CN105515688A - 一种发射机的功率校准装置及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发射机的功率校准装置及校准方法，包括发射机、接收机及主控制单元，利用两次抽取、拟合方法实现了校准数据的估计处理，保证了发射通道的功率准确度和校准速度要求，第一次抽取拟合处理实现校准过程的横向校准过程，保证提取到当前频点下精确的校准元数据。第二次抽取拟合处理实现了校准过程的纵向校准过程，保证单个点频频率情况下调制器发射功率值的精确调制，从而最终实现了在提高速度的同时保证了高精度发射功率的要求。本发明不仅实现快速校准目的还能保证发射信号功率准确度，适用于其他多通道系统，具有很强的通用性和参考性。

Description

一种发射机的功率校准装置及校准方法

技术领域

本发明涉及无线通讯技术领域，具体涉及一种发射机的功率校准装置及校准方法。

背景技术

随着以LTE-Advanced为代表的新一代移动通信标准的不断完善和商业化进程的不断推进，通信关键技术和测试技术的研究也在不断深入。测试仪器仪表作为测试技术的核心，旨在测试、验证一系列的核心技术难题，如MIMO传输分集、MIMO空分复用、载波聚合等，为解决这一系列关键技术提供了保障。高精度MIMO发射机系统能够提供多通道宽带调制信号的发射功能，是研发、验证和生产使用的必备平台。

高精度MIMO发射机系统具有8个发射通道，发射机功率发射范围为-100dBm至20dBm，发射机的发射频率为1.8GHz至6GHz。通常由于外界环境变化影响、仪器电子元器件的非线性区间工作以及MIMO发射机多通道之间自身的射频干扰等情况，发射机很难保证在120dB的动态范围内发射机发射功率能够保持一致，所以如何设计一种方案能够保证MIMO发射机在较大动态范围内保证功率的准确度是一个值得研究的重点。另外，MIMO发射机仪表在生产过程中，最终校准仪器环节的时间也决定了其生产、出厂的效率，由于MIMO发射机的频率范围比较宽，不可能对频率范围内的每1Hz频点都进行校准补偿，所以如何设计一种速度快、实现简单和精度高的校准方案对MIMO发射机仪表的产业化、规模化也是十分重要和有意义的。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种发射机的功率校准装置，解决现有的高精度MIMO发射机易受到外界环境变化影响、仪器电子元器件的非线性区间工作以及MIMO发射机多通道之间自身的射频干扰，而导致的发射机发射功率很难保持一致的问题。

本发明采用以下的技术方案：

一种发射机的功率校准装置，包括发射机、接收机及主控制单元，发射机与接收机相连，主控制单元分别与发射机和接收机相连，发射机包括基带宽带调制信号单元和八路发射通道，各路发射通道均由依次连接的数字模拟转换器、第一混频器、第二混频器、调制器、衰减器及射频输出端口组成，数字模拟转换器与基带宽带调制信号单元相连，射频输出端口与接收机相连，基带宽带调制信号单元内设置有现场可编程门列阵。

优选地，所述数字模拟转换器输入有614.4MHz的时钟信号，第一混频器输入有第一本振信号，第二混频器输入有第二本振信号。

本发明的第二目的是提供了以上所述的一种发射机的功率校准装置的校准方法。

一种发射机的功率校准装置的校准方法，包括：

步骤1：划分区间，将每路发射通道中的1.8GHz至6GHz频率范围分为N1个区间点，每条发射通道的频率响应划分为N2个区间点，N2和N1均为正整数，N2大于N1，；

步骤2：衰减器校准，对每路发射通道中的N1个区间点都进行衰减器校准，衰减器在0dB到120dB范围内的每10dB一个档位分别获取真实衰减值与期望衰减值之间的差值，将获得的差值保存到主控制单元的文件中，共获取N1*13个补偿值；

步骤3：调制器校准，对每路发射通道中的N1个区间点都进行调制器校准，调制器在0dB到20dB范围内的每0.5dB一个档位分别获取真实衰减值与期望衰减值之间的差值，将获得的差值保存到主控制单元的文件中，共获取N1*40个补偿值；

步骤4：频率响应校准，针对N2个区间点都进行频率响应校准，获取误差值，将获得的误差值保存到主控制单元的文件中，共N2个补偿值；

步骤5：配置发射通道的目标发射信号功率值Pt，当前发射频点为Ft时，首先读取当前频点的校准元数据信息值，校准元数据包括衰减器补偿值、调制器补偿值和频率响应补偿值；然后，通过查表获取当前频点的校准元数据信息是否在主控制单元的文件中，如果存在则进行步骤6，否则查找当前频点所在的子区间起点Ft1，终点Ft2进行第一次抽取拟合估计获取当前频点下的校准元数据，当前频点的校准元数据信息值为Sc，频点所在的区间起始点校准元数据信息值为Sc1，区间终点校准元数据信息值为Sc2，则通过线性算法得

(Ft-Ft1)/(Sc-Sc1)＝(Ft2-Ft)/(Sc2-Sc)

计算获取当前频点下的校准元补偿信息值；

步骤6：计算获取当前校准元数据信息值Sc中调制器的补偿曲线图获取线性区间起点M1和终点M2，设置衰减器功率值A1和调制器的功率值A2，则

A1＝((Pt-(M1+Delta))％10)*10

A2＝Pt-A1

其中，Delta为调整定值，通过衰减器功率值A1直接查找当前校准元数据中的调制器控制字表获取控制字C1；

步骤7：若调制器功率值A2在主控制单元中的校准元数据信息值Sc中存在，则查表获取控制字C2；否则，进行第二次拟合估计获取A2对应的控制字C2，A2所在的子区间起点为A2s，区间终点为A2e，则对应的控制字为C2s，C2e。则通过线性算法得

(A2-A2s)/(C2-C2s)＝(A2e-A2)/(C2e-C2)

通过计算得C2的值；

步骤8：完成发射机功率校准，通过现场可编程门列阵送数控制字C1至衰减器，控制字C2至调制器进行功率控制。

本发明具有的有益效果是：

本发明设计了一种发射机的功率校准装置及校准方法，利用两次抽取、拟合方法实现了校准数据的估计处理，保证了发射通道的功率准确度和校准速度要求，第一次抽取拟合处理实现校准过程的横向校准过程，保证提取到当前频点下精确的校准元数据。第二次抽取拟合处理实现了校准过程的纵向校准过程，保证单个点频频率情况下调制器发射功率值的精确调制，从而最终实现了在提高速度的同时保证了高精度发射功率的要求。

本发明利用抽取、拟合估计方法对校准数据进行估计处理，同时通过动态调整校准元中衰减器和调制器控制参数准确控制MIMO发射机发射通道的功率发射，不仅实现快速校准目的还能保证发射信号功率准确度，适用于其他多通道系统，具有很强的通用性和参考性。

附图说明

图1为一种发射机的功率校准装置的结构示意图。

图2为本发明校准元数据中频率-控制字的曲线拟合图。

图3为本发明校准元数据中功率-控制字的曲线拟合图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体的说明：

实施例1

结合图1，一种发射机的功率校准装置，包括发射机、接收机及主控制单元，发射机与接收机相连，主控制单元分别与发射机和接收机相连。

发射机包括基带宽带调制信号单元和八路发射通道，各路发射通道均由依次连接的数字模拟转换器、第一混频器、第二混频器、调制器、衰减器及射频输出端口组成，数字模拟转换器与基带宽带调制信号单元相连，射频输出端口与接收机相连，基带宽带调制信号单元内设置有现场可编程门列阵。

数字模拟转换器输入有614.4MHz的时钟信号，第一混频器输入有第一本振信号，第二混频器输入有第二本振信号。

实施例2

结合图1至图3，上述实施例1的一种发射机的功率校准装置的校准方法，包括：

步骤1：划分区间，假设发射信号带宽为20MHz的LTE调制信号，将每路发射通道中的1.8GHz至6GHz频率范围分为N1个区间点，由于频率响应的平坦度不够，故频率响应分区间划分的更小来保证具有好的准确度，每条发射通道的频率响应划分为N2个区间点，N2和N1均为正整数，N2大于N1。

步骤2：衰减器校准，对每路发射通道中的N1个区间点都进行衰减器校准，衰减器在0dB到120dB范围内的每10dB一个档位分别获取真实衰减值与期望衰减值之间的差值，将获得的差值保存到主控制单元的相应的衰减器参数列表文件中，共获取N1*13个补偿值。

步骤3：调制器校准，对每路发射通道中的N1个区间点都进行调制器校准，调制器在0dB到20dB范围内的每0.5dB一个档位分别获取真实衰减值与期望衰减值之间的差值，将获得的差值保存到主控制单元的相应的调制器参数列表文件中，共获取N1*40个补偿值。

步骤4：频率响应校准，针对N2个区间点都进行频率响应校准，获取误差值，将获得的误差值保存到主控制单元的相应的频率响应参数列表文件中，共N2个补偿值。

步骤5：配置发射通道的目标发射信号功率值为Pt，当前发射频点为Ft时，首先读取当前频点Ft的校准元数据信息，校准元数据信息包括衰减器补偿值、调制器补偿值和频率响应补偿值；然后，通过查表获取当前频点的校准元数据信息是否在主控制单元的参数列表文件中，如果存在则进行步骤6，否则查找当前频点所在的子区间起点Ft1，终点Ft2进行第一次抽取拟合估计获取当前频点下的校准元数据，当前频点的校准元数据信息值为Sc，所在的区间起始点校准元数据信息值为Sc1，区间终点校准元数据信息值为Sc2，则通过线性算法可得

(Ft-Ft1)/(Sc-Sc1)＝(Ft2-Ft)/(Sc2-Sc)

计算获取当前频点下的校准元数据信息值，其中，校准元数据信息中具体包括衰减器从0到120dB中每10dB一个档位的误差补偿值、调制器从0到20dB中每0.5dB一个档位的误差补偿值和频率响应补偿值。

步骤6：为保证调制器工作在线性区间内，计算获取当前校准元数据信息值Sc中调制器的补偿曲线图获取线性区间起点M1和终点M2，设置衰减器功率值A1和调制器的功率值A2，则

A1＝((Pt-(M1+Delta))％10)*10

A2＝Pt-A1

其中，Delta为调整定值，根据实际情况进行微调。保证衰减器控制10dB档衰减，调制器控制20dB以内的线性衰减。通过衰减器功率值A1直接查找当前校准元数据中的调制器控制字表获取控制字C1。

步骤7：若调制器功率值A2在主控制单元中的校准元数据信息值Sc中存在，则查表获取控制字C2；否则，进行第二次拟合估计获取A2对应的控制字C2，A2所在的子区间起点为A2s，区间终点为A2e，则对应的控制字为C2s，C2e。则通过线性算法可得

(A2-A2s)/(C2-C2s)＝(A2e-A2)/(C2e-C2)

通过计算可得C2的值。

步骤8：完成发射机功率校准，通过现场可编程门列阵送数控制字C1至衰减器，控制字C2至调制器进行功率控制。

本发明利用抽取、拟合估计方法对校准数据进行估计处理，同时通过动态调整校准元中衰减器和调制器控制参数准确控制MIMO发射机发射通道的功率发射，不仅实现快速校准目的还能保证发射信号功率准确度，适用于其他多通道系统，具有很强的通用性和参考性。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种发射机的功率校准装置，其特征在于，包括发射机、接收机及主控制单元，发射机与接收机相连，主控制单元分别与发射机和接收机相连，发射机包括基带宽带调制信号单元和八路发射通道，各路发射通道均由依次连接的数字模拟转换器、第一混频器、第二混频器、调制器、衰减器及射频输出端口组成，数字模拟转换器与基带宽带调制信号单元相连，射频输出端口与接收机相连，基带宽带调制信号单元内设置有现场可编程门列阵。

2.根据权利要求1所述的一种发射机的功率校准装置，其特征在于，所述数字模拟转换器输入有614.4MHz的时钟信号，第一混频器输入有第一本振信号，第二混频器输入有第二本振信号。

3.根据权利要求2所述的一种发射机的功率校准装置的校准方法，其特征在于，包括：

步骤1：划分区间，将每路发射通道中的1.8GHz至6GHz频率范围分为N1个区间点，每条发射通道的频率响应划分为N2个区间点，N2和N1均为正整数，N2大于N1，；

步骤2：衰减器校准，对每路发射通道中的N1个区间点都进行衰减器校准，衰减器在0dB到120dB范围内的每10dB一个档位分别获取真实衰减值与期望衰减值之间的差值，将获得的差值保存到主控制单元的文件中，共获取N1*13个补偿值；

步骤3：调制器校准，对每路发射通道中的N1个区间点都进行调制器校准，调制器在0dB到20dB范围内的每0.5dB一个档位分别获取真实衰减值与期望衰减值之间的差值，将获得的差值保存到主控制单元的文件中，共获取N1*40个补偿值；

步骤4：频率响应校准，针对N2个区间点都进行频率响应校准，获取误差值，将获得的误差值保存到主控制单元的文件中，共N2个补偿值；

步骤5：配置发射通道的目标发射信号功率值Pt，当前发射频点为Ft时，首先读取当前频点的校准元数据信息值，校准元数据包括衰减器补偿值、调制器补偿值和频率响应补偿值；然后，通过查表获取当前频点的校准元数据信息是否在主控制单元的文件中，如果存在则进行步骤6，否则查找当前频点所在的子区间起点Ft1，终点Ft2进行第一次抽取拟合估计获取当前频点下的校准元数据，当前频点的校准元数据信息值为Sc，频点所在的区间起始点校准元数据信息值为Sc1，区间终点校准元数据信息值为Sc2，则通过线性算法得

(Ft-Ft1)/(Sc-Sc1)＝(Ft2-Ft)/(Sc2-Sc)

计算获取当前频点下的校准元补偿信息值；

步骤6：计算获取当前校准元数据信息值Sc中调制器的补偿曲线图获取线性区间起点M1和终点M2，设置衰减器功率值A1和调制器的功率值A2，则

A1＝((Pt-(M1+Delta))％10)*10

A2＝Pt-A1

其中，Delta为调整定值，通过衰减器功率值A1直接查找当前校准元数据中的调制器控制字表获取控制字C1；

步骤7：若调制器功率值A2在主控制单元中的校准元数据信息值Sc中存在，则查表获取控制字C2；否则，进行第二次拟合估计获取A2对应的控制字C2，A2所在的子区间起点为A2s，区间终点为A2e，则对应的控制字为C2s，C2e。则通过线性算法得

(A2-A2s)/(C2-C2s)＝(A2e-A2)/(C2e-C2)

通过计算得C2的值；

步骤8：完成发射机功率校准，通过现场可编程门列阵送数控制字C1至衰减器，控制字C2至调制器进行功率控制。