[发明专利]一种基带信号增益平衡的数字化校准方法

说明书

本发明提出了一种基带信号增益平衡的数字化校准方法，通过本地总线将上位机中存储的任意波数据下载到DDR3内存条中，FPGA控制内存条提取任意波数据，经过成型滤波以及内插处理，送入DA进行数模转换，依靠FPGA内部综合的数字乘法器，提前对基带IQ信号的增益平衡进行校准，将调理通路中增益平衡的调节数字化。本发明在FPGA内部综合乘法器，可以简单地通过提高乘法器的位数来提高增益平衡校准的分辨率；FPGA中数字乘法器的使用不受带宽的限制，在高数据率，大基带带宽的条件下使用不受影响；避免了模拟乘法器的使用，缩短了调理通路，减少了调理通路对基带信号频响、群时延以及非线性失真的影响。

技术领域

本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种基带信号增益平衡的数字化校准方法。

背景技术

随着实验仿真对信号源的需求变化和提高，任意波发生器应运而生，它是区别于传统信号源的一种特殊信号源，它不仅可以模拟更加复杂的任意波信号，而且可以回放实时记录存储的任意波数据，实现更进一步的实时仿真。任意波发生器是基于数字频率合成(DDS)原理，将用户实时产生或者记录存储的任意波数据经过成型滤波、内插等处理送入DA进行数模转换，又经过信号调理、滤波等处理产生任意波信号。

任意波发生器中非常重要的环节就是信号调理技术，就是基带IQ信号要想获得完美的调制性能必须由调理通道对IQ信号进行直流偏置、增益平衡以及正交度调理，使调制器输出的EVM达到最小，其中直流偏置一般在是调理通路中人为加入一定范围，高分辨率的直流调节电路；而正交度是在后端调制器上调节，使调制的两个分量正交；增益平衡的调节是在I和Q的调理通路中分别加入乘法DA或者乘法器，调节各自乘法器的输入使IQ信号之间的幅度相等，实现IQ基带信号的增益平衡的校准。

IQ信号幅度间的不平衡度是影响EVM的关键所在，如图1所示，曲线1是IQ幅度平衡时的理想情况，曲线2是IQ幅度不平衡时(图中I的幅度大于Q的幅度)的情况，曲线3是由于IQ幅度的不平衡引入的调制误差(EVM)。可以看出，IQ幅度的不平衡直接影响了最终的调制误差，而且不平衡度越严重，EVM越差，需要对IQ进行增益平衡的校准，使IQ的幅度重新相等，获得理想的EVM。

传统的方法是在调理通路中加入乘法器，通过调节乘法器的输入端调节IQ的幅度，按照上面的例子，I的幅度大于Q的幅度，如图2所示，通过调节I路的乘法器来降低I信号的幅度，

I_OUT＝I_IN×a

控制增益调节电路，降低a的值，来减少I信号的幅度，最终使I_OUT＝Q_OUT。上述方法实现起来比较简单，但是要注意以下三个问题：

第一，增益平衡调节的分辨率。分辨率越小，表示所能调节的增益平衡越精准。在乘法器具有很高的灵敏度下，分辨率主要取决于增益调节电路的输出，也就是a的值，假设可以改变a的值的最小步进为Δ，那么上述电路的分辨率为：

当

当

当

所以要达到高的分辨率，对增益调节电路的设计尤为重要。

第二，乘法器的带宽。乘法器作为一种模拟芯片都是有一定保证频响以及非线性失真的频率范围，所以必须根据基带信号的带宽来选择乘法器，通常为了保证通路的频响和非线性失真，所选的乘法器要大于所选的基带带宽。这样一来，随着基带信号的带宽提升，对乘法器的带宽要求更加苛刻，乘法器的价格随着带宽的提高也是变得昂贵。

第三，通路中加入乘法器实际上一定程度上延长了调理通路。即使乘法器的带宽以及非线性失真指标非常好，都会对信号的频响、群时延以及非线性失真等产生一定的影响，随着基带信号带宽的提高，信号非常敏感，对布线以及阻抗的匹配要求越严格，越短的调理通路，越有利于减少对信号的频响、群时延以及非线性失真的影响。