CN106302302A - 一种多通道信号发送端的幅相在线监测及实时补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多通道信号发送端的幅相在线监测及实时补偿方法，属于微波信号测量技术领域。通过测量通道间的幅度差、相位差进行多通道幅相测试系统信号发送端幅度差和相位差的在线监测，并且将在线监测的幅度差和相位差补偿给多通道幅相测试系统信号产生端进行在线实时补偿，保证了多通道信号发送端幅相及相位的一致性。

Description

一种多通道信号发送端的幅相在线监测及实时补偿方法
技术领域
本发明涉及一种多通道信号发送端的幅相在线监测及实时补偿方法，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，在测试中需要保证发送信号之间的幅度和相位一致，所以需要在线监测多通道幅相测试系统发送端通道间的幅度差和相位差，并且进行实时补偿。在实际应用中，现有的技术不适用于对多通道信号发送端进行在线监测和实时补偿。
发明内容
本发明的目的是为解决现有的校准技术不适用于对多通道信号发送端的幅度及相位的一致性进行在线监测和实时补偿的问题，提出了一种多通道信号发送端的幅相在线监测及实时补偿方法，通过测量通道间的幅度差、相位差进行多通道幅相测试系统信号发送端幅度差和相位差的在线监测，并且将在线监测的幅度差和相位差补偿给多通道幅相测试系统信号产生端进行在线实时补偿，保证了多通道信号发送端幅相及相位的一致性。
一种多通道信号发送端的幅相在线监测及实时补偿方法，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k个扩频码进行波形成型、调制、配置幅度相位、上变频、叠加，产生通道1的发送数据。
步骤二、多通道幅相测试系统信号产生端按照步骤一所述的方法，产生通道2至通道N的信号(N为总通道数)；每个通道信号所配置的幅度和相位由用户任意设置。
步骤三、将经步骤一和步骤二得到的通道1至通道N的各路信号分别接入到多通道幅相测试系统的信号调理网络内相应的发送通道，各路信号依次经过发送通道内的带通滤波器、数控衰减器、带通滤波器和功分，功分出两路信号，一路作为发送通道的输出，即信号发送端，另一路接入信号调理网络内的通道切换模块。信号调理网络通过通道切换模块将通道1至通道N发送通道的数据时分接入到多通道幅相测试系统的信号调理网络的接收通道，进入接收通道的信号经过接收通道内的数控衰减器和带通滤波器后接入到多通道幅相测试系统的采集分析端；
所述信号调理网络包括N个发送通道，一个通道切换模块和一个接收通道。其中，发送通道由带通滤波器、数控衰减器、带通滤波器和功分顺次连接而成；接收通道由数控衰减器和带通滤波器顺次连接而成。
步骤四、采集分析端通过高速AD对经过步骤三处理后的信号采样，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。
步骤五、上位机将经步骤四得到的相关峰数据按照公式A＝I2+Q2和求出幅度A和相位再以通道1为基准解算出通道2至通道N相对于通道1的幅度差、相位差，即得到了信号发送端各通道相对于通道1幅度差和相位差的在线监测值。
步骤六、上位机将步骤五中在线检测得到的幅度差和相位差实时补偿到信号产生端；
步骤七、再次按照步骤一至步骤六所述方法，测试各通道和通道1之间的幅度差、相位差，如果在线检测值不符合要求(超过幅相一致性指标的10％)，将得到的在线检测值再次补偿到信号产生端，重复检测与补偿，迭代校准以逼近理想值；
经过上述七个步骤即完成了信号发送端的在线监测及实时补偿。
有益效果
本发明通过测量通道间的幅度差、相位差进行信号发送端幅度差和相位差的在线监测，并且通过将在线监测的幅度差和相位差补偿给多通道幅相测试系统产生端进行实时补偿。
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发送端在线监测及实时补偿结构示意图；
图2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3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是具体实施方式中多通道幅相测试系统信号发送端在线监测及实时补偿结构示意图，多通道幅相测试系统包括多通道信号采集与分析模块和信号调理网络。所述多通道信号采集与分析模块包括采集分析端、多个信号产生端和上位机；所述信号调理网络包括多个由带通滤波器、数控衰减器、带通滤波器、功分器顺次相连组成的发送通道，通道切换器，数控衰减器和带通滤波器。多个功分器分别接入通道切换器，通道切换器的输出连接至放大数控衰减器、带通滤波器，带通滤波器连接至采集分析端，采集分析端将采集结果反馈给上位机，通过上位机对各个信号产生端进行实时补偿。
由图1可见，多通道幅相测试系统信号产生端产生36通道的CDMA信号，分别接入多通道幅相测试系统的信号调理网络的相应发送通道，在信号调理网络内经过发送通道内的滤波器和数控衰减器，然后通过通道切换将36路信号时分接入多通道幅相测试系统信号调理网络的接收通道。然后信号再经过接收通道的滤波器和数控衰减器接回到多通道幅相测试系统采集分析端，通过信号分析测量出各通道的通道间幅度差和相位差，进行进行信号产生端幅度差和相位差的在线监测；上位机将在线监测的幅度差和相位差补偿给发送端进行实时补偿。如图1，以通道1和通道2为例，我们可以在线检测通道1的点划线部分与通道2的点划线部分的幅度和相位的不平衡，并且实时补偿，使得发送通道的输出端的幅相一致性对齐。
图2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3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，信号波束为8波束的多通道幅相测试系统为例，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产生端将多通道幅相测试系统预发送的8个扩频码分别进行根升余弦成形、BPSK调制；然后将BPSK调制后的8个信号分别配上相应的相位和幅度(A1(1)、A2(1)、...、A8(1))，然后将根升余弦成形后的8个信号进行数字上变频叠加，作为通道1的发送数据；其中，...、分别表示第一个发送通道中第1个信号到第8个信号配置的相位，A1(1)、A2(1)、...、A8(1)分别表示第一个发送通道中第1个信号到第8个信号配置的幅度。
步骤二、多通道幅相测试系统信号产生端按照步骤一产生通道2至通道36的信号，配置幅度为A1(n)、A2(n)、...、A8(n)，相位为...、(其中n为通道号，n＝2、3、...、36)，并且发送到对应通道；A1(n)、A2(n)、...、A8(n)分别表示第n个发送通道中第1个信号到第8个信号配置的幅度，...、分别表示第n个发送通道中第1个信号到第8个信号配置的相位。
步骤三、将经步骤一和步骤二得到的通道1至通道36的数据接入到多通道幅相测试系统的信号调理网络的相应通道，各通道的相位特性为...、幅度特性为Ap(1)、Ap(2)、...、Ap(36)，(其中p通道号，p＝1、2、3、...、36)，信号依次经过发送通道内的带通滤波器、数控衰减器、带通滤波器和功分，功分出两路信号，一路作为发送端的输出，另一路接入信号调理网络内的通道切换。信号调理网络通过通道切换将通道1至通道36发送端的数据时分接入到多通道幅相测试系统的信号调理网络的接收通道，进入接收通道的信号经过接收通道内的数控衰减器和带通滤波器后接入到多通道幅相测试系统的采集分析端；
步骤四、采集分析端通过高速AD对经过步骤三处理后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、数字匹配滤波和码捕获等处理，然后将解扩后得到的I、Q两路相关峰数据给上位机；
步骤五、上位机将经步骤四得到的相关峰数据按照公式A＝I2+Q2和求出幅度和相位，再解算出各通道的幅度(Ar1(n)、Ar2(n)、...、Ar8(n))和相位再以通道1为基准解算出通道2至通道36和通道1之间的幅度差、相位差，(以通道1和通道2的波束一通道间相位为例，通道2与通道1的波束一的相位差为幅度差为Ar1(2)-Ar1(1)，)即得到了多通道幅相测试系统发送端各通道与通道1幅度差和相位差的在线监测值；
步骤六、上位机将步骤五得到的幅度差和相位差补偿到信号产生端(以通道1和通道2的波束一通道间相位为例，将得到的通道2与通道1的波束1相位差代入公式计算，得到通道2的波束1相位补偿后的值将解算出的幅相结果配置到信号产生端，即完成了信号的实时补偿)；
步骤七、再次按照步骤一至步骤六所述方法测试各通道相对于通道1的幅度差、相位差，如果在线检测值不理想(超过幅相一致性指标的10％，其中本系统的幅度精度指标为0.1dB，相位精度指标为1°)，将得到的在线检测值再次补偿到信号产生端，可重复步骤七迭代校准以逼近理想值；
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 (3)

1.一种多通道信号发送端的幅相在线监测及实时补偿方法，其特征在于：具体方法如下：
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k个扩频码进行波形成型、调制、配置幅度相位、上变频、叠加，产生通道1的发送数据；
步骤二、多通道幅相测试系统信号产生端按照步骤一所述的方法，产生通道2至通道N的信号，N为总通道数；
步骤三、将经步骤一和步骤二得到的通道1至通道N的各路信号分别接入到多通道幅相测试系统的信号调理网络内相应的发送通道，各路信号依次经过发送通道内的带通滤波器、数控衰减器、带通滤波器和功分，功分出两路信号，一路作为发送通道的输出，即信号发送端，另一路接入信号调理网络内的通道切换模块；信号调理网络通过通道切换模块将通道1至通道N发送通道的数据时分接入到多通道幅相测试系统的信号调理网络的接收通道，进入接收通道的信号经过接收通道内的数控衰减器和带通滤波器后接入到多通道幅相测试系统的采集分析端；
步骤四、采集分析端通过高速AD对经过步骤三处理后的信号采样，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；
步骤五、上位机将经步骤四得到的相关峰数据按照公式A＝I2+Q2和求出幅度A和相位再以通道1为基准解算出通道2至通道N相对于通道1的幅度差、相位差，即得到了信号发送端各通道相对于通道1幅度差和相位差的在线监测值；
步骤六、上位机将步骤五中在线检测得到的幅度差和相位差实时补偿到信号产生端；
步骤七、再次按照步骤一至步骤六所述方法，测试各通道和通道1之间的幅度差、相位差，如果在线检测值不符合要求，将得到的在线检测值再次补偿到信号产生端，重复检测与补偿，迭代校准以逼近理想值；
经过上述七个步骤即完成了信号发送端的在线监测及实时补偿。
2.根据权利要求1所述的一种多通道信号发送端的幅相在线监测及实时补偿方法，其特征在于：所述信号调理网络包括N个发送通道，一个通道切换模块和一个接收通道；其中，发送通道由带通滤波器、数控衰减器、带通滤波器和功分顺次连接而成；接收通道由数控衰减器和带通滤波器顺次连接而成。
3.根据权利要求1所述的一种多通道信号发送端的幅相在线监测及实时补偿方法，其特征在于：步骤七所述不符合要求的含义为超过幅相一致性指标的10％。
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