多普勒信號(hào)模擬中微波矢量調(diào)制的校準(zhǔn)方法
【專利摘要】多普勒信號(hào)模擬中微波矢量調(diào)制的校準(zhǔn)方法，它包括以下步驟：（1）補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)：在矢量調(diào)制器的Q輸入端前面增加一個(gè)補(bǔ)償電路，該補(bǔ)償電路的傳輸函數(shù)為e-jδ/k，即一個(gè)增益為1/k，移相角度為-δ的電路；（2）增益誤差k以及移相誤差δ的計(jì)算：設(shè)計(jì)矢量調(diào)制校準(zhǔn)電路，然后分兩個(gè)步驟進(jìn)行計(jì)算，第一個(gè)步驟得到矢量調(diào)制幅度不平衡校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，第二個(gè)步驟得到矢量調(diào)制移相誤差校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；（3）增益誤差k以及移相誤差δ的補(bǔ)償。依據(jù)本發(fā)明提供的多普勒信號(hào)模擬中微波矢量調(diào)制的校準(zhǔn)方法，對(duì)寬帶微波矢量調(diào)制器進(jìn)行補(bǔ)償后，矢量調(diào)制器輸出信號(hào)的載波抑制及鏡像抑制指標(biāo)改善20dB，典型值優(yōu)于40dB，大大提高了系統(tǒng)的技術(shù)性能。
【專利說(shuō)明】多普勒信號(hào)模擬中微波矢量調(diào)制的校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微波信號(hào)發(fā)生領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種多普勒信號(hào)模擬中微波矢量調(diào) 制的校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在深空探測(cè)、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域，探測(cè)器及衛(wèi)星相對(duì)地球的瞬時(shí)速度很高，這時(shí)通信 信號(hào)的多普勒頻移會(huì)很高，如果通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善，會(huì)造成探測(cè)器及衛(wèi)星失去控制，導(dǎo)致 發(fā)射任務(wù)失敗，浪費(fèi)大量的人力物力。因此設(shè)計(jì)這些通信系統(tǒng)時(shí)，要在實(shí)驗(yàn)室里模擬通信信 號(hào)的多普勒效應(yīng)，對(duì)通信裝置的可靠性進(jìn)行評(píng)估，改善系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
[0003] 雷達(dá)是軍事及民用電子裝備的重要門(mén)類，從問(wèn)世至今70余年，以其在信息獲取、 武器系統(tǒng)制導(dǎo)、測(cè)量評(píng)估等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在二戰(zhàn)及戰(zhàn)后的各次重大局部戰(zhàn)爭(zhēng)及國(guó)民經(jīng) 濟(jì)中發(fā)揮著重要作用，雷達(dá)技術(shù)在某種程度上已成為衡量一個(gè)國(guó)家電子技術(shù)水平的重要標(biāo) 志。隨著雷達(dá)系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，在設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和應(yīng)用階段對(duì)雷達(dá)設(shè)備的分析和研宄也 變得日益困難。當(dāng)前，隨著雷達(dá)測(cè)試的要求，雷達(dá)信號(hào)的模擬仿真技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。雷達(dá)信 號(hào)模擬是模擬仿真技術(shù)與雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。通過(guò)模擬仿真方法產(chǎn)生包含目標(biāo)信息的 回波信號(hào)，對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、分析和評(píng)價(jià)，已成為現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要手段。雷達(dá) 目標(biāo)模擬信號(hào)發(fā)生器是一種對(duì)輸入寬頻雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行處理，加入代表一定距離與速度的模 擬目標(biāo)后，在一定帶寬下不失真回放出雷達(dá)目標(biāo)信號(hào)的裝置，能很好模擬和產(chǎn)生出以相參 雷達(dá)為代表的多種體制雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)。對(duì)雷達(dá)目標(biāo)距離的模擬，是通過(guò)對(duì)輸入雷達(dá)信 號(hào)存儲(chǔ)及延遲回放實(shí)現(xiàn)的，延遲時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)應(yīng)了距離的遠(yuǎn)近，現(xiàn)在普遍采用數(shù)字射頻存 儲(chǔ)（DRFM)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)雷達(dá)目標(biāo)速度的模擬，是通過(guò)產(chǎn)生多普勒頻移實(shí)現(xiàn)的，頻移的大 小與速度成正比。對(duì)目標(biāo)雷達(dá)橫截面（RCS)的模擬，是通過(guò)改變輸出信號(hào)的功率實(shí)現(xiàn)的，功 率越大代表雷達(dá)橫截面越大。在微波寬頻段上實(shí)現(xiàn)多普勒頻移，可以采用傳統(tǒng)的混頻技術(shù)， 為了抑制混頻產(chǎn)生的鏡像信號(hào)，需要進(jìn)行多次混頻及濾波，微波電路極為復(fù)雜。在微波寬頻 段上實(shí)現(xiàn)多普勒頻移，也可以采用新型的矢量調(diào)制技術(shù)。使用矢量調(diào)制器，進(jìn)行IQ混頻，理 論上能夠抑制混頻產(chǎn)生的鏡像信號(hào)，只需要進(jìn)行一次混頻，微波電路較為簡(jiǎn)潔。
[0004]圖1是某雷達(dá)目標(biāo)模擬信號(hào)發(fā)生器的原理框圖。該模擬器的輸入輸出頻率范圍為 1一18GHz，可以模擬2個(gè)獨(dú)立的雷達(dá)目標(biāo)。該模擬器使用一只微波下混頻器，將微波頻段的 輸入雷達(dá)信號(hào)變換到中頻，在中頻上實(shí)現(xiàn)數(shù)字射頻存儲(chǔ)與回放，及多普勒頻移的模擬。中頻 信號(hào)再經(jīng)90度功分后，至寬帶微波矢量調(diào)制器進(jìn)行IQ上混頻，最后再經(jīng)功率放大、程控衰 減后輸出。
[0005] 之所以在中頻上進(jìn)行信號(hào)處理，是因?yàn)樗械睦走_(dá)信號(hào)都有一定帶寬，在滿足奈 奎斯特采樣定理的情況下，在中頻上實(shí)現(xiàn)數(shù)字射頻存儲(chǔ)與回放比較方便，而且現(xiàn)有的技術(shù) 也無(wú)法實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的直接采樣及處理。中頻多普勒頻移的模擬是通過(guò)使用直接數(shù)字頻率 合成（DDS)技術(shù)產(chǎn)生兩路正交的多普勒信號(hào)，再通過(guò)矢量調(diào)制器產(chǎn)生帶有多普勒頻移的中 頻信號(hào)，具體原理框圖如圖2所示。矢量調(diào)制器的原理框圖如圖3所示，它由一只90度功 分器、兩只混頻器和一只合路器構(gòu)成。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)速度的模擬，將多普勒源輸出信號(hào)與數(shù)字射頻存儲(chǔ)模塊輸出的中頻 信號(hào)進(jìn)行矢量調(diào)制，由于多普勒頻率較小，若采用傳統(tǒng)混頻方式，由于兩個(gè)邊帶頻率離得很 近，無(wú)法應(yīng)用濾波方式進(jìn)行載波和無(wú)用邊帶的抑制。理論上IQ混頻方式只產(chǎn)生一個(gè)有用邊 帶，因此我們采用了矢量調(diào)制技術(shù)。
[0007] 設(shè)中頻信號(hào)為COS〇ift，多普勒頻移電路的I路輸出為COSc^t，多普勒頻移電路 的Q路輸出為SINoA則通過(guò)矢量調(diào)制器后的信號(hào)為
[0008] Vout=COSωct·COSωift+SINωct·SINωift=COS(ωif-ωc)t
[0009] 若多普勒頻移電路的I路輸出為COScoJ，多普勒頻移電路的Q路輸出 為-SINo義則通過(guò)矢量調(diào)制器后的信號(hào)為
[0010] Vout=COSωct·COSωift_SINc〇ct·SINcoift=COS(ωif+ωc)t
[0011] 由此可以看出，經(jīng)過(guò)多普勒頻移電路后，中頻信號(hào)頻率由《if變?yōu)棣?+ω?；?ωif_ω。，也就是說(shuō)產(chǎn)生了多普勒頻移效應(yīng)。
[0012] 為了產(chǎn)生相差可變的雙路多普勒頻移信號(hào)，需在普通直接數(shù)字頻率合成器上設(shè)計(jì) 相位偏移電路，改變兩個(gè)相位偏移寄存器的值，可以改變I路和Q路輸出信號(hào)的相對(duì)相位 差，從而可以模擬雷達(dá)目標(biāo)的徑向方向。通過(guò)調(diào)整相位偏移寄存器的值，還可以微調(diào)I路和 Q路信號(hào)的相位差，以補(bǔ)償中頻IQ調(diào)制器中90度功分器的移相誤差，從而提高邊帶抑制指 標(biāo)。校準(zhǔn)后中頻輸出信號(hào)的載波抑制及鏡像抑制指標(biāo)典型值優(yōu)于-50dB。
[0013] 為了便于說(shuō)明原理，假設(shè)雷達(dá)目標(biāo)模擬信號(hào)發(fā)生器輸入點(diǎn)頻信號(hào)COSωit，不考慮 相移，經(jīng)下混頻后變?yōu)橹蓄l信號(hào)cos〇ift，Qif=ω「ωι。，其中O1。為本振頻率。經(jīng)過(guò)多普 勒頻移電路后中頻信號(hào)變?yōu)椹柀?(〇^-〇 1。+〇。)1其中〇。為多普勒頻率。經(jīng)微波矢量調(diào)制 器上混頻后變?yōu)椋?br>
[0014] Vef=COSω1〇t.COS(ω廠ω1〇+ωc)t-SINco1〇t.SIN(ω廠ω1〇+ωc)t=COS(ωJωc) t
[0015] 也就是說(shuō)，在射頻信號(hào)頻率COi上加入了多普勒頻率+ω。。同理，也可以在射頻信 號(hào)頻率Wi上加入多普勒頻率-ω。。
[0016] 寬帶微波矢量調(diào)制器中寬帶定向耦合器的設(shè)計(jì)是必須要解決的難題。要求定向 耦合器能夠?qū)崿F(xiàn)90度的相移，并且耦合度要保證為3dB，這樣才能保證射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)定向 耦合器能夠產(chǎn)生功率相等且相位相差90度的I和Q信號(hào)，可采用對(duì)稱漸變耦合線耦合器 電路?；祛l電路采用兩個(gè)雙平衡混頻器電路。一個(gè)用于I信號(hào)的輸入通道，一個(gè)用于Q信 號(hào)的輸入通道。雙平衡混頻器的電路結(jié)構(gòu)既能保證信號(hào)和本振端口有良好的隔離，同時(shí)可 達(dá)多個(gè)倍頻程帶寬。平衡-不平衡變換器的設(shè)計(jì)也是關(guān)鍵。I和Q信號(hào)的巴倫采用集中參 數(shù)的抽頭耦合線圈形式，尺寸體積小。高頻采用微帶巴倫。國(guó)外寬帶微波矢量調(diào)制器典型 產(chǎn)品有SM0218LC1CDQ，頻率范圍2- 18GHz，IQ調(diào)制頻率范圍DC- 500MHz，線性調(diào)制功率最 大為+5dBm，載波輸入功率+13dBm，邊帶抑制20dB，載波抑制25dB，正交相位準(zhǔn)確度典型值 ±10°，正交幅度準(zhǔn)確度典型值±ldB?？梢钥闯銎浼夹g(shù)指標(biāo)是較差的。
[0017] 由于寬帶微波矢量調(diào)制器設(shè)計(jì)技術(shù)及工藝限制，其載波抑制、邊帶抑制等指標(biāo)很 不理想。在微波頻段上，直接對(duì)矢量調(diào)制器的幅度不平衡尤其是移相誤差進(jìn)行補(bǔ)償是相當(dāng) 困難的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0018] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種普勒信號(hào)模擬中微波矢量調(diào)制的校準(zhǔn)方 法，該方法在中頻上對(duì)微波矢量調(diào)制誤差進(jìn)行補(bǔ)償，能大大提高設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)，改善設(shè)備 的性能。
[0019] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：多普勒信號(hào)模擬中微波矢量 調(diào)制的校準(zhǔn)方法，它包括以下步驟：
[0020] (1)補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)
[0021] 矢量調(diào)制器I路輸入信號(hào)用符號(hào)I表示，Q路輸入信號(hào)用符號(hào)Q表示，本振輸入信 號(hào)用符號(hào)Vm表示，射頻輸出信號(hào)用符號(hào)Vkf表示，則理想矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)可以表示 為：
[0022] Vef= (I+jQ) ·Vlo
[0023] 矢量調(diào)制的主要誤差為I路與Q路的幅度不平衡以及90度功分器的移相誤差，對(duì) 于實(shí)際的矢量調(diào)制器，將I路的增益歸一化為1，設(shè)Q路的增益誤差k，實(shí)際90度功分器的 移相角度不是90°而是90° +δ，δ為移相誤差，則實(shí)際矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)為：
[0024] Vef=I·VL0+k-Q-Vlo- eJ("/2+8)=I·VL0+k·ejS ·jQ·Vlo
[0025] 通過(guò)實(shí)際矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)得出，在矢量調(diào)制器的Q輸入端前面增加一個(gè)補(bǔ) 償電路，該補(bǔ)償電路的傳輸函數(shù)為Ps/k，即一個(gè)增益為Ι/k，移相角度為-δ的電路，即能 得到理想矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)公式；
[0026] 設(shè)計(jì)矢量調(diào)制校準(zhǔn)電路，該電路包括兩只程控放大器，分辨率達(dá)0.ldB，分別對(duì)I 路輸入信號(hào)與Q路輸入信號(hào)進(jìn)行程控放大，以補(bǔ)償矢量調(diào)制器的幅度不平衡，該電路還包 括兩只寬帶數(shù)控移相器，分別對(duì)I路中頻信號(hào)與Q路中頻信號(hào)進(jìn)行移相，以補(bǔ)償矢量調(diào)制器 的移相誤差；
[0027] 對(duì)于中頻信號(hào)，移相可以通過(guò)延時(shí)來(lái)獲得，設(shè)計(jì)N位數(shù)控延時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)N位的寬 帶數(shù)控移相器，每一級(jí)電路由兩只單刀雙擲開(kāi)關(guān)、延時(shí)線構(gòu)成，通過(guò)控制，可以選擇不延時(shí) 或者延時(shí)，每級(jí)的移相角度呈倍數(shù)關(guān)系，對(duì)于中頻信號(hào)中心頻率，若第一級(jí)的移相為Φ度， 則第二級(jí)的移相為2Φ度，第三級(jí)的移相為4Φ度，第四級(jí)的移相為8Φ度，依次類推，第N 級(jí)的移相為2ΜΦ度，四階數(shù)控移相器可實(shí)現(xiàn)的移相范圍為0 - 15Φ度，移相分辨率為Φ 度，對(duì)不同的中頻信號(hào)，移相分辨率不同，頻率增高時(shí)，該電路的移相分辨率有所下降；
[0028] 延時(shí)線采用微帶傳輸線，微帶傳輸線的特征阻抗設(shè)計(jì)為50Ω，根據(jù)印制板的介電 常數(shù)εr，印制板介質(zhì)的高度h，通過(guò)計(jì)算能夠得到印制板的線寬w;
[0029] 一個(gè)波長(zhǎng)的距離，代表了 360°相位的改變，因此一段長(zhǎng)度的傳輸線，對(duì)于某個(gè)頻 率，對(duì)應(yīng)了一定的相位改變，移相角度Θ表示為：
[0030] Θ= 360L/λ
[0031] 式中Θ的單位為度，L為傳輸線的長(zhǎng)度，λ為波長(zhǎng)；
[0032] (2)增益誤差k以及移相誤差δ的計(jì)算
[0033] 將待校準(zhǔn)設(shè)備的EXII輸入端與EXTQ輸入端連接至雙路函數(shù)發(fā)生器的信號(hào)輸出 端，將設(shè)備的輸出端連接至頻譜儀的輸入端，將GPIB電纜連接好，運(yùn)行設(shè)備里的矢量調(diào)制 校準(zhǔn)軟件，設(shè)備分別對(duì)本機(jī)、函數(shù)發(fā)生器、頻譜儀進(jìn)行程控；
[0034] 然后分兩個(gè)步驟進(jìn)行計(jì)算，第一個(gè)步驟得到矢量調(diào)制幅度不平衡校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，第二 個(gè)步驟得到矢量調(diào)制移相誤差校準(zhǔn)數(shù)據(jù)：（一）設(shè)備控制本機(jī)的本振進(jìn)行掃頻，對(duì)每一個(gè)頻 率點(diǎn)，控制函數(shù)發(fā)生器輸出正弦信號(hào)，頻率為設(shè)備中頻的中心頻率，先輸出I路信號(hào)，關(guān)閉 Q路信號(hào)，控制頻譜儀進(jìn)行測(cè)量，得到矢量調(diào)制器輸出信號(hào)兩個(gè)邊帶的總功率，關(guān)閉I路信 號(hào)，輸出Q路信號(hào)，控制頻譜儀進(jìn)行測(cè)量，得到矢量調(diào)制器輸出信號(hào)兩個(gè)邊帶的總功率，求 這兩個(gè)功率的差值，可以得到矢量調(diào)制器Q路相對(duì)于I路的增益誤差k，得到矢量調(diào)制器的 增益誤差k后，保存至幅度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中；（二）本振重新進(jìn)行掃頻，控制矢量調(diào)制校準(zhǔn)電路 的程控放大器，對(duì)每個(gè)頻率點(diǎn)的增益進(jìn)行補(bǔ)償，控制函數(shù)發(fā)生器輸出信號(hào)頻率為設(shè)備中頻 的中心頻率，兩路信號(hào)同時(shí)輸出，相位差90度，控制兩路4位寬帶數(shù)控移相器的相對(duì)相位， 從最小值到最大值進(jìn)行掃描，同時(shí)控制頻譜儀進(jìn)行測(cè)量，分別得到矢量調(diào)制器輸出信號(hào)中 有效信號(hào)及鏡像信號(hào)的功率，求這兩個(gè)功率的差值，可以得到矢量調(diào)制器鏡像抑制指標(biāo)，對(duì) 同一頻點(diǎn)的多次測(cè)量鏡像抑制指標(biāo)進(jìn)行檢索，找到鏡像抑制指標(biāo)最大的點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的數(shù)控 移相器相對(duì)相位即為移相補(bǔ)償值-S，如此，得到每個(gè)頻率點(diǎn)的移相補(bǔ)償值，并保存至移相 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中，完成以上步驟后，拆掉與設(shè)備相連的測(cè)試儀器；
[0035] (3)增益誤差k以及移相誤差δ的補(bǔ)償
[0036] 以后設(shè)備的本振每輸出一個(gè)頻率，就取出該頻點(diǎn)的幅度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)Ι/k和移相校準(zhǔn) 數(shù)據(jù)-S，控制矢量調(diào)制校準(zhǔn)電路，對(duì)矢量調(diào)制器的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
[0037] 依據(jù)本發(fā)明提供的多普勒信號(hào)模擬中微波矢量調(diào)制的校準(zhǔn)方法，對(duì)寬帶微波矢量 調(diào)制器進(jìn)行補(bǔ)償后，矢量調(diào)制器輸出信號(hào)的載波抑制及鏡像抑制指標(biāo)改善20dB，典型值優(yōu) 于40dB，大大提高了系統(tǒng)的技術(shù)性能。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0038] 圖1是某雷達(dá)目標(biāo)模擬信號(hào)發(fā)生器原理框圖。
[0039] 圖2是多普勒頻率產(chǎn)生原理框圖。
[0040] 圖3是矢量調(diào)制器原理框圖。
[0041] 圖4是本發(fā)明電路原理框圖。
[0042] 圖5是數(shù)控移相器原理框圖。
[0043] 圖6是微帶傳輸線示意圖。
[0044] 圖7是矢量調(diào)制校準(zhǔn)儀器連接示意圖。
[0045] 圖8是矢量調(diào)制校準(zhǔn)算法軟件流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0047] 參見(jiàn)圖4、圖5、圖6、圖7和圖8。
[0048] 多普勒信號(hào)模擬中微波矢量調(diào)制的校準(zhǔn)方法，它包括以下步驟：
[0049] (1)補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)
[0050] 矢量調(diào)制器I路輸入信號(hào)用符號(hào)I表示，Q路輸入信號(hào)用符號(hào)Q表示，本振輸入信 號(hào)用符號(hào)Vm表示，射頻輸出信號(hào)用符號(hào)Vkf表示，則理想矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)可以表示 為：
[0051] Vef= (I+jQ) -Vlo
[0052] 矢量調(diào)制的主要誤差為I路與Q路的幅度不平衡以及90度功分器的移相誤差，對(duì) 于實(shí)際的矢量調(diào)制器，將I路的增益歸一化為1，設(shè)Q路的增益誤差k，實(shí)際90度功分器的 移相角度不是90°而是90° +δ，δ為移相誤差，則實(shí)際矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)為：
[0053] Vef=I·VL0+k·Q·Vlo · ej(ll/2+8)=I·VL0+k·ejS ·jQ·Vlo
[0054] 通過(guò)實(shí)際矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)得出，在矢量調(diào)制器的Q輸入端前面增加一個(gè)補(bǔ) 償電路，該補(bǔ)償電路的傳輸函數(shù)為Ps/k，即一個(gè)增益為Ι/k，移相角度為-δ的電路，即能 得到理想矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)公式；
[0055] 設(shè)計(jì)矢量調(diào)制校準(zhǔn)電路，其原理框圖如圖4所示，該電路包括兩只程控放大器，分 辨率達(dá)0.ldB，分別對(duì)I路輸入信號(hào)與Q路輸入信號(hào)進(jìn)行程控放大，以補(bǔ)償矢量調(diào)制器的幅 度不平衡，該電路還包括兩只寬帶數(shù)控移相器，分別對(duì)I路中頻信號(hào)與Q路中頻信號(hào)進(jìn)行移 相，以補(bǔ)償矢量調(diào)制器的移相誤差；
[0056] 對(duì)于中頻信號(hào)，移相可以通過(guò)延時(shí)來(lái)獲得。設(shè)計(jì)4位數(shù)控延時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)4位的寬 帶數(shù)控移相器。該數(shù)控移相器帶寬為一個(gè)倍頻程，群時(shí)延特性優(yōu)良，其原理框圖如圖5所 示。每一級(jí)電路由兩只單刀雙擲開(kāi)關(guān)、延時(shí)線構(gòu)成，通過(guò)控制，可以選擇不延時(shí)或者延時(shí)。每 級(jí)的移相角度呈倍數(shù)關(guān)系。對(duì)于中頻信號(hào)中心頻率，若第一級(jí)的移相為1度，則第二級(jí)的移 相為2度，第三級(jí)的移相為4度，第四級(jí)的移相為8度。故該四階數(shù)控移相器可實(shí)現(xiàn)的移相 范圍為0?15度，移相分辨率為1度。對(duì)不同的中頻信號(hào)，移相分辨率不同，頻率增高時(shí)， 該電路的移相分辨率有所下降；
[0057] 延時(shí)線采用微帶傳輸線，如圖6所示，微帶傳輸線的特征阻抗為：
[0058]
【權(quán)利要求】
1.多普勒信號(hào)模擬中微波矢量調(diào)制的校準(zhǔn)方法，它包括以下步驟： (1) 補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì) 矢量調(diào)制器I路輸入信號(hào)用符號(hào)I表示，Q路輸入信號(hào)用符號(hào)Q表示，本振輸入信號(hào)用 符號(hào)表示，射頻輸出信號(hào)用符號(hào)VKF表示，則理想矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)可以表示為： VEF= (I+jQ) ? V L0 矢量調(diào)制的主要誤差為I路與Q路的幅度不平衡以及90度功分器的移相誤差，對(duì)于實(shí) 際的矢量調(diào)制器，將I路的增益歸一化為1，設(shè)Q路的增益誤差k，實(shí)際90度功分器的移相 角度不是90°而是90° +6, S為移相誤差，則實(shí)際矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)為： Vrf= I * V L0+k ? Q ? VL0 ? ej("/2+5)= I ? V L0+k ? ej5 ? jQ ? VL0 通過(guò)實(shí)際矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)得出，在矢量調(diào)制器的Q輸入端前面增加一個(gè)補(bǔ)償電 路，該補(bǔ)償電路的傳輸函數(shù)為e^/k，即一個(gè)增益為1/k，移相角度為-S的電路，即能得到 理想矢量調(diào)制器的傳輸函數(shù)公式； 設(shè)計(jì)矢量調(diào)制校準(zhǔn)電路，該電路包括兩只程控放大器，分辨率達(dá)〇. ldB，分別對(duì)I路輸 入信號(hào)與Q路輸入信號(hào)進(jìn)行程控放大，以補(bǔ)償矢量調(diào)制器的幅度不平衡，該電路還包括兩 只寬帶數(shù)控移相器，分別對(duì)I路中頻信號(hào)與Q路中頻信號(hào)進(jìn)行移相，以補(bǔ)償矢量調(diào)制器的移 相誤差； 對(duì)于中頻信號(hào)，移相可以通過(guò)延時(shí)來(lái)獲得，設(shè)計(jì)N位數(shù)控延時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)N位的寬帶數(shù) 控移相器，每一級(jí)電路由兩只單刀雙擲開(kāi)關(guān)、延時(shí)線構(gòu)成，通過(guò)控制，可以選擇不延時(shí)或者 延時(shí)，每級(jí)的移相角度呈倍數(shù)關(guān)系，對(duì)于中頻信號(hào)中心頻率，若第一級(jí)的移相為巾度，則第 二級(jí)的移相為2巾度，第三級(jí)的移相為4巾度，第四級(jí)的移相為8巾度，依次類推，第N級(jí)的 移相為2M(i)度，四階數(shù)控移相器可實(shí)現(xiàn)的移相范圍為0 - 15巾度，移相分辨率為巾度，對(duì) 不同的中頻信號(hào)，移相分辨率不同，頻率增高時(shí)，該電路的移相分辨率有所下降； 延時(shí)線采用微帶傳輸線，微帶傳輸線的特征阻抗設(shè)計(jì)為50D，根據(jù)印制板的介電常數(shù) e r，印制板介質(zhì)的高度h，通過(guò)計(jì)算能夠得到印制板的線寬w ; 一個(gè)波長(zhǎng)的距離，代表了 360°相位的改變，因此一段長(zhǎng)度的傳輸線，對(duì)于某個(gè)頻率，對(duì) 應(yīng)了一定的相位改變，移相角度9表示為： 9 = 360L/ 入 式中0的單位為度，L為傳輸線的長(zhǎng)度，X為波長(zhǎng)； (2) 增益誤差k以及移相誤差S的計(jì)算 將待校準(zhǔn)設(shè)備的EXI I輸入端與EXT Q輸入端連接至雙路函數(shù)發(fā)生器的信號(hào)輸出端， 將設(shè)備的輸出端連接至頻譜儀的輸入端，將GPIB電纜連接好，運(yùn)行設(shè)備里的矢量調(diào)制校準(zhǔn) 軟件，設(shè)備分別對(duì)本機(jī)、函數(shù)發(fā)生器、頻譜儀進(jìn)行程控； 然后分兩個(gè)步驟進(jìn)行計(jì)算，第一個(gè)步驟得到矢量調(diào)制幅度不平衡校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，第二個(gè)步 驟得到矢量調(diào)制移相誤差校準(zhǔn)數(shù)據(jù)：（一）設(shè)備控制本機(jī)的本振進(jìn)行掃頻，對(duì)每一個(gè)頻率 點(diǎn)，控制函數(shù)發(fā)生器輸出正弦信號(hào)，頻率為設(shè)備中頻的中心頻率，先輸出I路信號(hào)，關(guān)閉Q路 信號(hào)，控制頻譜儀進(jìn)行測(cè)量，得到矢量調(diào)制器輸出信號(hào)兩個(gè)邊帶的總功率，關(guān)閉I路信號(hào)， 輸出Q路信號(hào)，控制頻譜儀進(jìn)行測(cè)量，得到矢量調(diào)制器輸出信號(hào)兩個(gè)邊帶的總功率，求這兩 個(gè)功率的差值，可以得到矢量調(diào)制器Q路相對(duì)于I路的增益誤差k，得到矢量調(diào)制器的增益 誤差k后，保存至幅度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中；（二）本振重新進(jìn)行掃頻，控制矢量調(diào)制校準(zhǔn)電路的程 控放大器，對(duì)每個(gè)頻率點(diǎn)的增益進(jìn)行補(bǔ)償，控制函數(shù)發(fā)生器輸出信號(hào)頻率為設(shè)備中頻的中 心頻率，兩路信號(hào)同時(shí)輸出，相位差90度，控制兩路4位寬帶數(shù)控移相器的相對(duì)相位，從最 小值到最大值進(jìn)行掃描，同時(shí)控制頻譜儀進(jìn)行測(cè)量，分別得到矢量調(diào)制器輸出信號(hào)中有效 信號(hào)及鏡像信號(hào)的功率，求這兩個(gè)功率的差值，可以得到矢量調(diào)制器鏡像抑制指標(biāo)，對(duì)同一 頻點(diǎn)的多次測(cè)量鏡像抑制指標(biāo)進(jìn)行檢索，找到鏡像抑制指標(biāo)最大的點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的數(shù)控移相 器相對(duì)相位即為移相補(bǔ)償值-S，如此，得到每個(gè)頻率點(diǎn)的移相補(bǔ)償值，并保存至移相校準(zhǔn) 數(shù)據(jù)中，完成以上步驟后，拆掉與設(shè)備相連的測(cè)試儀器； (3)增益誤差k以及移相誤差S的補(bǔ)償 以后設(shè)備的本振每輸出一個(gè)頻率，就取出該頻點(diǎn)的幅度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)1/k和移相校準(zhǔn)數(shù) 據(jù)_ S，控制矢量調(diào)制校準(zhǔn)電路，對(duì)矢量調(diào)制器的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
【文檔編號(hào)】G01S7/40GK104483660SQ201410829783
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】張則樂(lè), 羅陽(yáng), 張黎明, 王義杰, 黃從開(kāi) 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所