[发明专利]一种面向相参矢量信号产生系统的时延校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于相参信号产生系统校准技术领域，更为具体地讲，涉及一种面向相参矢量信号产生系统的通道间时延精确校准装置及方法。

背景技术

相参矢量信号产生系统是一种多通道射频相参信号产生系统，该系统具有多个射频信号输出通道，可产生多路相参射频信号，各路信号的频率一致、相位相参、时延和幅度可控；相参矢量信号产生系统可产生各种类型的相参信号，如相参数字调制信号、相参雷达脉冲调制信号、甚至是相参噪声信号等。相参矢量信号产生系统应用范围广，可用于无线通信系统MIMO技术测试和相控阵雷达系统接收机性能评估等。

相参矢量信号产生系统校准的目的是要精确测量并补偿多路相参信号之间的幅度差、相位差和时延等误差，使相参矢量信号产生系统输出频率、幅度、相位完全一致的多路射频相参信号。

相参矢量信号产生系统时延校准时，往往首先控制该系统产生多路相参脉冲调制信号，并利用高采样率示波器幅度解调功能测量各路信号间的时延，由于多路信号中的噪声、多路信号间的一致性、示波器测量误差等因素，导致这种测量方法的测量精度有限：以40GHz高采样率示波器为例，当不启用测量平均时，其测量误差＞20ps；即使启用示波器中的平均功能，且平均次数＞256次，其时延测量误差仍然大于5ps。

另外，也可以采用相参信号互相关运算测量相参信号的时延差，但受示波器采样率等限制，以40GHz高采样率示波器为例，该方法的测量误差＞12.5ps，且运算量大。

随着相参信号调制带宽的增长，上述时延测量误差对相参矢量信号产生系统相参特性的影响越来越严重，以QPSK信号为例，符号率为100MHz时，±5ps的时延测量误差导致约±0.3°的相参角度偏离；而当符号率提高到1GHz时，±5ps的时延测量误差导致约±3°的相参角度偏离，上述时延测量误差严重影响了高符号率、高带宽信号的相参特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种面向相参矢量信号产生系统的时延校准装置及方法，可精确测量相参矢量信号产生系统多路射频输出信号间的时延。

为实现上述发明目的，本发明一种面向相参矢量信号产生系统的时延校准装置，其特征在于，包括：一高采样率示波器、一待校准的相参矢量信号产生系统；

其中，所述的相参矢量信号产生系统的多路射频相参信号输出端口1接高采样率示波器的CH1端口，作为参考通道；其余多路射频相参信号输出端口2-4依次接高采样率示波器的CH2至CH4端口；相参矢量信号产生系统的同步脉冲输出端口接高采样率示波器的AUX IN端口，并作为高采样率示波器的触发信号来源；

通过控制相参矢量信号产生系统输出多路相参步进调频信号，控制该信号的中心频率、幅度、带宽、脉冲宽度和重复周期；以高采样率示波器CH1为参考通道，首先利用示波器自身的脉冲间时延测量功能，测量CH2、CH3、CH4和CH1间的相参步进调频信号包络间的时延，控制相参矢量信号产生系统对这些时延进行修正并再次输出相参步进调频信号，利用高采样率示波器分别测量相参步进调频信号ON段的T/4和3T/4两个位置处各相参步进调频信号和参考通道CH1内信号间的相位差，而后利用相位差和时延的关系，计算得到各路相参信号输出通道间的精确时延，并控制相参矢量信号产生系统对各路相参信号输出通道和通道CH1间的时延做补偿，从而消除相参矢量信号产生系统的各路相参信号输出通道的时延差，实现相参矢量信号产生系统时延精确校准的目标。

本发明还提供了一种利用该时延校准装置进行时延精确校准的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、设置相参矢量信号产生系统的载波频率F_c和输出幅度A_o，控制相参矢量信号产生系统产生多路相参步进调频信号，设置相参步进调频信号的步进阶数为2，步进频率间隔Δf，脉冲周期T和重复周期P，相参步进调频信号ON段的瞬时频率f(t)和时间t的关系为；

其中，f_c为相参步进调频信号的中心频率，Δf为频率步进间隔；

(2)、启用高采样率示波器的包络解调或幅度解调功能，对各路相参步进调频信号做包络解调分析；

(3)、利用高采样率示波器沿到沿时间测量功能，分别测量各路相参步进调频信号包络与CH1间信号包络的时延，记为D_ci,i＝2，3，4，分别代表通道CH2、CH3、CH4和参考通道CH1间的时延；