CN106301609A - 一种多通道信号接收端的离线校准方法 - Google Patents

一种多通道信号接收端的离线校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多通道信号接收端的离线校准方法，属于微波信号测量技术领域。本发明方法选择多通道幅相测试系统接收端的任意两个端口进行测试，其中一个端口作为基准端口，另外一个端口作为待测端口；将功分输出的两路信号按正接方法和反接方法接入选择的两个测试端口，得到幅度差、相位差，计算得到信号接收端待测端口相对于基准端口的幅相不一致性，将测得的幅相不一致性通过上位机补偿给待测端口即完成了待测端口的离线校准，减小了多通道幅相测试系统的测量误差。

Description

一种多通道信号接收端的离线校准方法
技术领域
本发明涉及一种多通道信号接收端的离线校准方法，属于微波信号测量技术领域。
背景技术
直接序列扩频(DSSS)具有抗多径衰落、抗干扰能力强，发射功率低，截获率低，保密性好等特点。随着IEEE802.15.4标准的制定，直接序列扩频技术成为无线传感器网络底层通信模式之一，广泛的应用于军事，工农业控制，环境检测等诸多领域中。
多通道幅相测试系统基于DSSS，应用于数字波束成形的天线阵列的幅相一致性测试，在测试中需要保证接收端面各通道的幅度和相位的一致性，所以需要对多通道福相测试系统接收端面各通道进行离线校准。在实际应用中，现有的技术不适用于对多通道信号接收端进行离线校准。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的校准技术不适用于多通道信号接收端各通道间幅度和相位的校准，提出了一种多通道信号接收端各通道间幅度和相位的离线校准方法，通过功分交换线原理测量出接收端的幅度和相位不一致性，并且把测得的接收端的幅度和相位不一致性补偿到收端，从而进行接收端的离线校准。
一种多通道信号接收端的离线校准方法，其步骤如下：
步骤一、多通道幅相测试系统信号产生端将多通道幅相测试系统预发送的扩频码进行波形成型、调制、配置幅度相位、上变频，得到发送通道的扩频信号，将产生的扩频信号接入多通道幅相测试系统的信号调理网络中相应发送通道，多波束信号依次经过发送通道内的带通滤波器、数控衰减器和带通滤波器后接入功分；
所述多通道幅相测试系统包括一个信号产生端、一个信号调理网络、一个功分、一个采集分析端和上位机，信号调理网络包括一个发送通道、通道切换器和一个接收通道。发送通道由带通滤波器、数控衰减器和带通滤波器顺次相连而成，接收通道由数控衰减器和滤波器顺次相连而成。
步骤二、选择多通道幅相测试系统接收端的任意两个端口进行测试，其中一个端口作为基准端口，另外一个端口作为待测端口；
步骤三、将步骤一功分输出的两路信号按正接方法接入步骤二中选择的两个测试端口，所述正接方法为：功分1口接信号接收端基准端口，功分2口接信号接收端待测端口。两个接入接收端端口的信号通过通道切换器时分接入信号调理网络内的接收通道。再经过接收通道内的数控衰减器和滤波器接入到多通道幅相测试系统的采集分析端。
步骤四、两个接入接收端端口的信号通过通道切换器时分的接入信号调理网络内的接收通道。再经过接收通道内的数控衰减器和滤波器接入到多通道幅相测试系统的采集分析端。采集分析端通过高速AD对接入的信号采样，得到数字信号，然后将数字信号进行下变频、抽取、匹配滤波、数字匹配滤波(DMF)和码捕获处理，将码捕获后得到的I、Q两路相关峰数据传给上位机，其中I路为同相分量信号，Q路为正交分量信号。上位机将I、Q两路相关峰数据按照公式A＝I2+Q2和求出各通道的幅度A和相位将待测端口所在通道的幅度和相位减去基准端口所在通道的幅度和相位得到两通道的幅度差和相位差，即通过回接到多通道幅相测试系统采集分析端的信号解算得两通道的正接幅度差和相位差；
步骤五、将步骤一得到功分输出的两路信号按反接方法接入步骤二中选择的两个测试端口，所述反接方法为：功分1口接信号接收端待测端口，功分2口接信号接收端基准端口；
步骤六、按照步骤四的方法测得两通道的反接幅度差和相位差。
步骤七、通过步骤四得到的正接幅度差、相位差和步骤六得到的反接幅度差、相位差联立计算得到信号接收端待测端口相对于基准端口的幅相不一致性，将测得的幅相不一致性通过上位机补偿给待测端口即完成了待测端口的校准；
步骤八、保持基准端口不变，再选择另外一端口作待测端口重复步骤三至步骤七直到所有端口都校准完成。
经过上述八个步骤即完成了多通道幅相测试系统的信号接收端的幅度及相位的一致性的校准。
有益效果
本发明通过测量多通道信号接收端各通道相对于基准通道的幅相不一致性，并且将测得的幅相不一致性补偿给接收端，完成多通道信号接收端的离线校准，减小了多通道幅相测试系统的测量误差。
附图说明
图1是具体实施方式中多通道幅相测试系统信号接收端各通道的幅相不一致性校准连接示意图；
图2是具体实施方式中功分交换线校准原理示意图；其中(a)为正接示意图，(b)为反接示意图；
图3是本发明中多通道幅相测试系统发送端产生信号的流程图；
图4是本发明中多通道幅相测试系统接收端接收并且分析信号的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明和详细描述。
图1是多通道幅相测试系统信号接收端各通道的幅相不一致性校准连接示意图，由图1可见，多通道幅相测试系统信号产生端产生配置幅相的扩频信号，将产生的信号接入多通道幅相测试系统的信号调理网络相应发送通道，多波束信号依次经过发送通道内的滤波器、数控衰减器和滤波器后接入功分，经过功分后输出两路信号接入多通道幅相测试系统接收端的基准端口和待测端口，两端口信号经过通道切换器、接收通道内的数控衰减器和滤波器接入到多通道幅相测试系统的采集分析端；
图2是功分交换线校准原理示意图，由图2可见，首先正接，即功分1口接信号接收端待测端口A，功分2口接信号接收端待测端口B，测试出正接的两通道幅度差PZ和相位差然后反接，即功分1口接信号接收端待测端口B，功分2口接信号接收端待测端口A，测试出反接的两通道幅度差PF和相位差通过计算得到待测端口相对于基准端口的幅度不一致性PB-PA＝(PZ+PF)/2和相位不一致性
图3是本发明中多通道幅相测试系统信号产生端产生信号的流程图，多通道幅相测试系统发送端对PN码进行波形成形，将波形成形后的信号进行调制，然后配置幅相信息和上变频，得到配置幅相的扩频信号。
图4是本发明中多通道幅相测试系统采集分析端接收并且分析信号的流程图，多通道幅相测试系统接收端对接收到的信号进行下变频得到I、Q两路，将得到的两路信号进行抽取、匹配滤波、数字匹配滤波和码捕获得到I、Q两路相关峰，再通过两路相关峰解算出幅度和相位。
实施例
以通道数为36的多通道幅相测试系统信号接收端校准为例，对本发明的具体实施过程进行说明。
步骤一、多通道幅相测试系统信号产生端将多通道幅相测试系统预发送的扩频码进行波形成型、调制、配置幅度相位、上变频，产生通道1的发送数据，将产生的扩频信号接入多通道幅相测试系统的信号调理网络中相应发送通道，多波束信号依次经过发送通道内的带通滤波器、数控衰减器和带通滤波器后接入功分；
步骤二、选择多通道幅相测试系统接收端两个端口进行测试，其中一个端口作为基准端口，另外选取一个端口作为待测端口，本实施例中选择多通道福相测试系统接收端的端口1作为基准端口A，首先选择接收端的端口2作为待测端口B；
步骤三、将步骤一得到功分输出的两路信号按正接方法接入步骤二中选择的两个测试端口，所述正接方法为：功分1口接信号接收端基准端口A，功分2口接信号接收端待测端口B。两个接入接收端端口的信号通过通道切换器时分的接入信号调理网络内的接收通道。再经过接收通道内的数控衰减器和滤波器接入到多通道幅相测试系统的采集分析端。
步骤四、两个接入接收端端口的信号通过通道切换器时分的接入信号调理网络内的接收通道。再经过接收通道内的数控衰减器和滤波器接入到多通道幅相测试系统的采集分析端。采集分析端通过高速AD对接入的信号采样，得到数字信号，然后通过数字载波将数字信号进行下变频、抽取、匹配滤波、数字匹配滤波(DMF)和码捕获等处理，然后将码捕获后得到的I、Q两路相关峰数据传给上位机，其中I路为同相分量信号，Q路为正交分量信号。上位机将I、Q两路相关峰数据按照公式A＝I2+Q2和求出各通道的幅度A和相位将待测端口所在通道的幅度PBZ和相位减去基准端口所在通道的幅度PAZ和相位得到正接时两通道的幅度差PZ＝PBZ-PAZ和相位差
步骤五、将步骤一得到功分输出的两路信号按反接方法接入步骤二中选择的两个测试端口，所述反接方法为：功分1口接信号接收端待测端口B，功分2口接信号接收端基准端口A；
步骤六、重复步骤四测得反接时两通道的幅度差PF＝PBF-PAF和相位差
步骤七、通过步骤四得到的正接幅度差PZ、相位差和步骤六得到的反接幅度差PF、相位差按照公式PB-PA＝(PZ+PF)/2和计算得到信号接收端待测端口相对于基准端口的幅度不一致性PB-PA和相位不一致性将测得的幅相不一致性通过上位机补偿给待测端口即完成了待测端口的校准；
步骤八、令基准端口不变，仍为端口1，轮流选择端口3至端口36作待测端口重复步骤三至步骤七直到所有端口都校准完成。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种多通道信号接收端的离线校准方法，其特征在于：其步骤如下：
步骤一、多通道幅相测试系统信号产生端将多通道幅相测试系统预发送的扩频码进行波形成型、调制、配置幅度相位、上变频，得到发送通道的扩频信号，将产生的扩频信号接入多通道幅相测试系统的信号调理网络中相应发送通道，多波束信号依次经过发送通道内的带通滤波器、数控衰减器和带通滤波器后接入功分；
步骤二、选择多通道幅相测试系统接收端的任意两个端口进行测试，其中一个端口作为基准端口，另外一个端口作为待测端口；
步骤三、将步骤一功分输出的两路信号按正接方法接入步骤二中选择的两个测试端口，所述正接方法为：功分1口接信号接收端基准端口，功分2口接信号接收端待测端口；两个接入接收端端口的信号通过通道切换器时分接入信号调理网络内的接收通道；再经过接收通道内的数控衰减器和滤波器接入到多通道幅相测试系统的采集分析端；
步骤四、两个接入接收端端口的信号通过通道切换器时分的接入信号调理网络内的接收通道；再经过接收通道内的数控衰减器和滤波器接入到多通道幅相测试系统的采集分析端；采集分析端通过高速AD对接入的信号采样，得到数字信号，然后将数字信号进行下变频、抽取、匹配滤波、数字匹配滤波和码捕获处理，将码捕获后得到的I、Q两路相关峰数据传给上位机，其中I路为同相分量信号，Q路为正交分量信号；上位机将I、Q两路相关峰数据按照公式A＝I2+Q2和求出各通道的幅度A和相位将待测端口所在通道的幅度和相位减去基准端口所在通道的幅度和相位得到两通道的幅度差和相位差，即通过回接到多通道幅相测试系统采集分析端的信号解算得两通道的正接幅度差和相位差；
步骤五、将步骤一得到功分输出的两路信号按反接方法接入步骤二中选择的两个测试端口，所述反接方法为：功分1口接信号接收端待测端口，功分2口接信号接收端基准端口；
步骤六、按照步骤四的方法测得两通道的反接幅度差和相位差；
步骤七、通过步骤四得到的正接幅度差、相位差和步骤六得到的反接幅度差、相位差联立计算，得到信号接收端待测端口相对于基准端口的幅相不一致性，将测得的幅相不一致性通过上位机补偿给待测端口即完成了待测端口的校准；
步骤八、保持基准端口不变，再选择另外一端口作待测端口重复步骤三至步骤七直到所有端口都校准完成；
经过上述八个步骤即完成了多通道幅相测试系统的信号接收端的幅度及相位的一致性的校准。
2.根据权利要求1所述的一种多通道信号接收端的离线校准方法，其特征在于：所述多通道幅相测试系统包括一个信号产生端、一个信号调理网络、一个功分、一个采集分析端和上位机，信号调理网络包括一个发送通道、通道切换器和一个接收通道；发送通道由带通滤波器、数控衰减器和带通滤波器顺次相连而成，接收通道由数控衰减器和滤波器顺次相连而成。
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