[发明专利]一种宽频带高精度接收机的功率校准装置及方法

权利要求书

1.一种宽频带高精度接收机的校准装置，其特征在于：包括高精度功率计和宽频带高精度接收机；

其中，高精度功率计，被配置为用于为宽频带高精度接收机提供外部校准的稳定的射频单音和调制信号，射频信号通过切换通道模块进入宽频带高精度接收机的射频接收单元中；

宽频带高精度接收机，包括射频接收单元、中频信号处理单元和主控控制测试单元；

射频接收单元，包括8个射频接收通道处理模块、高性能本振阵列模块、信号通路切换处理模块和射频辅助控制模块；

射频接收通道处理模块，被配置为用于进行射频信号的信号放大、滤波处理，结合高性能本振阵列模块进行变频处理；

高性能本振阵列模块，被配置为用于提供高精度稳定的高频可变点频信号，支持射频接收通道处理模块进行下变频处理；

信号通路切换处理模块，被配置为用于进行下变频后的射频模拟信号进行并串切换传输工作；

射频辅助控制模块，被配置为用于为主控控制测试单元提供一个控制测试接口，包括对前端射频通道的选择、通道衰减器的控制及相关控制状态、测试数据的反馈；

射频接收单元主要进行射频信号的前端接收处理，每一路射频信号都是通过射频接收通道处理模块进行信号放大、滤波处理，然后和高性能本振阵列模块进行混频处理，将信号转换成低频信号，并进行滤波处理，进入信号通路切换处理模块，通过高速串线总线传输至中频信号处理单元；

中频信号处理单元，包括模数转换模块、中频信号处理模块和中频辅助控制模块；

模数转换模块，被配置为用于进行模拟信号与数字信号的转换处理；

中频信号处理模块，被配置为用于对模数转换后的数据进行数字滤波、变换和插值，然后进行信号功率计算和频谱计算；

中频辅助控制模块，被配置为用于为主控控制测试单元提供一个控制测试接口，包括对信号计算参数的设置及相关控制状态、测试数据的反馈；

中频信号处理单元接收到射频接收单元传输过来的模拟信号后，首先通过模数转换模块进行模拟信号与数字信号的转换处理工作，然后通过中频信号处理模块对每一路信号进行数字采样、插值和滤波处理，然后进行相关的功率计算和频谱计算；

主控控制测试单元，包括功率测试模块和校准模块；

功率测试模块，被配置为用于通过光口分别配置射频接收单元和中频信号处理单元相关的控制初始化参数，然后通过主控控制接口获取对应通道的中频信号处理单元处理后的数据样点值，然后进行功率值的计算分析处理；

校准模块，为该装置的核心模块，被配置为用于对功率测试模块处理后的结果值和当前功率预期值进行处理，生成校准文件，该校准文件中包含当前通道的衰减器补偿值和频响补偿值参数；其中，当前功率预期值由校准模块配置，并通过GPIB线或者LAN口控制高精度功率计的功率电平参数及频点参数，在校准模块中主要进行三类参数的校准补偿处理，分别为衰减器校准、接收机频响校准和定标值校准；

其中，衰减器校准的具体校准步骤如下：

步骤S11：通过校准模块的控制方式初始化高精度功率计和宽频带高精度接收机；

步骤S12：切换宽频带高精度接收机进入校准模式，并初始化射频接收单元、中频信号处理单元及校准模块待校准参数，其中，校准模块待校准参数包括校准通道、校准频率范围和校准频率步进；

步骤S13：获取当前频率范围偏移值Freq.Offset，判断频率范围Freq_Start+Freq.Offset是否大于频率范围上限Freq_End；

若：判断结果是Freq_Start+Freq.Offset大于频率范围上限Freq_End，则直接进入步骤S17；

或判断结果是Freq_Start+Freq.Offset小于或者等于频率范围上限Freq_End，则执行步骤S14；

步骤S14：将高精度功率计和宽频带高精度接收机的频点Freq_Start，重新设置为Freq_Start+Freq.Offset；

步骤S15：设置宽频带高精度接收机的衰减器为0dB+Att.Offset，并判断0dB+Att.Offset是否大于Att.MAX dB；

若：判断结果是0dB+Att.Offset大于Att.MAX dB，则将Freq.Offset调整为Freq.Offset+Freq.Step，返回步骤S13；

或判断结果是0dB+Att.Offset小于或者等于Att.MAX dB，则执行步骤S16；

步骤S16：结合功率测试模块，计算当前频率、衰减量下的相对功率值Att.DeltValue，并保存到校准文件中，然后，调整衰减步进量值增加Att.Step dB，即Att.Offset+Att.StepdB，继续执行步骤S15；

步骤S17：保存相关的校准数据，完成宽频带高精度接收机的衰减器校准；

接收机频响校准的具体校准步骤如下：

步骤S21：通过校准模块的控制方式初始化高精度功率计和宽频带高精度接收机；

步骤S22：切换宽频带高精度接收机进入校准模式，并初始化射频接收单元、中频信号处理单元及校准模块待校准参数，其中，校准模块待校准参数包括校准通道、校准频率范围和校准频率步进；

步骤S23：获取当前频率范围偏移值Freq.Offset，判断频率范围Freq_Start+Freq.Offset是否大于频率范围上限Freq_End；

若：判断结果是Freq_Start+Freq.Offset大于频率范围上限Freq_End，则直接进入步骤S28；

或判断结果是Freq_Start+Freq.Offset小于或者等于频率范围上限Freq_End，则执行步骤S24；

步骤S24：使用当前频率步进值Freq.Step；

步骤S25：重新设置高精度功率计和宽频带高精度接收机的频点为Freq_Start+Freq.Offset+Freq.Step；

步骤S26：结合功率测试模块，计算当前频率的频响校准参数Freq.ResonpseValue值，并计算当前的一次方差误差值Freq.DeltErr，判断当前的一次方差误差值Freq.DeltErr是否小于预先设定的期望值Freq.DeltErrExt；

若：判断结果是当前的一次方差误差值Freq.DeltErr小于预先设定的期望值Freq.DeltErrExt，则更新自动频率步进值为Freq.Step+Freq.DeltStep，同时更新当前的频率偏移值为Freq.Offset+Freq.Step，并保存频响校准参数Freq.ResonpseValue到校准文件中，并跳转到步骤S23；

或判断结果是当前的一次方差误差值Freq.DeltErr大于或者等于预先设定的期望值Freq.DeltErrExt，则执行S27；

步骤S27：继续判断步骤S26中的一次方差误差值Freq.DeltErr是否小于设定的最小步进值Freq.MinStep；

若：判断结果是当前的一次方差误差值Freq.DeltErr小于设定的最小步进值Freq.MinStep，则更新自动频率步进值为Freq.Step+Freq.DeltStep，同时更新当前的频率偏移值为Freq.Offset+Freq.Step，并保存频响校准参数Freq.ResonpseValue到校准文件中，并跳转到步骤S23；

或判断结果是当前的一次方差误差值Freq.DeltErr大于或者等于设定的最小步进值Freq.MinStep，则更新自动频率步进值为Freq.Step-Freq.DeltStep，并跳转到步骤S24；

步骤S28：保存相关的校准数据，完成宽频带高精度接收机的接收机频响校准；

定标值校准的具体校准步骤如下：

当完成衰减器和频响曲线补偿后，由于衰减器和频响曲线都是相对校准方式来校准的，则需要再进行一次绝对定标值的补偿处理，一旦完成补偿参数后，直接保存到校准文件中。

2.一种宽频带高精度接收机的校准方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种宽频带高精度接收机的校准装置，包括衰减器校准、接收机频响校准和定标值校准；

其中，衰减器校准的具体校准步骤如下：

步骤S11：通过校准模块的控制方式初始化高精度功率计和宽频带高精度接收机；

步骤S12：切换宽频带高精度接收机进入校准模式，并初始化射频接收单元、中频信号处理单元及校准模块待校准参数，其中，校准模块待校准参数包括校准通道、校准频率范围和校准频率步进；

步骤S13：获取当前频率范围偏移值Freq.Offset，判断频率范围Freq_Start+Freq.Offset是否大于频率范围上限Freq_End；

若：判断结果是Freq_Start+Freq.Offset大于频率范围上限Freq_End，则直接进入步骤S17；

或判断结果是Freq_Start+Freq.Offset小于或者等于频率范围上限Freq_End，则执行步骤S14；

步骤S14：将高精度功率计和宽频带高精度接收机的频点Freq_Start，重新设置为Freq_Start+Freq.Offset；

步骤S15：设置宽频带高精度接收机的衰减器为0dB+Att.Offset，并判断0dB+Att.Offset是否大于Att.MAX dB；

若：判断结果是0dB+Att.Offset大于Att.MAX dB，则将Freq.Offset调整为Freq.Offset+Freq.Step，返回步骤S13；

或判断结果是0dB+Att.Offset小于或者等于Att.MAX dB，则执行步骤S16；

步骤S16：结合功率测试模块，计算当前频率、衰减量下的相对功率值Att.DeltValue，并保存到校准文件中，然后，调整衰减步进量值增加Att.Step dB，即Att.Offset+Att.StepdB，继续执行步骤S15；

步骤S17：保存相关的校准数据，完成宽频带高精度接收机的衰减器校准；

接收机频响校准的具体校准步骤如下：

步骤S21：通过校准模块的控制方式初始化高精度功率计和宽频带高精度接收机；

步骤S22：切换宽频带高精度接收机进入校准模式，并初始化射频接收单元、中频信号处理单元及校准模块待校准参数，其中，校准模块待校准参数包括校准通道、校准频率范围和校准频率步进；

步骤S23：获取当前频率范围偏移值Freq.Offset，判断频率范围Freq_Start+Freq.Offset 是否大于频率范围上限Freq_End；

若：判断结果是Freq_Start+Freq.Offset大于频率范围上限Freq_End，则直接进入步骤S28；

或判断结果是Freq_Start+Freq.Offset小于或者等于频率范围上限Freq_End，则执行步骤S24；

步骤S24：使用当前频率步进值Freq.Step；

步骤S25：重新设置高精度功率计和宽频带高精度接收机的频点为Freq_Start+Freq.Offset+Freq.Step；

步骤S26：结合功率测试模块，计算当前频率的频响校准参数Freq.ResonpseValue值，并计算当前的一次方差误差值Freq.DeltErr，判断当前的一次方差误差值Freq.DeltErr是否小于预先设定的期望值Freq.DeltErrExt；

若：判断结果是当前的一次方差误差值Freq.DeltErr小于预先设定的期望值Freq.DeltErrExt，则更新自动频率步进值为Freq.Step+Freq.DeltStep，同时更新当前的频率偏移值为Freq.Offset+Freq.Step，并保存频响校准参数Freq.ResonpseValue到校准文件中，并跳转到步骤S23；

或判断结果是当前的一次方差误差值Freq.DeltErr大于或者等于预先设定的期望值Freq.DeltErrExt，则执行S27；

步骤S27：继续判断步骤S26中的一次方差误差值Freq.DeltErr是否小于设定的最小步进值Freq.MinStep；

若：判断结果是当前的一次方差误差值Freq.DeltErr小于设定的最小步进值Freq.MinStep，则更新自动频率步进值为Freq.Step+Freq.DeltStep，同时更新当前的频率偏移值为Freq.Offset+Freq.Step，并保存频响校准参数Freq.ResonpseValue到校准文件中，并跳转到步骤S23；

或判断结果是当前的一次方差误差值Freq.DeltErr大于或者等于设定的最小步进值Freq.MinStep，则更新自动频率步进值为Freq.Step-Freq.DeltStep，并跳转到步骤S24；

步骤S28：保存相关的校准数据，完成宽频带高精度接收机的接收机频响校准；

定标值校准的具体校准步骤如下：

当完成衰减器和频响曲线补偿后，由于衰减器和频响曲线都是相对校准方式来校准的，则需要再进行一次绝对定标值的补偿处理，一旦完成补偿参数后，直接保存到校准文件中；

经过以上校准处理后，校准模块会生成一些校准文件，当宽频带高精度接收机启动后会根据当前频点信息从校准文件中获取补偿值；具体是通过比较样本点，依照线性插值方式取出当前频点的衰减器补偿值和频响值，然后再结合定标值，最终补偿到实际显示值上，完成校准模块的显示补偿过程。