專利名稱：一種測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字中頻接收機和軟件無線電理論，特別涉及一種測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)的測試方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，數(shù)字中頻接收機中模數(shù)轉(zhuǎn)換是一個很重要的環(huán)節(jié)，ADC性能好壞關(guān)系到整個接收機的性能，所以對于數(shù)字信號指標(biāo)(如無寄生動態(tài)范圍(SFDR)，信噪比(SNR)Jf號與噪聲和失真比(SINAD)，轉(zhuǎn)換位數(shù)，轉(zhuǎn)換速率)的測試是非常有意義的。通過測試數(shù)字接收機中ADC主要性能指標(biāo)，可為整個接收機系統(tǒng)的檢測性能，動態(tài)范圍，靈敏度等主要指標(biāo)帶來參考價值，通過對數(shù)字接收機單機上ADC性能的測試可為硬件電路設(shè)計師對印制板的抗電磁干擾的優(yōu)劣提供參考。 現(xiàn)有測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)的測試系統(tǒng)存在測試指標(biāo)不準(zhǔn)確的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的應(yīng)用于數(shù)字接收機，提出一種測試數(shù)字接收機中模擬信號經(jīng)過ADC后的主要性能指標(biāo)技術(shù)的測試系統(tǒng),本發(fā)明解決了接收機整機性能測試的問題,為產(chǎn)品設(shè)計師快速，準(zhǔn)確的對接收機整機設(shè)計中問題進(jìn)行定位提供重要參考等有益效果，該技術(shù)實現(xiàn)簡單，通用性強，此測試方法可適應(yīng)于任意型號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明為解決其技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，包括—個相噪特性滿足預(yù)設(shè)要求的第一信號源作為其采樣時鐘源，一個有相噪特性滿足預(yù)設(shè)要求的第二信號源作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬輸入信號，并且第一和第二信號源的輸入頻率及幅度均可調(diào)；經(jīng)前置放大器放大的模擬輸入信號與經(jīng)時鐘電路轉(zhuǎn)換后的采樣時鐘輸入信號一同通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號后的數(shù)據(jù)采集模塊，其為邏輯分析儀或FPGA自帶的數(shù)字采集模塊，若通過FPGA自帶的數(shù)字采集模塊采集數(shù)據(jù)中取有用點數(shù)的數(shù)據(jù)存儲在FPGA的RAM里，數(shù)據(jù)導(dǎo)出成dat文件后導(dǎo)入到測試程序里得出測試結(jié)果，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號后端未設(shè)置數(shù)字采集硬件，或通過邏輯分析儀此類的數(shù)據(jù)采集測試儀器讀出有用點數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)導(dǎo)出成dat文件后導(dǎo)入到測試程序里得出測試結(jié)果。依照本發(fā)明較佳實施例所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，所述提供給接收機的輸入信號的信號源需通過一個帶通濾波器。依照本發(fā)明較佳實施例所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，所述第一信號源和第二信號源的源信號相參。依照本發(fā)明較佳實施例所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，所述進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入信號的最大幅度要比滿幅度減少ldB。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，采集到的數(shù)據(jù)以dat文件格式保存下來后，對數(shù)字信號進(jìn)行頻域FFT處理。依照本發(fā)明較佳實施例所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，截取數(shù)字信號的一段數(shù)據(jù)對有限點數(shù)的數(shù)據(jù)做頻域處理。依照本發(fā)明較佳實施例所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，所述測試方法還包含窗函數(shù)的處理過程，使用漢寧窗使窗函數(shù)與輸入信號的周期匹配。依照本發(fā)明較佳實施例所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，所述測試方法可對連續(xù)信號和/或離散數(shù)字信號進(jìn)行能量譜分析。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果本發(fā)明是一種可用于測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器性能指標(biāo)的技術(shù)，由于本技術(shù)可通過上述的硬件平臺采集數(shù)據(jù)，再把數(shù)據(jù)導(dǎo)入測試軟件中得出測試結(jié)果。整個測試算法都是用計算機 的軟件測試完成，不需要額外的硬件，測試方法通用性強，可靠性高，試用的場所多。該發(fā)明能提供給產(chǎn)品設(shè)計師該產(chǎn)品性能的指標(biāo)參考及快速，準(zhǔn)確的對接收機整機設(shè)計中問題進(jìn)行定位。


附圖為本發(fā)明具體實施例ADC性能測試的硬件平臺搭建框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉一具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見圖1，一種測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的方法，其特征在于，用一個有極好相噪特性的第一信號源作為采樣時鐘源1，用一個有極好相噪特性的第二信號源作為模擬輸入信號2，所述第一和第二信號源的輸入頻率及幅度均可調(diào)，經(jīng)前置放大器3放大的模擬輸入信號與經(jīng)時鐘電路4轉(zhuǎn)換后的采樣時鐘輸入信號一同通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 5轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該數(shù)字信號與經(jīng)時鐘電路4轉(zhuǎn)換后的另一路采樣時鐘輸入信號一同通過邏輯模塊6采集，或傳輸給數(shù)字中頻接收機7的數(shù)字采集模塊8。數(shù)字采集模塊8經(jīng)USB線纜9傳輸?shù)接嬎銠C10中進(jìn)行ADC性能分析。評估ADC性能的一個通用方法是正弦波曲線擬合。如果輸入信號是純正弦波，且ADC理想，就可產(chǎn)生某種理想圖形。一般來說，通過ADC的實際輸出圖形與理想情況下的圖形不同，由于噪聲一直存在，編碼電平轉(zhuǎn)換也有某些不確定性。為了減小這種不確定性，就需要大量的數(shù)據(jù)點。假設(shè)噪聲具有零均值且正態(tài)分布，就可以計算出估計精度。數(shù)據(jù)記錄是從具有特定參數(shù)的連續(xù)波中錄取的并作以下規(guī)定I、用有極好相噪的源作為信號和時鐘的輸入測試硬件平臺主要基于需要測試的ADC器件的硬件電路，用一個有極好相噪特性的晶振或信號源作為采樣時鐘源1，用一臺有極好相噪特性的信號源作為模擬輸入信號2，此源的輸入頻率及幅度均可調(diào)，如使用兩臺信號源需保證兩臺信號源產(chǎn)生的源信號相參。用兩臺相噪極好的源做為模數(shù)轉(zhuǎn)換器5的時鐘源輸入和信號源輸入，提供給接收機的輸入信號的源需經(jīng)過一個帶通濾波器。采樣時鐘的通路中，不應(yīng)有邏輯門電路，時鐘邊緣上如果有抖動會引起采數(shù)據(jù)時的偏差，使實際采樣的電平值除了與真實值之間存在量化誤差以外還有相位抖動誤差。特別是，當(dāng)時鐘信號頻率值越高，抖動存在時，采樣出來的數(shù)據(jù)偏離真實值就越大。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號如經(jīng)過FPGA可用FPGA自帶的數(shù)據(jù)觀測采集軟件將有用點數(shù)的數(shù)字信號存儲在FPGA的RAM里，若無硬件采集設(shè)備可用數(shù)據(jù)采集儀器采集大量點數(shù)的數(shù)字信號并存儲。2、輸入信號的最大幅度要比滿幅度減少IdB輸入線性系統(tǒng)在小信號時的功率增益G=Po/Pi為常數(shù)，信號大到一定程度系統(tǒng)開始飽和(功率Po開始壓縮)，信號功率將不會成線性的增加，即功率增益G’ =Po/Pi開始壓縮，存在一個IdB增益壓縮點。因此進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器5最大信號輸入功率應(yīng)比滿幅度小于IdB測試。3、對數(shù)字信號做有效點數(shù)的FFT加窗處理在實際情況中不可能對無限點的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，輸入信號必須對其時域上 的長度有所約束，即截取輸入信號的一段數(shù)據(jù)對有限點數(shù)的數(shù)據(jù)做頻域處理。由于取樣效應(yīng)變成周期性，輸出信號的頻譜也是周期性的。輸入信號相對于N始終是周期性的，如果窗函數(shù)與信號的周期不匹配的話，那么輸入信號將不再是一個連續(xù)的正弦波，而是被分裂成許多不連續(xù)的段，其結(jié)果是在頻域上存在很多虛假的譜弦。為了減小不連續(xù)性甚至是消除。此處用特殊窗來代替簡單的矩形窗。特殊窗的旁瓣比矩形窗低，有許多不同種類的窗函數(shù)可以來降低不連續(xù)性，評估窗函數(shù)性能的一種方法就是測量主瓣寬度和旁瓣電平。對于接收機而言，低旁瓣意味這可以獲得高的動態(tài)范圍，而寬的主瓣會使頻率分辨率變差。所以窗函數(shù)的選擇通常是在頻率分辨率和動態(tài)范圍之間進(jìn)行折中考慮。此處測試程序選擇的是漢寧窗，可以達(dá)到比較理想的效果。整個信號加窗處理后，通過窗函數(shù)邊緣的平滑性，可消除不匹配問題。雖然主信號的能量有所衰減，但整個噪聲功率也有所下降。用FFT處理輸入信號的優(yōu)點是，計算量少，利于實時處理，實用性強，可以適用與任何數(shù)據(jù)點的采集。4、信號的能量譜分析 能量譜和功率譜表示信號的能量和功率密度在頻域中隨頻率的變化情況，它對研究信號的能量(或功率)的分布，決定信號所占有的頻帶等問題有著重要的作用。由連續(xù)信號的能量譜和功率譜的理論，這個同時也可以運用與離散數(shù)字信號，可以知道在時域內(nèi)信號的能量等效于在頻域內(nèi)信號的能量，即信號經(jīng)過離散的傅里葉變化后，其總能量保持不變，這是符合能量守恒定律的?，F(xiàn)在做如下的數(shù)學(xué)分析，由連續(xù)信號f(t)的能量關(guān)系，信號的能量為
權(quán)利要求
1.一種測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，其特征在于，包括 一個相噪特性滿足預(yù)設(shè)要求的第一信號源作為其采樣時鐘源，一個有相噪特性滿足預(yù)設(shè)要求的第二信號源作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的模擬輸入信號，并且第一和第二信號源的輸入頻率及幅度均可調(diào)； 經(jīng)前置放大器放大的模擬輸入信號與經(jīng)時鐘電路轉(zhuǎn)換后的采樣時鐘輸入信號一同通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號后的數(shù)據(jù)采集模塊，其為邏輯分析儀或FPGA自帶的數(shù)字采集模塊，若通過FPGA自帶的數(shù)字采集模塊采集數(shù)據(jù)中取有用點數(shù)的數(shù)據(jù)存儲在FPGA的RAM里，數(shù)據(jù)導(dǎo)出成dat文件后導(dǎo)入到測試程序里得出測試結(jié)果，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號后端未設(shè)置數(shù)字采集硬件，或通過邏輯分析儀此類的數(shù)據(jù)采集測試儀器讀出有用點數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)導(dǎo)出成dat文件后導(dǎo)入到測試程序里得出測試結(jié)果。
2.如權(quán)利要求I所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，其特征在于，所述提供給接收機的輸入信號的信號源需通過一個帶通濾波器。
3.如權(quán)利要求I所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，其特征在于，所述第一信號源和第二信號源的源信號相參。
4.如權(quán)利要求I所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，其特征在于，所述進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入信號的最大幅度要比滿幅度減少ldB。
5.如權(quán)利要求4所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，其特征在于，采集到的數(shù)據(jù)以dat文件格式保存下來后，對數(shù)字信號進(jìn)行頻域FFT處理。
6.如權(quán)利要求5所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，其特征在于，截取數(shù)字信號的一段數(shù)據(jù)對有限點數(shù)的數(shù)據(jù)做頻域處理。
7.如權(quán)利要求I所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，其特征在于，所述測試方法還包含窗函數(shù)的處理過程，使用漢寧窗使窗函數(shù)與輸入信號的周期匹配。
8.如權(quán)利要求I所述的測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的測試方法，其特征在于，所述測試方法可對連續(xù)信號和/或離散數(shù)字信號進(jìn)行能量譜分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測試模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)的方法，用一個有極好相噪特性的第一信號源作為采樣時鐘源，用一個有極好相噪特性的第二信號源作為模擬輸入信號，第一和第二信號源的輸入頻率及幅度均可調(diào)，經(jīng)前置放大器放大的模擬輸入信號與經(jīng)時鐘電路轉(zhuǎn)換后的采樣時鐘輸入信號一同通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該數(shù)字信號與經(jīng)時鐘電路轉(zhuǎn)換后的另一路采樣時鐘輸入信號一同通過邏輯模塊傳輸給數(shù)字采集模塊或邏輯分析儀。通過測試數(shù)字接收機中ADC主要性能指標(biāo)，可為整個接收機系統(tǒng)的檢測性能、動態(tài)范圍、靈敏度等主要指標(biāo)帶來參考價值，為產(chǎn)品設(shè)計師快速、準(zhǔn)確的對接收機整機設(shè)計中問題進(jìn)行定位提供重要參考等有益效果。
文檔編號H03M1/10GK102868402SQ201210349428
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者張喆, 姚崇斌 申請人:上海航天測控通信研究所