本發(fā)明涉及信號產(chǎn)生和校準(zhǔn)領(lǐng)域，具體涉及一種八通道校準(zhǔn)模塊與校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

在目標(biāo)定位、測向、目標(biāo)跟蹤、目標(biāo)航跡軌跡測量等領(lǐng)域，通常需要使用多通道信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號來模擬目標(biāo)信息。有時需要多通道信號發(fā)生器提供小功率信號，對接收機的接收門限進行測量。通用信號發(fā)生器輸出信號的最小功率無法達(dá)到測試的需求，在信號發(fā)生器的后級，需要對信號功率進行衰減，額外的信號通路會惡化系統(tǒng)的幅度一致性和相位一致性指標(biāo)，因此需要對系統(tǒng)進行校準(zhǔn)。一般在系統(tǒng)后級添加額外的硬件校準(zhǔn)設(shè)備進行幅度和相位的校準(zhǔn)，但也無法保證校準(zhǔn)的實時性，且硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本過高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供的一種八通道校準(zhǔn)模塊與校準(zhǔn)方法，該校準(zhǔn)模塊與校準(zhǔn)方法具有信號功率和信號相位一致性好的優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種八通道校準(zhǔn)模塊，包括通道1-8，所述通道1-8都包括依次相連的信號輸入端i、信號調(diào)理單元、濾波單元、功分單元，所述功分單元輸出端分別與信號輸出端o和校準(zhǔn)輸出端c連接，所述通道1-4的校準(zhǔn)輸出端c1-c4分別與第一單刀四擲開關(guān)的四個輸入端口連接，通道5-8的校準(zhǔn)輸出端c5-c8分別與第二單刀四擲開關(guān)的四個輸入端口連接，所述第一單刀四擲開關(guān)和第二單刀四擲開關(guān)的輸出公共端與網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個輸入端連接；

所述信號調(diào)理單元包括依次相連的第一衰減器、第一放大器、第二衰減器、第二放大器、第三衰減器、第三放大器，所述第一衰減器的輸入端與信號輸入端i連接，所述第三放大器的輸出端與濾波單元的輸入端連接。

優(yōu)選地，所述第一衰減器、第二衰減器以及第三衰減器皆采用程控衰減器。

優(yōu)選地，所述第一衰減器、第二衰減器以及第三衰減器的衰減值調(diào)節(jié)范圍皆為0-30db且步進值為1db。

優(yōu)選地，所述第一放大器、第二放大器以及第三放大器功率放大值皆為27db。

優(yōu)選地，所述信號輸入端i、信號輸出端o、第一單刀四擲開關(guān)的輸出公共端以及第二單刀四擲開關(guān)的輸出公共端均使用sma接口。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的另一種技術(shù)方案是：一種八通道校準(zhǔn)模塊的校準(zhǔn)算法，包括以下步驟：

(1)信號發(fā)生器輸出校準(zhǔn)連續(xù)波信號；

(2)進行功率校準(zhǔn)，所述功率校準(zhǔn)具體包括：

第一步，形成功率校準(zhǔn)文件；

第二步，根據(jù)功率校準(zhǔn)文件設(shè)置信號調(diào)理單元的衰減值；

第三步，調(diào)整通道1-8信號發(fā)生器的輸出校準(zhǔn)連續(xù)波信號功率；

(3)進行相位校準(zhǔn)，所述相位校準(zhǔn)具體包括：

第一步，計算參考通道rf1輸出信號與通道n輸出信號之間的延時差：

△tn-rf1＝(θn-rf1/2π)/f＝(θn-rf1/360°)/f；

其中，n為5或6或7或8，參考通道rf1為通道1；

第二步，計算通道m(xù)輸出信號與參考通道rf2輸出信號的延時差：

△tm-rf2＝(θm-rf2/2π)/f＝(θm-rf2/360°)/f；

其中，m為2或3或4，參考通道rf2為通道8；

第三步，將延時差△tn-rf1以及延時差△tm-rf2分別補償?shù)綄?yīng)通道的信號波形中；

(4)生成經(jīng)過相位和功率校準(zhǔn)后的信號波形。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、通過分別設(shè)置通道1-8的信號調(diào)理單元的衰減值，輸入信號頻率范圍在10mhz-5ghz時，保證-90dbm～0dbm的信號功率輸出，使得通道1-8之間的功率輸出誤差為1db。

2、通過軟件控制第一單刀四擲開關(guān)和第二單刀四擲開關(guān)的開關(guān)切換，雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀得到通道1-8輸出信號之間的延時差，將通道1-8之間的延時差添加到輸出信號波形中，從而消除通道1-8輸出信號之間的相位差，保證通道1-8輸出信號之間的相位誤差在±2.5度范圍內(nèi)。且本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，硬件成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明其中一個通道的原理框圖；

圖3為本發(fā)明校準(zhǔn)算法流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

結(jié)合圖1-2所示，一種八通道校準(zhǔn)模塊與校準(zhǔn)算法包括通道1-8，每一個通道都包括信號輸入端i，所述信號輸入端i與信號調(diào)理單元輸入端連接，所述信號調(diào)理單元輸出端與濾波單元輸入端連接，所述濾波單元輸出端與功分單元輸入端連接，所述功分單元輸出端分別與信號輸出端o和校準(zhǔn)輸出端c連接，其中通道1-4的校準(zhǔn)輸出端c1-c4分別與第一單刀四擲開關(guān)的四個輸入端口連接，通道5-8的校準(zhǔn)輸出端c5-c8分別與第二單刀四擲開關(guān)的四個輸入端口連接，所述第一單刀四擲開關(guān)和第二單刀四擲開關(guān)的輸出公共端與網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個輸入端連接。

所述信號調(diào)理單元包括第一衰減器，所述第一衰減器的輸入端與信號輸入端i連接，第一衰減器的輸出端與第一放大器的輸入端連接，所述第一放大器的輸出端與第二衰減器的輸入端連接，所述第二衰減器的輸出端與第二放大器的輸入端連接，所述第二放大器的輸出端與第三衰減器的輸入端連接，所述第三衰減器的輸出端與第三放大器的輸入端連接，所述第三放大器的輸出端與濾波單元的輸入端連接。

所述信號調(diào)理單元采用三級衰減-放大結(jié)構(gòu)，不僅保證了單個通道的信號具有極大的動態(tài)范圍(最大輸出信號-最小輸出信號)，而且在每一級放大器之前連接一個衰減器，保證了放大器工作在線性工作區(qū)，這樣后級放大器不會因為輸入功率太大造成放大器飽和，引入干擾信號。其中所述第一衰減器、第二衰減器以及第三衰減器皆采用程控衰減器，第一衰減器、第二衰減器以及第三衰減器的衰減值調(diào)節(jié)范圍皆為0-30db，每個衰減器設(shè)置步進值為1db進行調(diào)節(jié)，故衰減值的精度為1db，本發(fā)明采用三級衰減器聯(lián)合調(diào)節(jié)，故信號調(diào)理單元可實現(xiàn)衰減值從0-90db的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。所述第一放大器、第二放大器以及第三放大器皆可實現(xiàn)固定值為27db的功率放大。在使用時，系統(tǒng)將需要設(shè)定的衰減值，自動分配到每個衰減器，實現(xiàn)通道1-8的信號輸出功率保持一致。其中所述衰減器是指第一衰減器或第二衰減器或第三衰減器，所述放大器是指第一放大器或第二放大器或第三放大器。

所述濾波單元的作用是濾除由信號調(diào)理單元中三個放大器非線性特性引起的雜散和諧波。所述功分單元的作用是將輸入信號分為兩部分，一部分由信號輸出端o輸出，一部分由校準(zhǔn)輸出端c輸出。所述信號輸入端i、信號輸出端o、第一單刀四擲開關(guān)的輸出公共端以及第二單刀四擲開關(guān)的輸出公共端均使用sma接口。

結(jié)合圖3所示，基于所述八通道校準(zhǔn)模塊的校準(zhǔn)算法，包括以下步驟：

(1)信號發(fā)生器輸出校準(zhǔn)連續(xù)波信號；

(2)進行功率校準(zhǔn)，所述功率校準(zhǔn)具體包括：

第一步，形成功率校準(zhǔn)文件；

第二步，根據(jù)功率校準(zhǔn)文件設(shè)置信號調(diào)理單元的衰減值；

第三步，調(diào)整通道1-8信號發(fā)生器的輸出校準(zhǔn)連續(xù)波信號功率；

(3)進行相位校準(zhǔn)，所述相位校準(zhǔn)具體包括：

第一步，計算參考通道rf1輸出信號與通道n輸出信號之間的延時差：

△tn-rf1＝(θn-rf1/2π)/f＝(θn-rf1/360°)/f；

其中，n為5或6或7或8，參考通道rf1為通道1；

第二步，計算通道m(xù)輸出信號與參考通道rf2輸出信號的延時差：

△tm-rf2＝(θm-rf2/2π)/f＝(θm-rf2/360°)/f；

其中，m為2或3或4，參考通道rf2為通道8；

第三步，將延時差△tn-rf1以及延時差△tm-rf2分別補償?shù)綄?yīng)通道的信號波形中；

(4)生成經(jīng)過相位和功率校準(zhǔn)后的信號波形。

進一步地，所述信號發(fā)生器輸出端與通道1-8的信號輸入端i1-i8分別連接，所述信號發(fā)生器輸出的校準(zhǔn)連續(xù)波信號頻率為當(dāng)前所使用信號的中心頻率fc。

進一步地，所述功率校準(zhǔn)的方法是先使用網(wǎng)絡(luò)分析儀分別測量通道1-8的信號輸入端i1-i8與信號輸出端o1-o8之間的功率損耗。具體方法是先通過軟件分別控制第一衰減器、第二衰減器以及第三衰減器的衰減值，所述三個衰減器依次對信號輸入端i輸入信號的功率進行衰減，信號調(diào)理單元衰減器的衰減值范圍設(shè)計為0db-90db，衰減步進為1db。在信號調(diào)理單元衰減器的每一個衰減值下，使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試信號發(fā)生器輸出的校準(zhǔn)連續(xù)波信號經(jīng)過每個通道后的功率損耗值，所述校準(zhǔn)連續(xù)波信號的頻率范圍在10mhz至5ghz內(nèi)，通過測試的功率損耗值生成功率損耗曲線，形成功率校準(zhǔn)文件并固化到系統(tǒng)中。在進行功率校準(zhǔn)時，根據(jù)信號發(fā)生器輸出的校準(zhǔn)連續(xù)波信號的頻率和輸出功率，以及實際需要的輸出信號功率，通過查表的方式來確定信號調(diào)理單元衰減器的衰減值。即，patt＝pout(db)-pin，其中pin為信號發(fā)生器的輸出功率，patt為通道的功率衰減值，pout為實際需要的輸出功率。已知信號發(fā)生器的輸出功率和實際所需的輸出功率，根據(jù)上式可得出通道的功率衰減值。根據(jù)功率校準(zhǔn)文件可得出通道的功率衰減值對應(yīng)的信號調(diào)理單元的衰減值，根據(jù)信號調(diào)理單元的衰減值可通過軟件設(shè)置每個衰減器的衰減值。然后根據(jù)每個通道的功率衰減值，通過調(diào)整對應(yīng)通道的信號發(fā)生器輸出功率的方式，保證通道1-8輸出功率是一樣的，所述對應(yīng)是指根據(jù)通道1的衰減值調(diào)整通道1的信號發(fā)生器輸出功率。因為每一級衰減器的功率衰減步進為1db，使得通道1-8之間實際的輸出功率一致性在1db的范圍內(nèi)，從而保證通道1-8實際輸出功率是一致的。

進一步地，所述單個通道延時差計算方法是先使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量出信號輸入端i與校準(zhǔn)輸出端c之間的相位差θci，再通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測量出信號輸入端i與信號輸出端o之間的相位差θoi，從而計算出信號輸出端o與校準(zhǔn)輸出端c之間的固有相位差：

△θco＝θoi-θci。

在實時測量過程中，通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測量出信號輸入端i與校準(zhǔn)輸出端c之間的實時相位差θ'ci，通過計算得到信號輸出端o與信號輸入端i的實時相位差：

θ'oi＝θ'ci+△θco。

然后根據(jù)通道信號輸出端o與信號輸入端i的實時相位差θ'oi，以及信號發(fā)生器輸出的校準(zhǔn)連續(xù)波信號頻率fc，計算單個通道輸入信號與輸出信號的延時差：

△t＝θ'oi/(2π)·(1/fc)。

通道1-8的輸入信號與輸出信號的延時差分別對應(yīng)為△t1-△t8。其中所述信號輸入端i是指信號輸入端i1-i8中的任意一個，所述信號輸出端c是指信號輸出端c1-c8中的任意一個，其中所述單個通道是指通道1-8中的任意一個。

根據(jù)單個通道輸入信號與輸出信號延時差的計算方法進一步延伸至八通道之間的延時差計算方法。本發(fā)明的八通道之間相位校準(zhǔn)方法是先設(shè)置通道1為參考通道rf1，通道8為參考通道rf2。首先通過軟件控制第一單刀四擲開關(guān)進行開關(guān)切換，使得通道1與雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀輸入端導(dǎo)通，同時控制第二單刀四擲開關(guān)進行開關(guān)切換，依次使得通道5-8與雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀輸入端導(dǎo)通，然后依次測量出通道1與通道5-8的校準(zhǔn)輸出端的實時相位差△θc15、△θc16、△θc17、△θc18，以及通道2-4與通道8之間的實時相位差△θc28、△θc38、△θc48。

然后以通道1作為通道5-8的參考通道rf1進行計算。因為單個通道信號輸出端o與信號輸入端i的實時相位差θ'oi已經(jīng)確定，△θco為校準(zhǔn)輸出端c與信號輸出端o的固有相位差值。則參考通道rf1的信號輸入端i與信號輸出端o的實時相位差為：

θ′rf1-oi＝θ′rf1-ci+△θrf1-co，

則通道5-8的信號輸入端i與信號輸出端o的實時相位差為：

θ'n-oi＝θ'n-ci+△θn-co，

式中n的取值為5或6或7或8。

在信號輸出端o，測量通道n相對于參考通道rf1(通道1)的實時相位差為：

△θn-rf1＝θ′n-oi-θ′rf1-oi＝(θ′n-ci-θ′rf1-ci)+(△θn-co-△θrf1-co)。

其中，(θ′n-ci-θ′rf1-ci)是使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試得到通道n與參考通道rf1(通道1)的校準(zhǔn)輸出端c實時相位差，△θn-co和△θrf1-co分別是通道n與參考通道rf1的校準(zhǔn)輸出端c與信號輸出端o的固有相位差。

通過信號的頻率f以及△θn-rf1可以計算出通道n輸出信號相對參考通道rf1輸出信號的延時差：

△tn-rf1＝(θn-rf1/2π)/f＝(θn-rf1/360°)/f。

在使用信號發(fā)生器生成信號波形文件的過程中，可以將通道n(通道5-8)輸出信號相對參考通道rf1(通道1)輸出信號的延時差添加到信號波形中，從而消除通道n(通道5-8)與參考通道rf1(通道1)輸出信號之間的相位差，保證通道1與通道5-8輸出信號之間的相位一致。

然后通道8作為通道2-4的參考通道rf2進行計算，所述通道8與通道2-4計算的方法跟通道1與通道5-8采用一樣的方法。最終得到通道2-4輸出信號相對于通道8(參考通道rf2)輸出信號的延時差為：

△tm-rf2＝(θm-rf2/2π)/f＝(θm-rf2/360°)/f，

其中m的取值為2或3或4。在使用信號發(fā)生器生成信號波形文件的過程中，可以將通道m(xù)(通道2-4)輸出信號相對參考通道rf2(通道8)輸出信號的延時差添加到信號波形中，從而消除通道m(xù)(通道2-4)與參考通道rf2(通道8)輸出信號之間的相位差，保證通道8與通道2-4輸出信號之間的相位一致。因為通道8跟通道1和通道5-7輸出信號之間的相位是一樣的，故通道1-8輸出信號之間的相位保持一致。

采用本發(fā)明的校準(zhǔn)模塊具有硬件設(shè)計簡單，減少了硬件成本。使用本發(fā)明的校準(zhǔn)算法可實現(xiàn)輸入信號頻率范圍在10mhz-5ghz時，保證-90dbm～0dbm的信號功率輸出，通道1-8之間的信號功率的誤差能夠保證在1db內(nèi)，通道1-8之間的信號相位誤差能夠保證在±2.5度內(nèi)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。