專利名稱：一種大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：
線性調(diào)頻，即線性頻率調(diào)制(LFM或Chirp)，是最早、也是發(fā)展最為成熟的脈沖壓縮技術(shù)，早在二十世紀(jì)四十年代后期就被提了出來，這種信號(hào)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是，匹配濾波器對(duì)回波信號(hào)的多普勒頻移不敏感，這就使得對(duì)后續(xù)信號(hào)處理系統(tǒng)的要求得以極大的簡化，因此被廣泛的應(yīng)用在雷達(dá)、信號(hào)模擬以及測試儀器領(lǐng)域。
線性調(diào)頻信號(hào)在雷達(dá)和測試技術(shù)領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用，調(diào)頻頻響是線性調(diào)頻信號(hào)幅頻特性的一個(gè)重要指標(biāo)，它描述了有效頻帶內(nèi)幅度的起伏程度。隨著應(yīng)用的需求，線性調(diào)頻調(diào)制帶寬變得越來越大，調(diào)制帶寬從最初的幾MHz、幾十MHz已發(fā)展到現(xiàn)在的幾百M(fèi)Hz，甚至幾GHz。大的調(diào)制帶寬給各方面的應(yīng)用都帶來了很多好處，但是，隨著調(diào)制帶寬的增大，其帶內(nèi)頻響急劇惡化，當(dāng)帶寬在GHz時(shí)，其頻響可能達(dá)到幾個(gè)、甚至十幾個(gè)dB，因此必須對(duì)大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的頻響進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償，以滿足雷達(dá)成像、測試測量等應(yīng)用的需求。目前產(chǎn)生大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)主要有兩種方案基帶+正交調(diào)制和基帶+正交調(diào)制+倍頻。
基帶+正交調(diào)制方案首先產(chǎn)生I、Q兩路基帶信號(hào)，然后通過正交調(diào)制器產(chǎn)生射頻信號(hào)。該方案具有較大的通用性，但在基帶信號(hào)帶寬比較寬、載波頻率比較高的時(shí)候，基帶信號(hào)發(fā)生技術(shù)和微波毫米波正交調(diào)制技術(shù)非常復(fù)雜，難度非常大。
由于受限于數(shù)字器件的速度和工藝，基于DDS的數(shù)字合成技術(shù)還無法直接滿足某些高中頻大帶寬雷達(dá)信號(hào)的產(chǎn)生要求，所以還必須采取措施進(jìn)一步擴(kuò)展頻帶，因此出現(xiàn)了基帶+正交調(diào)制+倍頻的方案。該方案通過將小調(diào)制帶寬的線性調(diào)頻信號(hào)經(jīng)過倍頻進(jìn)行帶寬擴(kuò)展獲得大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)，由于不需較大帶寬的基帶和復(fù)雜的微波毫米波正交調(diào)制，因此實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)簡單。
通常，對(duì)大帶寬線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)的方法為時(shí)域預(yù)失真校準(zhǔn)方法。其過程大致如下首先應(yīng)用示波器或頻譜儀獲取其時(shí)域或頻域幅度數(shù)據(jù)，根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理等方法獲取其幅度失真函數(shù)，以供補(bǔ)償使用。
基帶+正交調(diào)制方案產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號(hào)調(diào)制頻響補(bǔ)償主要采用修改基帶波形庫數(shù)據(jù)的方法，需要外接頻譜儀，由專用軟件實(shí)現(xiàn)。補(bǔ)償時(shí)，需應(yīng)用專用軟件及測量儀器分析線性調(diào)頻頻響數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行計(jì)算得出補(bǔ)償值，通過修改基帶信號(hào)發(fā)生器的波形數(shù)據(jù)而得到平坦的線性調(diào)頻調(diào)制頻響。基帶+正交調(diào)制+倍頻的方案下的線性調(diào)頻信號(hào)調(diào)制頻響補(bǔ)償，由于采用了倍頻方式，不能采用修改基帶波形庫數(shù)據(jù)的方法實(shí)現(xiàn)頻響補(bǔ)償，因此目前此方案尚無調(diào)制頻響補(bǔ)償方法，該方案實(shí)現(xiàn)的線性調(diào)頻信號(hào)頻響比較差。
從上面的分析可以看出，傳統(tǒng)的基于校正函數(shù)的預(yù)失真校準(zhǔn)方法，其核心原理是采用儀器測量和數(shù)學(xué)分析的方法產(chǎn)生系統(tǒng)的頻響補(bǔ)償數(shù)據(jù)，并采用時(shí)域方法對(duì)其進(jìn)行了校正。該方法的主要缺點(diǎn)是需要專用校準(zhǔn)軟件、外部測量儀器和標(biāo)準(zhǔn)比較件。為了實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻信號(hào)的頻響補(bǔ)償，首先必須得到頻響曲線的預(yù)失真函數(shù)；要得到頻響曲線的預(yù)失真函數(shù)，就得應(yīng)用測量儀器，分別獲取線性調(diào)頻發(fā)生裝置和標(biāo)準(zhǔn)裝置的頻響函數(shù)，然后對(duì)其進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，然后推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的預(yù)失真函數(shù)。可見，外部測量儀器和標(biāo)準(zhǔn)比較件準(zhǔn)確性、算法的誤差等都將對(duì)校準(zhǔn)效果帶來很大的影響，同時(shí)，復(fù)雜的校準(zhǔn)過程，也不利于線性調(diào)頻模塊的高效生產(chǎn)。另外由于需要測量儀器和標(biāo)準(zhǔn)比較件，該方法無法實(shí)施用戶使用現(xiàn)場的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。


發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法，基于內(nèi)部檢波電路和捷變衰減電路的線性調(diào)頻信號(hào)頻響自動(dòng)校準(zhǔn)和補(bǔ)償，無需額外的測試和校準(zhǔn)設(shè)備，即可自動(dòng)完成頻響校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了用戶應(yīng)用現(xiàn)場的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，同時(shí)，由于檢波電路和捷變衰減電路均位于調(diào)制通道中，因此可以實(shí)現(xiàn)全通路校準(zhǔn)，不只校準(zhǔn)線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊本身的頻響特性。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是 一種大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1，將待校準(zhǔn)設(shè)備產(chǎn)生的全頻段的射頻信號(hào)劃分為若干頻段F0～F1、F1～F2、……、FM-2～FM-1、FM-1～FM，分段分別進(jìn)行校準(zhǔn)頻段劃分的計(jì)算公式為M＝[(FM-F0)/B]，其中[]表示取整，F(xiàn)M為終止頻率，F(xiàn)0為起始頻率，B為大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬； 步驟2，在單個(gè)校準(zhǔn)頻段上，確定N+1個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)中的N值；N值取大于且最接近[B/1MHz]的正偶數(shù)； 步驟3，動(dòng)態(tài)獲取對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R； 步驟4，最小載波功率平移及搜索； 步驟5，對(duì)頻點(diǎn)FM逐點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟3所說的動(dòng)態(tài)獲取對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R包括以下步驟 步驟3.1，首先，設(shè)置射頻信號(hào)模塊，使之產(chǎn)生的射頻信號(hào)工作在頻率F1下，在當(dāng)前功率電平P0的基礎(chǔ)上，設(shè)置當(dāng)前的功率電平為(P0+1)； 步驟3.2，先由控制器控制線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生頻率為0的線性調(diào)頻信號(hào)，然后由控制器控制調(diào)制器模塊關(guān)閉脈沖調(diào)制信號(hào)，最后由控制器控制捷變衰減模塊使通路直通并清除通路頻響補(bǔ)償數(shù)據(jù)； 步驟3.3，通過檢波電路，獲取當(dāng)前檢波電壓V1； 步驟3.4，重新設(shè)置當(dāng)前的功率電平為P0； 步驟3.5，先由控制器控制線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生頻率為0的線性調(diào)頻信號(hào)，然后由控制器控制調(diào)制器模塊關(guān)閉脈沖調(diào)制信號(hào)，最后由控制器控制捷變衰減模塊使通路直通并清除通路頻響補(bǔ)償數(shù)據(jù)； 步驟3.6，通過檢波電路，獲取當(dāng)前檢波電壓V0； 步驟3.7，計(jì)算當(dāng)前對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R＝(V1-V0)/((P0+1)-P0)＝(V1-V0)/(P0+1-P0)＝V1-V0。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟4所說的最小載波功率平移及搜索包括以下步驟 步驟4.1，保持載波頻率為F1，功率電平為P0，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬為0，脈沖調(diào)制為關(guān)狀態(tài)，開環(huán)搜索，使當(dāng)前開環(huán)輸出功率保持在閉環(huán)狀態(tài)的功率電平P0； 步驟4.2，設(shè)置線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊工作在單邊帶工作狀態(tài)，并依次設(shè)置單邊帶信號(hào)為頻率f0、f1、f2、……fN，然后通過檢波電路，獲取對(duì)應(yīng)當(dāng)前單邊帶頻率的檢波電壓v0、v1、v2、……vN；f0、f1、f2、……fN為步驟2中所述的N+1個(gè)校準(zhǔn)頻點(diǎn)； 步驟4.3，檢索記錄的檢波電壓v0、v1、v2、……vN，獲取其最大電壓vx； 步驟4.4，計(jì)算最小載波功率平移數(shù)據(jù)Py＝(vx-V0)/R，R為當(dāng)前對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度，V0為步驟3.6獲取的當(dāng)前檢波電壓； 步驟4.5，設(shè)置當(dāng)前功率電平為(P0+Py)； 步驟4.6，保持載波頻率為F1，功率電平為(P0+Py)，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬為0，脈沖調(diào)制為關(guān)狀態(tài)，開環(huán)搜索，使當(dāng)前開環(huán)輸出功率保持在閉環(huán)狀態(tài)的功率電平(P0+Py)。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟5所說的對(duì)頻點(diǎn)FM逐點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)包括以下步驟 步驟5.1，初始化最優(yōu)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為種子數(shù)據(jù)Di，Di取使捷變衰減保持為直通的值； 步驟5.2，設(shè)置線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊工作在單邊帶工作狀態(tài)，設(shè)置其單邊帶信號(hào)為頻率f0； 步驟5.3，設(shè)置當(dāng)前點(diǎn)校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器C初值為0； 步驟5.4，若校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器初值為0，則當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D賦值為Di，否則，設(shè)當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D賦值為上次滿足校準(zhǔn)指標(biāo)要求的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D1，設(shè)置當(dāng)前補(bǔ)償數(shù)據(jù)D進(jìn)相應(yīng)的補(bǔ)償電路，以調(diào)整當(dāng)前的頻響狀態(tài)； 步驟5.5，通過檢波電路，獲取對(duì)應(yīng)當(dāng)前單邊帶頻率f0的檢波電壓Vbb； 步驟5.6，獲取當(dāng)前檢波誤差電壓Vd＝Vbb-V0，V0為步驟3.6獲取的當(dāng)前檢波電壓，若Vd滿足頻響校準(zhǔn)的指標(biāo)要求，則轉(zhuǎn)至步驟5.7，否則，轉(zhuǎn)至步驟5.8； 步驟5.7，記錄當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為D1，同時(shí)將當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寫入非易失性存儲(chǔ)器，供以后補(bǔ)償時(shí)使用，然后轉(zhuǎn)至步驟5.12； 步驟5.8，根據(jù)檢波誤差電壓和步驟3.7獲取的對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R，獲取當(dāng)前的理論補(bǔ)償數(shù)據(jù)差Dd，Dd＝Vd/R； 步驟5.9，若當(dāng)前檢波誤差電壓小于頻響校準(zhǔn)指標(biāo)的3倍，則Dd＝Dd/2； 步驟5.10，暫存當(dāng)前理論補(bǔ)償數(shù)據(jù)為D1，即D1＝D1-Dd； 步驟5.11，當(dāng)前校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器C＝C+1，若未超過最大允許校準(zhǔn)次數(shù)，則轉(zhuǎn)至步驟5.4，繼續(xù)對(duì)當(dāng)前單邊帶頻率進(jìn)行校準(zhǔn)，否則轉(zhuǎn)至步驟5.12； 步驟5.12，判斷當(dāng)前載波頻率FM-X上的所有校準(zhǔn)頻點(diǎn)f0、f1、……fN是否均校準(zhǔn)完畢，若沒有校準(zhǔn)完畢，則將其設(shè)置為下一個(gè)單邊帶信號(hào)頻率，并轉(zhuǎn)至步驟5.3繼續(xù)進(jìn)行校準(zhǔn)，否則，則轉(zhuǎn)至步驟5.13； 步驟5.13，校準(zhǔn)完畢，保存所有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，退出校準(zhǔn)。
本發(fā)明所述的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法，基于內(nèi)部檢波電路和捷變衰減電路的線性調(diào)頻信號(hào)頻響自動(dòng)校準(zhǔn)和補(bǔ)償，無需額外的測試和校準(zhǔn)設(shè)備，即可自動(dòng)完成頻響校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了用戶應(yīng)用現(xiàn)場的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，同時(shí)，由于檢波電路和捷變衰減電路均位于調(diào)制通道中，因此可以實(shí)現(xiàn)全通路校準(zhǔn)，不只校準(zhǔn)線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊本身的頻響特性。



本發(fā)明有如下附圖 圖1線性調(diào)頻校準(zhǔn)原理框圖 圖2線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)降速、離散化示意圖 圖3大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法的流程示意圖
具體實(shí)施例方式 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
狹義上，射頻信號(hào)就是圖1所示的“射頻信號(hào)”模塊產(chǎn)生的信號(hào)，廣義上，上述信號(hào)經(jīng)過一系列調(diào)理后，將作為設(shè)備的最終輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)也可稱為射頻信號(hào)；大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)是指圖1中線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生的信號(hào)。本發(fā)明提出的這種“大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法”，是將線性調(diào)頻信號(hào)加到應(yīng)用線性調(diào)頻信號(hào)的系統(tǒng)中，對(duì)整個(gè)通路的頻響進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，離開待校準(zhǔn)設(shè)備及其產(chǎn)生的射頻信號(hào)，本校準(zhǔn)方法將無從談起。
例如，假設(shè)電子測量儀器中應(yīng)用了大調(diào)制帶寬的線性調(diào)頻信號(hào)，要對(duì)其進(jìn)行頻響校準(zhǔn)，就要對(duì)儀器的全頻段(如10MHz～26.5GHz)進(jìn)行校準(zhǔn)，此時(shí)，所說的射頻信號(hào)就是指儀器的輸出信號(hào)，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)就是指儀器內(nèi)部線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)。
再例如，若該方法應(yīng)用到星載合成孔徑雷達(dá)(SAR)中，則射頻信號(hào)就是指該雷達(dá)的全工作頻段的輸出信號(hào)，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)是指雷達(dá)內(nèi)部線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)。
為了降低大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的校準(zhǔn)復(fù)雜度，提高其易實(shí)施性和易操作性，滿足用戶現(xiàn)場校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)的需求，本發(fā)明采用基于內(nèi)部檢波電路和捷變衰減電路的線性調(diào)頻信號(hào)頻響自動(dòng)校準(zhǔn)和補(bǔ)償方式，可以使大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生裝置在內(nèi)部校準(zhǔn)軟件的控制下，不需任何外部測量儀器和校準(zhǔn)比較件，只通過內(nèi)部檢波電路和高效的搜索算法，即可自動(dòng)、實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)全頻段內(nèi)的線性調(diào)頻頻響補(bǔ)償。這樣，既降低了校準(zhǔn)的成本，又提高了校準(zhǔn)的效率。本發(fā)明所述方法的基本原理是在全頻段內(nèi)所有校準(zhǔn)點(diǎn)上，將快速的線性調(diào)頻掃描信號(hào)，在其全調(diào)制帶寬內(nèi)轉(zhuǎn)化為離散的靜態(tài)單邊帶信號(hào)，然后通過內(nèi)部檢波電路測量其當(dāng)前頻響以獲取各補(bǔ)償點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；然后，再通過在線性調(diào)頻調(diào)制通路的輸出端應(yīng)用一個(gè)捷變衰減電路，依據(jù)前面所獲取的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，隨時(shí)間變化對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)的幅度進(jìn)行實(shí)時(shí)的捷變衰減，從而實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻頻響修正補(bǔ)償，提升線性調(diào)頻信號(hào)質(zhì)量。
如圖1所示，本發(fā)明簡單的說，就是在使用線性調(diào)頻設(shè)備的全頻段、全通路上，應(yīng)用檢波電路和捷變衰減電路，分段校準(zhǔn)和補(bǔ)償其頻響。圖1為本發(fā)明給出的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)系統(tǒng)的線性調(diào)頻校準(zhǔn)原理框圖，圖1中的線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊為大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生裝置，線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊根據(jù)控制器設(shè)定的起始頻率、終止頻率、掃描時(shí)間及調(diào)頻方向四個(gè)參數(shù)的值，產(chǎn)生所需的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)。射頻信號(hào)模塊產(chǎn)生的射頻信號(hào)作為載波信號(hào)，例如，載波信號(hào)為正弦波信號(hào)，其頻率范圍為500MHz～20GHz，在具體的裝置中可以根據(jù)需要有不同的設(shè)定。線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊所產(chǎn)生的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)與射頻信號(hào)模塊所產(chǎn)生的射頻信號(hào)，在調(diào)制器模塊進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的射頻信號(hào)輸出至捷變衰減控制電路，然后通過信號(hào)通路調(diào)制輸出至下級(jí)電路。檢波電路的作用是將調(diào)制輸出的射頻信號(hào)的幅度值提取出來并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，輸出到控制器；控制器負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算和所有前述模塊的控制。圖1中的各個(gè)模塊在微波應(yīng)用領(lǐng)域，如微波儀器、雷達(dá)及通信等領(lǐng)域均有大量應(yīng)用實(shí)例，均可采用市面上能夠買到的上架元器件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)模塊都需要多種元器件組合搭建而成。但這些模塊采用圖1所示的方式組合，采用本發(fā)明說述的方法進(jìn)行大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)的應(yīng)用實(shí)例未見。
為了將線性調(diào)頻應(yīng)用系統(tǒng)中由線性調(diào)頻所引起的所有的頻響因素都校準(zhǔn)掉，本發(fā)明中在線性調(diào)頻應(yīng)用系統(tǒng)的輸出信號(hào)末端采用了內(nèi)部檢波電路進(jìn)行校準(zhǔn)，并在線性調(diào)頻應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)用捷變衰減電路進(jìn)行頻響補(bǔ)償。這樣，無論是線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊，還是調(diào)制器、信號(hào)通路中包含的頻率/功率控制器所引起的頻響異常都可以被考慮進(jìn)去，一并校準(zhǔn)和補(bǔ)償好(檢波電路位于應(yīng)用系統(tǒng)信號(hào)通路的末端，而捷變衰減電路位于應(yīng)用系統(tǒng)信號(hào)通路的內(nèi)部，二者均在調(diào)制通道內(nèi)，因此可以將由線性調(diào)頻所引起的所有頻響異常因素都校準(zhǔn)掉)。
由于大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)為快速變化的頻率掃描信號(hào)，對(duì)其頻響很難直接進(jìn)行校準(zhǔn)；但是，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)為連續(xù)變化的頻率信號(hào)，也就是說，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)不會(huì)發(fā)生突變，其頻響也就不會(huì)發(fā)生突變。因此，只要頻寬劃分的足夠小，就可以分段近似的模擬出全頻段的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的頻響。為了實(shí)施校準(zhǔn)，在頻寬足夠小，或頻寬內(nèi)頻響一致的情況下，我們可以用該頻段內(nèi)的中心頻點(diǎn)來近似的代表該頻段內(nèi)所有的頻點(diǎn)，從而可以用一系列的頻點(diǎn)來模擬大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)全頻段內(nèi)的頻率，也就可以用這一系列頻點(diǎn)上的頻響來近似的代表全頻段的頻響。上面的過程可以理解為將快速變化的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)降速為任意慢速的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)，這樣就可以進(jìn)行校準(zhǔn)了。
頻段劃分的原則是所選取的頻點(diǎn)能夠模擬實(shí)際的頻響曲線。同時(shí)，為了兼顧校準(zhǔn)的效率，通常根據(jù)線性調(diào)頻的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，選擇合適的頻率間隔。頻率間隔的經(jīng)驗(yàn)公式為M＝[(FM-F0)/B]，其中口表示取整，F(xiàn)M為應(yīng)用系統(tǒng)的終止頻率，F(xiàn)0為應(yīng)用系統(tǒng)起始頻率，B為大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬。如應(yīng)用上述公式所給出的頻率間隔所作校準(zhǔn)不滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求，可以縮小頻率間隔，增加校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)，從而提高校準(zhǔn)精度，直至滿足系統(tǒng)要求。以圖2所示為例，其中F0為大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)應(yīng)用系統(tǒng)的載波起始頻率，F(xiàn)M為終止頻率，F(xiàn)M-X為其中某點(diǎn)的頻率。f0、f1、……、fN-1、fN為載波FM-X點(diǎn)處的N+1個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，B為大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬，f0＝0，fN＝B。如起始頻率F0為500MHz，終止頻率FM為20GHz，線性調(diào)頻調(diào)制帶寬B為1.8GHz，取M為12，取其中任一校準(zhǔn)點(diǎn)FM-X為13GHz。取N為1800，則起始校準(zhǔn)點(diǎn)f0為0MHz，終止校準(zhǔn)點(diǎn)fN為1.8GHz處。
本發(fā)明在全載波頻段上，分段對(duì)大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行頻響校準(zhǔn)；在每一段上，以其中心頻點(diǎn)為校準(zhǔn)頻點(diǎn)；校準(zhǔn)時(shí)，讓含有大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的系統(tǒng)工作在該頻點(diǎn)上(即載波為該頻點(diǎn))，讓大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊依次工作在f0、f1、......、fN-1、fN各個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)上，進(jìn)行校準(zhǔn)。
本發(fā)明所述大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法，包括以下步驟 步驟1，將待校準(zhǔn)設(shè)備產(chǎn)生的全頻段的射頻信號(hào)劃分為若干頻段F0～F1、F1～F2、……、FM-2～FM-1、FM-1～FM，分段分別進(jìn)行校準(zhǔn)頻段劃分的計(jì)算公式為M＝[(FM-F0)/B]，其中口表示取整，F(xiàn)M為終止頻率，F(xiàn)0為起始頻率，B為大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬； 步驟2，在單個(gè)校準(zhǔn)頻段上，確定N+1個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)中的N值；N值取大于且最接近[B/1MHz]的正偶數(shù)； 步驟3，動(dòng)態(tài)獲取對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R； 步驟4，最小載波功率平移及搜索； 步驟5，對(duì)頻點(diǎn)FM逐點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟3所說的動(dòng)態(tài)獲取對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R包括以下步驟 步驟3.1，首先，設(shè)置射頻信號(hào)模塊，使之產(chǎn)生的射頻信號(hào)工作在頻率F1下，在當(dāng)前功率電平P0的基礎(chǔ)上，設(shè)置當(dāng)前的功率電平為(P0+1)； 步驟3.2，先由控制器控制線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生頻率為0的線性調(diào)頻信號(hào)，然后由控制器控制調(diào)制器模塊關(guān)閉脈沖調(diào)制信號(hào)，最后由控制器控制捷變衰減模塊使通路直通并清除通路頻響補(bǔ)償數(shù)據(jù)； 步驟3.3，通過檢波電路，獲取當(dāng)前檢波電壓V1； 步驟3.4，重新設(shè)置當(dāng)前的功率電平為P0； 步驟3.5，先由控制器控制線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生頻率為0的線性調(diào)頻信號(hào)，然后由控制器控制調(diào)制器模塊關(guān)閉脈沖調(diào)制信號(hào)，最后由控制器控制捷變衰減模塊使通路直通并清除通路頻響補(bǔ)償數(shù)據(jù)； 步驟3.6，通過檢波電路，獲取當(dāng)前檢波電壓V0； 步驟3.7，計(jì)算當(dāng)前對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R＝(V1-V0)/((P0+1)-P0)＝(V1-V0)/(P0+1-P0)＝V1-V0。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟4所說的最小載波功率平移及搜索包括以下步驟 步驟4.1，保持載波頻率為F1，功率電平為P0，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬為0，脈沖調(diào)制為關(guān)狀態(tài)，開環(huán)搜索，使當(dāng)前開環(huán)輸出功率保持在閉環(huán)狀態(tài)的功率電平P0； 步驟4.2，設(shè)置線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊工作在單邊帶工作狀態(tài)，并依次設(shè)置單邊帶信號(hào)為頻率f0、f1、f2、……fN，然后通過檢波電路，獲取對(duì)應(yīng)當(dāng)前單邊帶頻率的檢波電壓v0、v1、v2、……vN；f0、f1、f2、……fN為步驟2中所述的N+1個(gè)校準(zhǔn)頻點(diǎn)； 步驟4.3，檢索記錄的檢波電壓v0、v1、v2、……vN，獲取其最大電壓vx； 步驟4.4，計(jì)算最小載波功率平移數(shù)據(jù)Py＝(vx-V0)/R，R為當(dāng)前對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度，V0為步驟3.6獲取的當(dāng)前檢波電壓； 步驟4.5，設(shè)置當(dāng)前功率電平為(P0+Py)； 步驟4.6，保持載波頻率為F1，功率電平為(P0+Py)，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬為0，脈沖調(diào)制為關(guān)狀態(tài)，開環(huán)搜索，使當(dāng)前開環(huán)輸出功率保持在閉環(huán)狀態(tài)的功率電平(P0+Py)。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，步驟5所說的對(duì)頻點(diǎn)FM逐點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)包括以下步驟 步驟5.1，初始化最優(yōu)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為種子數(shù)據(jù)Di，Di取使捷變衰減保持為直通的值； 步驟5.2，設(shè)置線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊工作在單邊帶工作狀態(tài)，設(shè)置其單邊帶信號(hào)為頻率f0； 步驟5.3，設(shè)置當(dāng)前點(diǎn)校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器C初值為0； 步驟5.4，若校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器初值為0，則當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D賦值為Di，否則，設(shè)當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D賦值為上次滿足校準(zhǔn)指標(biāo)要求的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D1，設(shè)置當(dāng)前補(bǔ)償數(shù)據(jù)D進(jìn)相應(yīng)的補(bǔ)償電路，以調(diào)整當(dāng)前的頻響狀態(tài)； 步驟5.5，通過檢波電路，獲取對(duì)應(yīng)當(dāng)前單邊帶頻率f0的檢波電壓Vbb； 步驟5.6，獲取當(dāng)前檢波誤差電壓Vd＝Vbb-V0，V0為步驟3.6獲取的當(dāng)前檢波電壓，若Vd滿足頻響校準(zhǔn)的指標(biāo)要求，則轉(zhuǎn)至步驟5.7，否則，轉(zhuǎn)至步驟5.8； 步驟5.7，記錄當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為D1，同時(shí)將當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寫入非易失性存儲(chǔ)器，供以后補(bǔ)償時(shí)使用，然后轉(zhuǎn)至步驟5.12； 步驟5.8，根據(jù)檢波誤差電壓和步驟3.7獲取的對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R，獲取當(dāng)前的理論補(bǔ)償數(shù)據(jù)差Dd，Dd＝Vd/R； 步驟5.9，若當(dāng)前檢波誤差電壓小于頻響校準(zhǔn)指標(biāo)的3倍，則Dd＝Dd/2； 步驟5.10，暫存當(dāng)前理論補(bǔ)償數(shù)據(jù)為D1，即D1＝D1-Dd；因?yàn)镈d為基于上次補(bǔ)償數(shù)據(jù)D1的補(bǔ)償數(shù)據(jù)差值，所以經(jīng)過本次嘗試后，最新的補(bǔ)償數(shù)據(jù)應(yīng)為D1-Dd； 步驟5.11，當(dāng)前校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器C＝C+1，若未超過最大允許校準(zhǔn)次數(shù)，則轉(zhuǎn)至步驟5.4，繼續(xù)對(duì)當(dāng)前單邊帶頻率進(jìn)行校準(zhǔn)，否則轉(zhuǎn)至步驟5.12； 步驟5.12，判斷當(dāng)前載波頻率FM-X上的所有校準(zhǔn)頻點(diǎn)f0、f1、……fN是否均校準(zhǔn)完畢，若沒有校準(zhǔn)完畢，則將其設(shè)置為下一個(gè)單邊帶信號(hào)頻率，并轉(zhuǎn)至步驟5.3繼續(xù)進(jìn)行校準(zhǔn)，否則，則轉(zhuǎn)至步驟5.13； 步驟5.13，校準(zhǔn)完畢，保存所有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，退出校準(zhǔn)。
以圖2所示為例，設(shè)要對(duì)在載波頻率FM-X處大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)，選擇N+1個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，其具體過程可分如下3個(gè)步驟a、動(dòng)態(tài)獲取對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R，b、最小載波功率平移及搜索，c、逐點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)。
a、動(dòng)態(tài)獲取對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R 1)、通過圖1中的控制器模塊控制射頻信號(hào)模塊，設(shè)置載波工作在頻率FM-X下，在當(dāng)前功率電平P0的基礎(chǔ)上，通過圖1中的控制器模塊控制射頻信號(hào)模塊，設(shè)置當(dāng)前的功率電平為(P0+1)； 2)、通過圖1中的控制器模塊和線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊置線性調(diào)頻調(diào)制帶寬為0，通過圖1中的控制器模塊和調(diào)制器模塊關(guān)閉脈沖調(diào)制信號(hào)，通過圖1中的控制器模塊和捷變衰減模塊清除通路頻響補(bǔ)償數(shù)據(jù)，即捷變衰減模塊直通，不做任何衰減；具體如何實(shí)現(xiàn)則依賴于捷變衰減模塊的原理和所采用的器件，采用本發(fā)明中提出的校準(zhǔn)方法的某儀器內(nèi)采用的捷變電調(diào)衰減器在輸入電壓為0時(shí)不衰減，輸入電壓最大10V)時(shí)衰減最大(30dB)。采用何種器件，不影響本發(fā)明提出的校準(zhǔn)方法的實(shí)現(xiàn)。
3)、通過圖1中的內(nèi)部檢波電路模塊，獲取當(dāng)前檢波電壓V1； 4)、通過圖1中的控制器模塊和射頻信號(hào)模塊，重新設(shè)置當(dāng)前的功率電平為P0； 5)、通過圖1中的控制器模塊和線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊置線性調(diào)頻調(diào)制帶寬為0，通過圖1中的控制器模塊和調(diào)制器模塊關(guān)閉脈沖調(diào)制信號(hào)，通過圖1中的控制器模塊和捷變衰減模塊清除通路頻響補(bǔ)償數(shù)據(jù)，即捷變衰減模塊直通，不做任何衰減； 6)、通過圖1中的內(nèi)部檢波電路模塊，獲取當(dāng)前檢波電壓V0； 7)、獲取當(dāng)前對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R＝(V1-V0)/((P0+1)-P0)＝V1-V0； b、最小載波功率平移及搜索 8)、保持載波頻率為FM-X，功率電平為P0，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬為0，脈沖調(diào)制為關(guān)狀態(tài)，開環(huán)搜索，使當(dāng)前開環(huán)輸出功率保持在閉環(huán)狀態(tài)的功率電平P0； 9)、設(shè)置線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊工作在單邊帶工作狀態(tài)，設(shè)置其單邊帶信號(hào)為頻率f0； 10)、通過內(nèi)檢波電路，獲取對(duì)應(yīng)當(dāng)前單邊帶頻率f0的檢波電壓v0； 11)、重復(fù)上述9、10兩步的工作，依次設(shè)置其單邊帶信號(hào)頻率為f1、f2、……fN，獲取其對(duì)應(yīng)的檢波電壓為v1、v2、……vN； 12)、檢索10、11步驟中記錄的檢波電壓v0、v1、v2、……vN，獲取其最大電壓vx； 13)、獲取最小載波功率平移數(shù)據(jù)Py＝(vx-V0)/R； 14)、設(shè)置當(dāng)前功率電平為Py； 15)、保持載波頻率為FM-X，功率電平為Py，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬為0，脈沖調(diào)制為關(guān)狀態(tài)，開環(huán)搜索，使當(dāng)前開環(huán)輸出功率保持在閉環(huán)狀態(tài)的功率電平Py； 16)、通過內(nèi)部檢波電路，獲取當(dāng)前檢波電壓VR； c、逐點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn) 17)、初始化最優(yōu)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為種子數(shù)據(jù)Di； 18)、設(shè)置線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊工作在單邊帶工作狀態(tài)，設(shè)置其單邊帶信號(hào)為頻率f0； 19)、設(shè)置當(dāng)前點(diǎn)校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器C初值為0； 20)、若校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器初值為0，則當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D賦值為Di，否則，設(shè)當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D賦值為上次滿足校準(zhǔn)指標(biāo)要求的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D1，設(shè)置當(dāng)前補(bǔ)償數(shù)據(jù)D進(jìn)相應(yīng)的補(bǔ)償電路，以調(diào)整當(dāng)前的頻響狀態(tài)； 21)、通過內(nèi)檢波電路，獲取對(duì)應(yīng)當(dāng)前單邊帶頻率f0的檢波電壓Vbb； 22)、獲取當(dāng)前校準(zhǔn)誤差電壓Vd＝Vbb-V0，若Vd滿足頻響校準(zhǔn)的指標(biāo)要求，則轉(zhuǎn)至第23步，否則，轉(zhuǎn)至第24步； 23)、記錄當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為D1，同時(shí)將當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寫入非易失性存儲(chǔ)器，供以后補(bǔ)償時(shí)使用，然后轉(zhuǎn)至第28步； 24)、根據(jù)檢波誤差電壓和第7步獲取的對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R，獲取當(dāng)前的理論補(bǔ)償數(shù)據(jù)差Dd，Dd＝Vd/R； 25)、若當(dāng)前檢波誤差電壓小于頻響校準(zhǔn)指標(biāo)的3倍，則Dd＝Dd/2； 26)、暫存當(dāng)前理論補(bǔ)償數(shù)據(jù)為D1，即D1＝D1-Dd； 27)、當(dāng)前校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器C＝C+1，若未超過最大允許校準(zhǔn)次數(shù)，則轉(zhuǎn)至第22步，繼續(xù)對(duì)當(dāng)前單邊帶頻率進(jìn)行校準(zhǔn)，否則轉(zhuǎn)至下一步； 28)、判斷當(dāng)前載波頻率FM-X上的所有校準(zhǔn)頻點(diǎn)f0、f1、……fN是否校準(zhǔn)完畢，若沒有校準(zhǔn)完畢，則將其設(shè)置為下一個(gè)單邊帶信號(hào)頻率為，并轉(zhuǎn)至第19步繼續(xù)進(jìn)行校準(zhǔn)，否則，則轉(zhuǎn)至下一步； 29)、校準(zhǔn)完畢，保存所有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，退出校準(zhǔn)。
上述校準(zhǔn)過程的流程圖見圖3(圖3用于說明總體思路，不針對(duì)詳細(xì)實(shí)現(xiàn)步驟)。
由于大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的頻率隨時(shí)間線性變化，在頻響補(bǔ)償過程中，基帶信號(hào)發(fā)生器的時(shí)鐘與電調(diào)衰減器電壓D/A送數(shù)時(shí)鐘要嚴(yán)格同步，以保證捷變衰減器衰減的時(shí)候正好對(duì)應(yīng)調(diào)制帶寬所均分的那N+1個(gè)頻點(diǎn)。另外，由于倍頻后大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制頻響差的時(shí)候大于10dB，因此捷變電調(diào)衰減器的動(dòng)態(tài)范圍必須足夠大。此外，捷變電調(diào)衰減器的速度也盡量要快。
本發(fā)明所述的基于內(nèi)部檢波電路的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響自動(dòng)校準(zhǔn)方法，該方法遵循降速和模擬的思想，使快速信號(hào)離散化和靜態(tài)化，進(jìn)而借助補(bǔ)償軟件將快速變化的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)降速為靜態(tài)的單邊帶信號(hào)，這樣就可以進(jìn)行校準(zhǔn)了；通過內(nèi)部檢波電路和捷變衰減的應(yīng)用，可以使大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的頻響校準(zhǔn)不依賴于任何外部測試設(shè)備，從而降低了校準(zhǔn)的成本和難度，提高了校準(zhǔn)的便利性和可實(shí)施性，實(shí)現(xiàn)了全頻段、全過程的自動(dòng)化校準(zhǔn)。
本發(fā)明基于內(nèi)部檢波電路，通過內(nèi)部檢波電路，可以方便的獲取校準(zhǔn)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和誤差數(shù)據(jù)，從而可以實(shí)現(xiàn)不依賴于外部測試設(shè)備的全過程自動(dòng)校準(zhǔn)。
本發(fā)明中頻響補(bǔ)償數(shù)據(jù)通過捷變衰減器迭加到調(diào)制通路上，從而實(shí)現(xiàn)快速的射頻調(diào)制信號(hào)的快速幅度調(diào)整。
本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)全通路的頻響校準(zhǔn)。由于內(nèi)部檢波電路位于線性調(diào)頻應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)制通路內(nèi)，因此其檢波電壓將反應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)的所有頻響失真因素，所以，基于該檢波電壓所實(shí)現(xiàn)的頻響校準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)全通路的校準(zhǔn)。
本發(fā)明適合于大調(diào)制帶寬。該發(fā)明算法中圖2和發(fā)明內(nèi)容中步驟2中所劃分的單邊帶頻率點(diǎn)N可以根據(jù)調(diào)制帶寬的變化作相應(yīng)的變化，當(dāng)調(diào)制帶寬變大時(shí)，只需相應(yīng)的將N的取值變大，即可得到滿足指標(biāo)的頻響校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
N為大于等于2的正整數(shù)(奇數(shù)和偶數(shù)均可。從圖2可以看出，補(bǔ)償點(diǎn)f0、f1、……fN關(guān)于FM-X左右對(duì)稱。若N為偶數(shù)，則有偶數(shù)個(gè)校準(zhǔn)區(qū)間，后續(xù)的補(bǔ)償算法更直觀一些--FM-X位于fN/2處；若為奇數(shù)，則為奇數(shù)個(gè)校準(zhǔn)區(qū)間，補(bǔ)償算法和偶數(shù)點(diǎn)時(shí)一樣，只是直觀性稍差--FM-X位于f(N-1)/2和f(N+1)/2的中間。)，通常取經(jīng)驗(yàn)值N為不小于[B/1MHz](B的單位為Hz)的正偶數(shù)，如B為1.801GHz，則N取1802。
頻率間隔越小，校準(zhǔn)點(diǎn)就越多，校準(zhǔn)后的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的頻響就越好；但校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)越多，校準(zhǔn)所需的時(shí)間就越長，調(diào)試和生產(chǎn)的效率就越低。因此，應(yīng)綜合考慮校準(zhǔn)效果和校準(zhǔn)效率之間的矛盾，選擇合適的校準(zhǔn)頻率間隔，也就是說，如果對(duì)頻響指標(biāo)要求較高，那就得犧牲效率，將間隔變小，增加校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)，這樣，理論上可以實(shí)現(xiàn)頻響校到0.0xdB以內(nèi)。通常情況下，可以取經(jīng)驗(yàn)值M＝[(FM-F0)/B]([]表示取整，M為大于等于2的正整數(shù))，比如FM為20GHz，F(xiàn)0為500MHz，B為1GHz，則取M的經(jīng)驗(yàn)值為19。通過實(shí)際校準(zhǔn)后，若頻響指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，可增加校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)，直至頻響指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
本發(fā)明不依賴于任何外部測量儀器和標(biāo)準(zhǔn)比較件。
本發(fā)明可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)全頻段頻響校準(zhǔn)。通過發(fā)明內(nèi)容中步驟1至步驟5所描述的算法，即可實(shí)現(xiàn)全頻段的自動(dòng)頻響校準(zhǔn)。
本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用現(xiàn)場的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。由于該發(fā)明所描述的校準(zhǔn)方法不依賴于任何外部測試設(shè)備，因此當(dāng)用戶的使用環(huán)境發(fā)生較大變化時(shí)，線性調(diào)頻應(yīng)用系統(tǒng)的出廠頻響數(shù)據(jù)可能會(huì)發(fā)生較大變化，此時(shí)，應(yīng)用本發(fā)明所描述的方法，即可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用現(xiàn)場的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。
本發(fā)明通過加速算法，可實(shí)現(xiàn)快速校準(zhǔn)。通過使用發(fā)明內(nèi)容中步驟5.4至步驟5.12的加速算法，可以大大提高校準(zhǔn)的速度。
綜上所述，本發(fā)明所述方法的校準(zhǔn)基于內(nèi)部檢波電路，無需任何測量設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)比較件，因此可降低實(shí)施成本，提高校準(zhǔn)效率；同時(shí)，由于該方法不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和推導(dǎo)，因而可避免中間運(yùn)算所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。
本發(fā)明所述的補(bǔ)償基于捷變衰減器件(器件的具體實(shí)例之一為電調(diào)衰減器，如Agilent HMMC-1015，頻率范圍DC～26.5GHz，衰減范圍2～30dB。選擇原則工作頻帶寬，響應(yīng)速度快，動(dòng)態(tài)范圍大，可重復(fù)性好，穩(wěn)定性高。)，通過捷變衰減器件在調(diào)制通路上對(duì)射頻調(diào)制信號(hào)的幅度進(jìn)行快速的調(diào)整，可以解決無法通過修改波形數(shù)據(jù)進(jìn)行幅度調(diào)整時(shí)，尤其是基帶+正交調(diào)制+倍頻方案下的調(diào)頻頻響校正。
本發(fā)明所述可實(shí)現(xiàn)全通路的頻響校正，由于內(nèi)部檢波電路位于線性調(diào)頻應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)制通路內(nèi)，因此其檢波電壓將反應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)的所有頻響失真因素，所以，基于該檢波電壓所實(shí)現(xiàn)的頻響校準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)全通路的校準(zhǔn)。
本發(fā)明所述可自動(dòng)實(shí)施。由于本發(fā)明所提出的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)的方法是基于內(nèi)部檢波電路的，它不依賴于任何外部測量儀器和標(biāo)準(zhǔn)比較件，因此可以通過發(fā)明內(nèi)容中步驟1至步驟5所描述的算法及校準(zhǔn)軟件，實(shí)現(xiàn)全頻段的自動(dòng)頻響校準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法，其特征在于包括以下步驟
步驟1，將待校準(zhǔn)設(shè)備產(chǎn)生的全頻段的射頻信號(hào)劃分為若干頻段F0～F1、F1～F2、……、FM-2～FM-1、FM-1～FM，分段分別進(jìn)行校準(zhǔn)頻段劃分的計(jì)算公式為M＝[(FM-F0)/B]，其中[]表示取整，F(xiàn)M為終止頻率，F(xiàn)0為起始頻率，B為大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬；
步驟2，在單個(gè)校準(zhǔn)頻段上，確定N+1個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)中的N值；N值取大于且最接近[B/1MHz]的正偶數(shù)；
步驟3，動(dòng)態(tài)獲取對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R；
步驟4，最小載波功率平移及搜索；
步驟5，對(duì)頻點(diǎn)FM逐點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法，其特征在于步驟3所說的動(dòng)態(tài)獲取對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R包括以下步驟
步驟3.1，首先，設(shè)置射頻信號(hào)模塊，使之產(chǎn)生的射頻信號(hào)工作在頻率F1下，在當(dāng)前功率電平P0的基礎(chǔ)上，設(shè)置當(dāng)前的功率電平為(P0+1)；
步驟3.2，先由控制器控制線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生頻率為0的線性調(diào)頻信號(hào)，然后由控制器控制調(diào)制器模塊關(guān)閉脈沖調(diào)制信號(hào)，最后由控制器控制捷變衰減模塊使通路直通并清除通路頻響補(bǔ)償數(shù)據(jù)；
步驟3.3，通過檢波電路，獲取當(dāng)前檢波電壓V1；
步驟3.4，重新設(shè)置當(dāng)前的功率電平為P0；
步驟3.5，先由控制器控制線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生頻率為0的線性調(diào)頻信號(hào)，然后由控制器控制調(diào)制器模塊關(guān)閉脈沖調(diào)制信號(hào)，最后由控制器控制捷變衰減模塊使通路直通并清除通路頻響補(bǔ)償數(shù)據(jù)；
步驟3.6，通過檢波電路，獲取當(dāng)前檢波電壓V0；
步驟3.7，計(jì)算當(dāng)前對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R＝(V1-V0)/((P0+1)-P0)＝(V1-V0)/(P0+1-P0)＝V1-V0。
3.如權(quán)利要求1所述的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法，其特征在于步驟4所說的最小載波功率平移及搜索包括以下步驟
步驟4.1，保持載波頻率為F1，功率電平為P0，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬為0，脈沖調(diào)制為關(guān)狀態(tài)，開環(huán)搜索，使當(dāng)前開環(huán)輸出功率保持在閉環(huán)狀態(tài)的功率電平P0；
步驟4.2，設(shè)置線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊工作在單邊帶工作狀態(tài)，并依次設(shè)置單邊帶信號(hào)為頻率f0、f1、f2、……fN，然后通過檢波電路，獲取對(duì)應(yīng)當(dāng)前單邊帶頻率的檢波電壓v0、v1、v2、……vN；f0、f1、f2、……fN為步驟2中所述的N+1個(gè)校準(zhǔn)頻點(diǎn)；
步驟4.3，檢索記錄的檢波電壓v0、v1、v2、……vN，獲取其最大電壓vx；
步驟4.4，計(jì)算最小載波功率平移數(shù)據(jù)Py＝(vx-V0)/R，R為當(dāng)前對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度，V0為步驟3.6獲取的當(dāng)前檢波電壓；
步驟4.5，設(shè)置當(dāng)前功率電平為(P0+Py)；
步驟4.6，保持載波頻率為F1，功率電平為(P0+Py)，大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制帶寬為0，脈沖調(diào)制為關(guān)狀態(tài)，開環(huán)搜索，使當(dāng)前開環(huán)輸出功率保持在閉環(huán)狀態(tài)的功率電平(P0+Py)。
4.如權(quán)利要求1所述的大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法，其特征在于步驟5所說的對(duì)頻點(diǎn)FM逐點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)包括以下步驟
步驟5.1，初始化最優(yōu)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為種子數(shù)據(jù)Di，Di取使捷變衰減保持為直通的值；
步驟5.2，設(shè)置線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊工作在單邊帶工作狀態(tài)，設(shè)置其單邊帶信號(hào)為頻率f0；
步驟5.3，設(shè)置當(dāng)前點(diǎn)校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器C初值為0；
步驟5.4，若校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器初值為0，則當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D賦值為Di，否則，設(shè)當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D賦值為上次滿足校準(zhǔn)指標(biāo)要求的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)D1，設(shè)置當(dāng)前補(bǔ)償數(shù)據(jù)D進(jìn)相應(yīng)的補(bǔ)償電路，以調(diào)整當(dāng)前的頻響狀態(tài)；
步驟5.5，通過檢波電路，獲取對(duì)應(yīng)當(dāng)前單邊帶頻率f0的檢波電壓Vbb；
步驟5.6，獲取當(dāng)前檢波誤差電壓Vd＝Vbb-V0，V0為步驟3.6獲取的當(dāng)前檢波電壓，若Vd滿足頻響校準(zhǔn)的指標(biāo)要求，則轉(zhuǎn)至步驟5.7，否則，轉(zhuǎn)至步驟5.8；
步驟5.7，記錄當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為D1，同時(shí)將當(dāng)前校準(zhǔn)數(shù)據(jù)寫入非易失性存儲(chǔ)器，供以后補(bǔ)償時(shí)使用，然后轉(zhuǎn)至步驟5.12；
步驟5.8，根據(jù)檢波誤差電壓和步驟3.7獲取的對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R，獲取當(dāng)前的理論補(bǔ)償數(shù)據(jù)差Dd，Dd＝Vd/R；
步驟5.9，若當(dāng)前檢波誤差電壓小于頻響校準(zhǔn)指標(biāo)的3倍，則Dd＝Dd/2；
步驟5.10，暫存當(dāng)前理論補(bǔ)償數(shù)據(jù)為D1，即D1＝D1-Dd；
步驟5.11，當(dāng)前校準(zhǔn)計(jì)數(shù)器C＝C+1，若未超過最大允許校準(zhǔn)次數(shù)，則轉(zhuǎn)至步驟5.4，繼續(xù)對(duì)當(dāng)前單邊帶頻率進(jìn)行校準(zhǔn)，否則轉(zhuǎn)至步驟5.12；
步驟5.12，判斷當(dāng)前載波頻率FM-X上的所有校準(zhǔn)頻點(diǎn)f0、f1、……fN是否均校準(zhǔn)完畢，若沒有校準(zhǔn)完畢，則將其設(shè)置為下一個(gè)單邊帶信號(hào)頻率，并轉(zhuǎn)至步驟5.3繼續(xù)進(jìn)行校準(zhǔn)，否則，則轉(zhuǎn)至步驟5.13；
步驟5.13，校準(zhǔn)完畢，保存所有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，退出校準(zhǔn)。
全文摘要
一種大調(diào)制帶寬線性調(diào)頻信號(hào)頻響校準(zhǔn)方法，涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟1.將待校準(zhǔn)設(shè)備產(chǎn)生的全頻段的射頻信號(hào)劃分為若干頻段F0～F1、F1～F2、…、FM-2～FM-1、FM-1～FM，以便分段校準(zhǔn)；2.在單個(gè)校準(zhǔn)頻段上確定N+1個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)；3.動(dòng)態(tài)獲取對(duì)數(shù)放大動(dòng)態(tài)靈敏度R；4.最小載波功率平移及搜索；5.對(duì)頻點(diǎn)FM逐點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)。本發(fā)明所述方法，基于待校準(zhǔn)設(shè)備的內(nèi)部檢波電路和捷變衰減電路的線性調(diào)頻信號(hào)頻響自動(dòng)校準(zhǔn)和補(bǔ)償，無需額外的測試和校準(zhǔn)設(shè)備，即可自動(dòng)完成頻響校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了用戶應(yīng)用現(xiàn)場的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，同時(shí)，由于檢波電路和捷變衰減電路均位于調(diào)制通道中，因此可以實(shí)現(xiàn)全通路校準(zhǔn)，不只校準(zhǔn)線性調(diào)頻信號(hào)發(fā)生模塊本身的頻響特性。
文檔編號(hào)G01S7/40GK101702018SQ20091021090
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者樊曉騰, 左永鋒, 何攀峰, 劉盛, 時(shí)慧 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所