CN105187137A - 一种宽带阵列通道自动化标校系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种宽带阵列通道自动化标校系统，应用于该系统的设备包括标校站、接收阵列通道、接收信号处理机、发射阵列通道、发射信号处理机。系统分为接收阵列通道自动化标校单元和发射阵列通道自动化标校单元两部分。接收阵列通道自动化标校单元由标校站产生1路标校信号，由接收阵列通道后端接收信号处理机接收。发射阵列通道自动化标校单元由发射阵列通道后端发射信号处理机产生每个通道各自独立的标校信号发射出去，由标校站接收。与现有技术相比，本发明需要的测试环境要求简单，搭建容易；能够很好的解决宽带阵列通道的自动化标校问题；本发明设计自动化测试流程，兼容性高，可复用于其它宽带阵列通道的测试。

Description

一种宽带阵列通道自动化标校系统

技术领域

本发明涉及宽带阵列通道的标校领域，具体是一种宽带接收阵列通道和宽带发射阵列通道自动化标校系统。

背景技术

宽带通道能够提供更大的通信容量，支持更高的通信传输速率。利用收发阵列可以实现多通道信号合成，有效提高接收信号信噪比。宽带阵列在波束合成时存在两个问题：1)阵列通道合成之前需要完成每个通道的标校，得到各个通道的幅频响应、相频响应和延迟，从而计算得到各个通道对应的均衡器，实现各个通道经过均衡后的相对幅频响应、相频响应和延迟相同，才能实现各通道信号同相叠加；2)对于宽带通道来说，难以保证整个通带都是平坦的，因此仅对某个频点进行标定不能代表整个通带的响应。为了得到完整的通带响应，需要对整个通带进行逐频点扫描。为了实现宽带收发阵列的信号合成，需要得到每个通道在整个通带内的频率响应。

常用的多通道标校方法主要针对窄带系统设计。对于该类系统，由于带宽相对较窄，一般是通过对中心频点位置处的幅频、相频和延迟进行标校，并用标校完的结果来表征整个通带的频率响应。这种方法对于宽带系统来说，由于宽带通道带内本身的不平坦，仅用单频点标校无法得到有效的均衡器，这样多通道信号无法合成。而逐频点标校没有自动化的测试方法，会导致标校的过程过于繁琐，标校时间过长，对于阵列通道来说问题更是严重。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中逐频点标校没有自动化的检测方法导致标校过程繁琐的缺陷，提供一种宽带阵列通道自动化标校系统来解决上述问题。

本发明是通过以下技术方案来解决上述技术问题的：

一种宽带阵列通道自动化标校系统，应用于宽带阵列通道自动化标校系统的设备包括标校站、接收阵列通道、接收阵列通道后端的接收信号处理机、发射阵列通道、发射阵列通道后端的发射信号处理机；所述标校系统在对宽带阵列通道进行标校时包括接收阵列通道自动化标校和发射阵列通道自动化标校两部分；所述接收阵列通道自动化标校由标校站产生1路标校信号，由接收阵列通道后端接收信号处理机接收标校信号；所述发射阵列通道自动化标校由发射阵列通道后端发射信号处理机产生每个通道各自独立的标校信号通过各发射通道发射出去，由标校站接收标校信号。

进一步的，所述设备还包括一台PC机，所述PC机内安装有主控模块；所述标校站与所述接收信号处理机、发射信号处理机同时置于测试状态；所述主控模块启动标校流程后，自动切换标校信号频点完成宽带阵列通道扫描、标校。

进一步的，所述接收阵列通道的自动化标校的方法包括以下步骤：

1)初始化标校频率字：i＝0，f_i＝-BW/2；

2)主控模块将频率字f_i发送给标校站，i++,f_i＝-BW/2+i△f；

3)标校站接收到频率字f_i后：

(a)将窄带线性调频信号调制到频率f_i上；

(b)发送确认接收指令给主控模块；

4)主控模块接收标校站的确认接收指令后，将频率字-f_i发送给接收信号处理机；

5)接收信号处理机接收到频率字-f_i之后：

(a)发送确认接收指令给主控模块；

(b)将每个接收通道接收到的标校信号调制到频率-f_i上；

(c)等待1ms后，接收信号处理机将每个接收通道接收信号同时与本地保存的标校信号进行匹配滤波，根据匹配滤波结果计算每个通道的幅度、延迟；

6)接收信号处理机将计算得到各个通道的幅度、延迟信息打包后回传给主控模块；

7)主控模块确认接收无误后，将频率字修改为f_i+1，返回到步骤2)，执行步骤2)-7)直至完成整个频段的扫描；

8)主控模块将频率字修改为0频后，返回执行步骤2)、3)、4)、5)(a)、5)(b)，计算每个通道的相位，并将每个通道的相位打包回传给主控模块；

9)主控模块得到每个通道的幅频响应和相频响应，以及通道间延迟，完成接收阵列通道标校。

进一步的，所述发射阵列通道的自动化标校的方法包括以下步骤：

1)初始化标校频率字：i＝0，f_i＝-BW/2；

2)主控模块将频率字f_i发送给发射信号处理机；i++,f_i＝-BW/2+i△f；

3)发射信号处理机接收到频率f_i字后：

(a)向主控模块发送确认接收指令信息；

(b)将N个通道对应的窄带QPSK信号都调制到频率f_i上，每个通道对应的QPSK符号序列不同；

(c)在统一基准时钟下轮流发送每个通道的窄带QPSK信号；

4)主控模块接收到发射信号处理机的确认指令后，将频率字-f_i发送给标校站；

5)标校站接收到频率字f_i之后：

(a)发送确认收到指令给主控模块；

(b)将接收到的标校信号调制到频率-f_i上；

(c)等待1ms后，将接收信号同时与本地保存的N路QPSK信号进行并行匹配滤波，计算每个通道的幅度、延迟；

6)标校站将计算得到的各个通道的幅度、延迟信息打包后回传给主控模块；

7)主控模块确认接收无误后，将频率字修改为f_i+1，返回执行步骤2)-7)，直至完成整个频段的扫描；

8)主控模块将频率字修改为0频后，返回执行步骤2)、3)、4)、5)(a)和5)(b)，计算每个通道的相位，并将每个通道的相位打包回传给主控模块；

9)主控模块得到每个通道的幅频响应和相频响应，以及通道间延迟，完成发射阵列通道标校。

优选的，所述接收阵列通道的自动化标校方法中步骤3)，标校站接收频率字f_i失败后返回上一步。

优选的，所述接收阵列通道的自动化标校方法中步骤5)，接收信号处理机接收频率字-f_i失败后返回上一步骤。

优选的，所述接收阵列通道的自动化标校方法中步骤7)，主控模块接收接收信号处理机发送的打包信息失败后即返回上一步。

优选的，所述发射阵列通道的自动化标校方法中步骤3)，发射信号处理机在接收主控模块发送的f_i失败后即返回上一步。

优选的，所述发射阵列通道的自动化标校方法中步骤5)，标校站接收主控模块发送的频率字f_i失败后即返回上一步。

优选的，所述发射阵列通道的自动化标校方法中步骤7)，主控模块接收标校站发送的打包信息失败后即返回上一步。

本发明与现有技术相比，存在以下有益效果：

1、本发明需要的测试环境要求简单，搭建容易；

2、本发明能够很好的解决宽带阵列通道的自动化标校问题；

3、本发明设计自动化测试流程，兼容性高，可复用于其它宽带阵列通道的测试中。

附图说明

图1为本发明宽带阵列通道自动化标校系统的宽带接收阵列通道标校单元框图；

图2为本发明宽带阵列通道自动化标校系统的宽带接收阵列通道标校流程框图；

图3为本发明宽带阵列通道自动化标校系统的宽带发射阵列通道标校单元框图；

图4为本发明宽带阵列通道自动化标校系统的宽带发射阵列通道标校流程框图；

图5为本发明宽带阵列通道自动化标校系统的整体结构框图。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图5所示，一种宽带阵列通道自动化标校系统，应用于宽带阵列通道自动化标校系统的设备包括标校站1、PC机2、宽带接收阵列通道3、宽带发射阵列通道4。PC机2里安装有主控模块，宽带接收阵列通道3后端连接接收信号处理机31，宽带发射阵列通道4后端连接发射信号处理机41。PC机2同时与标校站1、宽带接收阵列通道3后端的接收信号处理机31、宽带发射阵列通道4后端的发射信号处理机41连接，其中标校站1、PC机2、宽带接收阵列通道3、接收信号处理机31构成接收阵列通道自动化标校单元，如图1所示；标校站1、PC机2、宽带发射阵列通道4、发射信号处理机41构成发射阵列通道自动化标校单元，如图3所示。即本系统分为接收阵列通道自动化标校单元和发射阵列通道自动化标校单元两部分。

在具体工作中，搭建本测试系统，只需要一台安装有主控模块的PC机2同时与标校站1、接收信号处理机31、发射信号处理机41通信即可。将标校站1与接收信号处理机31、发射信号处理机41同时置于测试状态。主控模块启动标校流程后，自动切换标校信号频点完成宽带阵列通道扫描、标校。接收阵列通道自动化标校单元由标校站1循环发送一路标校信号，由接收信号处理机31接收处理，并将最终结果发送给PC机2。发射阵列通道自动化标校单元由发射信号处理机41产生多路各自独立的标校信号通过各发射通道发射出去，并由标校站1接收处理，并将最终处理结果发送给PC机。

如图1、图3所示搭建的测试平台，拟对7个接收通道和7个发射通道的1G带宽收发阵列进行自动化标校测试。在进行正式的宽带收发阵列通道的自动化标校开始之前，需对系统下达标校指令，如图2中A部分以及图4中的C部分，具体步骤如下：

步骤1.主控模块发送标校指令到接收信号处理机31或发射信号处理机41；

步骤2.接收信号处理机31或发射信号处理机41接收标校指令，如接收成功，执行下一步，如接收失败，返回步骤1；

步骤3.主控模块发送标校指令到标校站1；

步骤4.标校站1接收指令，接收成功，执行下一步，接收失败，返回步骤3；

步骤5.开始接收阵列通道自动化标校和发射阵列通道自动化标校。

经过初期的系统搭建和标校指令的下发，接下来即可进行本系统的标校工作。以下为本系统中接收阵列通道自动化标校单元和发射阵列通道自动化标校单元的具体工作流程：

如图2所示，本系统中接收阵列通道的自动化标校单元的标校方法包括以下步骤：

步骤1.初始化标校频率字：i＝0，f_i＝-BW/2；

步骤2.主控模块将频率字f_i发送给标校站1，i++,f_i＝-BW/2+i△f；

步骤3.标校站1接收到频率字f_i后：

(a)将窄带线性调频信号调制到频率f_i上；

(b)发送确认接收指令给主控模块；

如果标校站1接收频率字f_i失败，即返回上一步；

步骤4.主控模块接收标校站的确认接收指令后，将频率字-f_i发送给接收信号处理机31；

步骤5.接收信号处理机31接收到频率字-f_i之后：

(a)发送确认接收指令给主控模块；

(b)将每个接收通道接收到的标校信号调制到频率-f_i上；

(c)等待1ms后，接收信号处理机将每个接收通道接收信号同时与本地保存的标校信号进行匹配滤波，根据匹配滤波结果计算每个通道的幅度、延迟；

如果接收信号处理机接收频率字-f_i失败，即返回上一步；

步骤6.信号处理机将计算得到各个通道的幅度、延迟信息打包后回传给主控模块；

步骤7.主控模块确认接收无误后，将频率字修改为f_i+1，返回到步骤2，执行步骤2-步骤7直至完成整个频段的扫描；如果主控模块接收失败，即返回上一步；

步骤8.主控模块将频率字修改为0频后，返回执行步骤2、步骤3、步骤4、步骤5(a)、步骤5(b)，计算每个通道的相位，并将每个通道的相位打包回传给主控模块；

步骤9.主控模块得到每个通道的幅频响应和相频响应，以及通道间延迟，完成接收阵列通道标校。

如图4所示，本系统中发射阵列通道的自动化标校单元的标校方法包括以下步骤：

步骤1.初始化标校频率字：i＝0,f_i＝-BW/2；

步骤2.主控模块将频率字f_i发送给发射信号处理机；i++,f_i＝-BW/2+i△f；

步骤3.发射信号处理机接收到频率字f_i后：

(a)向主控模块发送确认接收指令信息；

(b)将N个通道对应的窄带QPSK信号都调制到频率f_i上，每个通道对应的QPSK符号序列不同；

(c)在统一基准时钟下轮流发送每个通道的窄带QPSK信号；

如果发射信号处理机接收频率字f_i失败后，即返回上一步；

步骤4.主控模块接收到发射信号处理机的确认指令后，将频率字-f_i发送给标校站；

步骤5.标校站接收到频率字-f_i之后：

(a)发送确认收到指令给主控模块；

(b)将接收到的标校信号调制到频率-f_i上；

(c)等待1ms后，将接收信号同时与本地保存的N路QPSK信号进行并行匹配滤波，计算每个通道的幅度、延迟；

如果标校站接收频率字-f_i失败即返回上一步；

步骤6.标校站将计算得到的各个通道的幅度、延迟信息打包后回传给主控模块；

步骤7.主控模块确认接收无误后，将频率字修改为f_i+1，返回执行步骤2-步骤7，直至完成整个频段的扫描；

如果主控模块接收标校站发送的打包信息失败，即返回上一步；

步骤8.主控模块将频率字修改为0频后，返回执行步骤2、步骤3、步骤4、步骤5(a)和步骤5(b)，计算每个通道的相位，并将每个通道的相位打包回传给主控模块；

步骤9.主控模块得到每个通道的幅频响应和相频响应，以及通道间延迟，完成发射阵列通道标校。

PC机配备i7-CPU，8G内存，250G固态硬盘，有网口、串口、VGA接口。主控模块在标校过程中主要完成以下功能：

1.在宽带接收阵列通道的自动化标校中

1)主控模块读取频率字列表，依次从列表中将频率字f_i组成IP包发给标校站；

2)主控模块接收标校站的确认指令(IP包)后，将频率字-f_i组成IP包发送给宽带接收阵列通道后端接收信号处理机；

3)主控模块接收信号处理机传送上来的标校结果(IP包形式)，读取频率字列表中的下一个频率字，重复标校流程。

2.在宽带接收阵列通道的自动化标校中

1)主控模块读取频率字列表，依次从列表中将频率字f_i组成IP包发送给宽带发射阵列通道后端发射信号处理机；

2)主控模块接收信号处理机的确认指令后，将频率字-f_i发送给标校站；

3)主控模块接收标校站传送上来的标校结果(IP包形式)，读取频率字列表中的下一个频率字，重复标校流程。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种宽带阵列通道自动化标校系统，应用于宽带阵列通道自动化标校系统的设备包括标校站、接收阵列通道、接收阵列通道后端的接收信号处理机、发射阵列通道、发射阵列通道后端的发射信号处理机；其特征在于：所述标校系统在对宽带阵列通道进行标校时包括接收阵列通道自动化标校单元和发射阵列通道自动化标校单元两部分；所述接收阵列通道自动化标校单元由标校站产生1路标校信号，由接收阵列通道后端接收信号处理机接收标校信号；所述发射阵列通道自动化标校单元由发射阵列通道后端发射信号处理机产生每个通道各自独立的标校信号通过各发射通道发射出去，由标校站接收标校信号。

2.根据权利要求1所述的一种宽带阵列通道自动化标校系统，其特征在于：所述设备还包括一台PC机，所述PC机内安装有主控模块；所述标校站与所述接收信号处理机、发射信号处理机同时置于测试状态；所述主控模块启动标校流程后，自动切换标校信号频点完成宽带阵列通道扫描、标校。

3.根据权利要求2所述的一种宽带阵列通道自动化标校系统，其特征在于：所述接收阵列通道自动化标校单元的标校方法包括以下步骤：

31)初始化标校频率字：i＝0，f_i＝-BW/2；

32)主控模块将频率字f_i发送给标校站，i++,f_i＝-BW/2+i△f；

33)标校站接收到频率字f_i后：

(a)将窄带线性调频信号调制到频率f_i上；

(b)发送确认接收指令给主控模块；

34)主控模块接收标校站的确认接收指令后，将频率字-f_i发送给接收信号处理机；

35)接收信号处理机接收到频率字-f_i之后：

(a)发送确认接收指令给主控模块；

(b)将每个接收通道接收到的标校信号调制到频率-f_i上；

(c)等待1ms后，接收信号处理机将每个接收通道接收信号同时与本地保存的标校信号进行匹配滤波，根据匹配滤波结果计算每个通道的幅度、延迟；

36)接收信号处理机将计算得到各个通道的幅度、延迟信息打包后回传给主控模块；

37)主控模块确认接收无误后，将频率字修改为f_i+1，返回到步骤32)，执行步骤32)-37)直至完成整个频段的扫描；

38)主控模块将频率字修改为0频后，返回执行步骤32)、33)、34)、35)(a)、35)(b)，计算每个通道的相位，并将每个通道的相位打包回传给主控模块；

39)主控模块得到每个通道的幅频响应和相频响应，以及通道间延迟，完成接收阵列通道标校。

4.根据权利要求2所述的一种宽带阵列通道自动化标校系统，其特征在于：所述发射阵列通道自动化标校单元的标校方法包括以下步骤：

41)初始化标校频率字：i＝0，f_i＝-BW/2；

42)主控模块将频率字f_i发送给发射信号处理机；i++,f_i＝-BW/2+i△f；

43)发射信号处理机接收到频率字f_i后：

(a)向主控模块发送确认接收指令信息；

(b)将N个通道对应的窄带QPSK信号都调制到频率f_i上，每个通道对应的QPSK符号序列不同；

(c)在统一基准时钟下轮流发送每个通道的窄带QPSK信号；

44)主控模块接收到发射信号处理机的确认指令后，将频率字-f_i发送给标校站；

45)标校站接收到频率字f_i之后：

(a)发送确认收到指令给主控模块；

(b)将接收到的标校信号调制到频率-f_i上；

(c)等待1ms后，将接收信号同时与本地保存的N路QPSK信号进行并行匹配滤波，计算每个通道的幅度、延迟；

46)标校站将计算得到的各个通道的幅度、延迟信息打包后回传给主控模块；

47)主控模块确认接收无误后，将频率字修改为f_i+1，返回执行步骤42)-47)，直至完成整个频段的扫描；

48)主控模块将频率字修改为0频后，返回执行步骤42)、43)、44)、45)(a)和45)(b)，计算每个通道的相位，并将每个通道的相位打包回传给主控模块；

49)主控模块得到每个通道的幅频响应和相频响应，以及通道间延迟，完成发射阵列通道标校。

5.根据权利要求3所示的一种宽带阵列通道自动化标校系统，其特征在于：所述接收阵列通道自动化标校方法中步骤33)，标校站接收频率字f_i失败后返回上一步。

6.根据权利要求3所示的一种宽带阵列通道自动化标校系统，其特征在于：所述接收阵列通道自动化标校方法中步骤35)，接收信号处理机接收频率字-f_i失败后返回上一步骤。

7.根据权利要求3所示的一种宽带阵列通道自动化标校系统，其特征在于：所述接收阵列通道自动化标校方法中步骤37)，主控模块接收接收信号处理机发送的打包信息失败后即返回上一步。

8.根据权利要求4所述的一种宽带阵列通道自动化标校系统，其特征在于：所述发射阵列通道自动化标校方法中步骤43)，发射信号处理机在接收主控模块发送的f_i失败后即返回上一步。

9.根据权利要求4所述的一种宽带阵列通道自动化标校系统，其特征在于：所述发射阵列通道自动化标校方法中步骤45)，标校站接收主控模块发送的频率字f_i失败后即返回上一步。

10.根据权利要求4所述的一种宽带阵列通道自动化标校系统，其特征在于：所述发射阵列通道的自动化标校方法中步骤47)，主控模块接收标校站发送的打包信息失败后即返回上一步。