功能測量各路信號間的時延，由于多路信號中的噪 聲、多路信號間的一致性、示波器測量誤差等因素，導(dǎo)致這種測量方法的測量精度有限：以 40GHz高采樣率示波器為例，當(dāng)不啟用測量平均時，其測量誤差>20ps;即使啟用示波器中 的平均功能，且平均次數(shù)>256次，其時延測量誤差仍然大于5ps。
[0005] 另外，也可以采用相參信號互相關(guān)運(yùn)算測量相參信號的時延差，但受示波器采樣 率等限制，以40GHz高采樣率示波器為例，該方法的測量誤差> 12.5ps，且運(yùn)算量大。
[0006]隨著相參信號調(diào)制帶寬的增長，上述時延測量誤差對相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)相參 特性的影響越來越嚴(yán)重，以QPSK信號為例，符號率為100MHz時，±5ps的時延測量誤差導(dǎo)致 約±0.3°的相參角度偏離;而當(dāng)符號率提高到1GHz時，±5ps的時延測量誤差導(dǎo)致約±3°的 相參角度偏離，上述時延測量誤差嚴(yán)重影響了高符號率、高帶寬信號的相參特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種面向相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)的 時延校準(zhǔn)裝置及方法，可精確測量相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)多路射頻輸出信號間的時延。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種面向相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)的時延校準(zhǔn)裝置， 其特征在于，包括:一高采樣率示波器、一待校準(zhǔn)的相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)；
[0009] 其中，所述的相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)的多路射頻相參信號輸出端口 1接高采樣率 示波器的CH1端口，作為參考通道;其余多路射頻相參信號輸出端口2-4依次接高采樣率示 波器的CH2至CH4端口；相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)的同步脈沖輸出端口接高采樣率示波器的 AUX IN端口，并作為高采樣率示波器的觸發(fā)信號來源；
[0010]通過控制相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)輸出多路相參步進(jìn)調(diào)頻信號，控制該信號的中心 頻率、幅度、帶寬、脈沖寬度和重復(fù)周期；以高采樣率示波器CH1為參考通道，首先利用示波 器自身的脈沖間時延測量功能，測量CH2、CH3、CH4和CH1間的相參步進(jìn)調(diào)頻信號包絡(luò)間的時 延，控制相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)對這些時延進(jìn)行修正并再次輸出相參步進(jìn)調(diào)頻信號，利用 高采樣率示波器分別測量相參步進(jìn)調(diào)頻信號ON段的T/4和3T/4兩個位置處各相參步進(jìn)調(diào)頻 信號和參考通道CH1內(nèi)信號間的相位差，而后利用相位差和時延的關(guān)系，計(jì)算得到各路相參 信號輸出通道間的精確時延，并控制相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)對各路相參信號輸出通道和通 道CH1間的時延做補(bǔ)償，從而消除相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)的各路相參信號輸出通道的時延 差，實(shí)現(xiàn)相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)時延精確校準(zhǔn)的目標(biāo)。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種利用該時延校準(zhǔn)裝置進(jìn)行時延精確校準(zhǔn)的方法，其特征在 于，包括以下步驟：
[0012] (1)、設(shè)置相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)的載波頻率F。和輸出幅度A。，控制相參矢量信號 產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生多路相參步進(jìn)調(diào)頻信號，設(shè)置相參步進(jìn)調(diào)頻信號的步進(jìn)階數(shù)為2,步進(jìn)頻率間 隔A f?，脈沖周期T和重復(fù)周期P，相參步進(jìn)調(diào)頻信號0N段的瞬時頻率f(t)和時間t的關(guān)系為；
(1)
[0014] 其中，f。為相參步進(jìn)調(diào)頻信號的中心頻率，A f為頻率步進(jìn)間隔；
[0015] (2)、啟用高采樣率示波器的包絡(luò)解調(diào)或幅度解調(diào)功能，對各路相參步進(jìn)調(diào)頻信號 做包絡(luò)解調(diào)分析；
[0016] (3)、利用高采樣率示波器沿到沿時間測量功能，分別測量各路相參步進(jìn)調(diào)頻信號 包絡(luò)與CH1間信號包絡(luò)的時延，記為D ci，i = 2，3，4，分別代表通道CH2、CH3、CH4和參考通道 CH1間的時延；
[0017] (4)、依據(jù)步驟(3)所測得的時延量0。14 = 2,3,4，控制相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)對各 相參信號輸出通道做時延補(bǔ)償，補(bǔ)償完畢后控制相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)再次輸出相參步進(jìn) 調(diào)頻信號；
[0018] (5 )、調(diào)整高采樣率示波器，將相參步進(jìn)調(diào)頻信號0N段T/4處移至高采樣率示波器 時間軸中心點(diǎn)，測量此時多路相參步進(jìn)調(diào)頻信號與通道CH1間的相位差，記為A%_，_ i = 2， 3,4；
[0019] (6)、調(diào)整高采樣率示波器，將相參步進(jìn)調(diào)頻信號ON段3T/4處移至高采樣率示波器 時間軸中心點(diǎn)，測量此時多路相參步進(jìn)調(diào)頻信號與通道CH1間的相位差，記為△穴_，i = 2， 3,4；
[0020] (7)、根據(jù)公式(2)計(jì)算出相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)各相參信號輸出通道和參考通道 CH1間的時延； (2)
[0022] (8)、依據(jù)步驟(7)所測得的時延量，控制相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)對各相參信號輸 出通道做時延補(bǔ)償，完成相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)的時延校準(zhǔn)。
[0023] 進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了另外一種利用該時延校準(zhǔn)裝置進(jìn)行時延精確校準(zhǔn)的方 法，其特征在于，該校準(zhǔn)方法還可以迭代使用以提高相參通道間時延校準(zhǔn)精度，其步驟如 下：
[0024] (1)、設(shè)置相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)的載波頻率F。和輸出幅度A。，控制相參矢量信號 產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生多路相參步進(jìn)調(diào)頻信號，設(shè)置相參步進(jìn)調(diào)頻信號的步進(jìn)階數(shù)為2,步進(jìn)頻率間 隔A f?，脈沖周期T和重復(fù)周期P，相參步進(jìn)調(diào)頻信號0N段的瞬時頻率f(t)和時間t的關(guān)系如 公式(1)所示；
[0025] (2)、啟用高采樣率示波器的包絡(luò)解調(diào)或幅度解調(diào)功能，對各路相參步進(jìn)調(diào)頻信號 做包絡(luò)解調(diào)分析；
[0026] (3)、利用高采樣率示波器沿到沿時間測量功能，分別測量各路相參步進(jìn)調(diào)頻信號 包絡(luò)與CH1間信號包絡(luò)的時延，記為D ci，i = 2，3，4，分別代表通道CH2、CH3、CH4和參考通道 CH1間的時延，令 Di = Dci，i = 2,3,4;
[0027] (4)、依據(jù)時延Di控制相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)對各相參信號輸出通道做時延補(bǔ)償， 補(bǔ)償完畢后控制相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)再次輸出多路相參步進(jìn)調(diào)頻信號；
[0028] (5 )、調(diào)整高采樣率示波器，將相參步進(jìn)調(diào)頻信號0N段T/4處移至高采樣率示波器 時間軸中心點(diǎn)，測量此時多路相參步進(jìn)調(diào)頻信號與通道CH1間的相位差，記為△隊(duì)__，i = 2， 3,4；
[0029] (6)、調(diào)整高采樣率示波器，將相參步進(jìn)調(diào)頻信號ON段3T/4處移至高采樣率示波器 時間軸中心點(diǎn)，測量此時多路相參步進(jìn)調(diào)頻信號與通道CH1間的相位差，記為AC_.，_ i = 2， 3,4；
[0030] (7)、根據(jù)公式（3)、（4)計(jì)算此時相參矢量信號產(chǎn)生系統(tǒng)各