CN106330353B - 一种本振相位噪声检测方法、装置及射频拉远单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种本振相位噪声检测方法、装置及射频拉远单元，包括：在偏离主信号Δf位置加信号来测试偏离本振Δf位置的相噪值，只通过一台普通的信号源，借用射频拉远单元本身的接收通道，实现了本振相噪性能的检测，极大地满足了大规模生产时工装对本振性能的测试要求。另外，本发明提供的本振相位噪声检测方法实现容易，成本低廉，便于普及应用，有效解决了现有技术中使用相噪仪测试射频拉远单元的相噪值成本高的问题。

Description

一种本振相位噪声检测方法、装置及射频拉远单元
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种本振相位噪声检测方法、装置及射频拉远单元。
背景技术
随着无线通讯技术的发展，射频拉远单元的应用越来越广泛。众所周知，本振的相噪性能直接影响到射频拉远单元发送和接收的性能。在调试阶段，通常是用相噪仪来测试射频拉远单元的相噪性能，而到了大批量生产时，如果为每个工位都配置一台相噪仪，成本就太高了，所以，在射频拉远单元测试工装中，都没有本振相噪性能测试这一项。而如何在大批量射频拉远单元的生产中，实现简单快速地检测本振相位噪声的性能成为现在亟待需要解决的问题。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种本振相位噪声检测方法、装置及射频拉远单元，用以解决现有技术中使用相噪仪测试射频拉远单元的相噪值成本高的问题。
为解决上述问题，本发明主要是通过以下技术方案实现的：
本发明一方面提供了一种本振相位噪声检测方法，该方法包括：
将偏离射频中心频点fRF预设距离Δf的信号与待测本振信号fLO进行混频，分别得到中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号；
对混频后的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行转换得到相应的数字信号；
对所述数字信号进行处理得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
优选地，所述信号是单音信号、双音信号或窄带信号。
优选地，所述将偏离射频中心频点fRF相应频点Δf位置的信号与待测本振信号fLO进行混频的步骤之后，所述对混频后的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行转换得到相应的数字信号的步骤之前，还包括：
将混频后得到的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行放大处理以及抑制混叠频率分量处理。
优选地，所述对所述数字信号进行处理得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值的步骤具体包括：
对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，并根据滤波后的数字信号得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
优选地，所述对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，并根据滤波后的数字信号得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值的步骤具体包括：
对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，计算滤波后各个数字信号的功率，将功率相减，得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
本发明另一方面还提供了一种本振相位噪声检测装置，该装置包括：
混频器，用于将偏离射频中心频点fRF预设距离Δf的信号与待测本振信号fLO进行混频，分别得到中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号；
模数转换器ADC，用于对所述混频器混频后的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行转换得到相应的数字信号；
现场可编程门阵列FPGA，用于对所述模数转换器ADC转换后的数字信号进行处理得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
优选地，该装置还包括中频放大器和中频抗混叠滤波器；
所述中频放大器，用于将所述混频器混频后得到的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行放大处理；
所述中频抗混叠滤波器，用于对所述中频放大器放大处理后的信号进行抑制混叠频率分量处理。
优选地，所述现场可编程门阵列FPGA具体用于，对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，并根据滤波后的数字信号得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
优选地，所述现场可编程门阵列FPGA具体用于，对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，计算滤波后各个数字信号的功率，将功率相减，得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
本发明另一方面还提供了一种射频拉远单元，该射频拉远单元包括上述任意一种本振相位噪声检测装置。
本发明有益效果如下：
本发明通过在偏离主信号Δf位置加信号来测试偏离本振Δf位置的相噪值，只通过一台普通的信号源，借用射频拉远单元本身的接收通道，实现了本振相噪性能的检测，极大地满足了大规模生产时工装对本振性能的测试要求。另外，本发明提供的本振相位噪声检测方法实现容易，成本低廉，便于普及应用，有效解决了现有技术中使用相噪仪测试射频拉远单元的相噪值成本高的问题。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1为本发明实施例的一种本振相位噪声检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的一种本振相位噪声检测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例的另一种本振相位噪声检测方法的流程示意图；
图4为本发明实施例的第一次移频的流程示意图；
图5为本发明实施例的第二次移频的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本发明的主题模糊不清时，将省略本文所描述的器件中已知功能和结构的详细具体说明。
本发明实施例的主要目的是提供一种本振相位噪声检测方法、装置及射频拉远单元，通过在偏离主信号Δf位置加信号来测试偏离本振Δf位置的相噪值，利用射频拉远单元自身的接收通道，只需要一台普通的信号源，就可以实现本振相噪的初步检测功能，省去了价格昂贵的相噪仪费用。下面就通过几个具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
方法实施例
本发明实施例提供了一种本振相位噪声检测方法，参见图1和2，该方法包括：
S101、将偏离射频中心频点fRF预设距离Δf的信号与待测本振信号fLO进行混频，分别得到中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号；
具体实施时，本发明实施例是通过一个信号源给混频器的射频输入端加一个偏离射频中心频点fRF相应频点Δf位置的信号，该信号源是普通的信号源，只要能输出较大幅度的信号即可。
本发明实施例所输入的信号可以是单音信号、双音信号或窄带信号，当所输入的信号是双音信号或窄带信号时，双音信号的间隔，以及窄带信号的带宽应小于后续进行数字信号处理时数字低通滤波器的带宽。
由于本发明所加的偏离射频中心频点fRF相应频点Δf位置的信号的功率足够大，所以混频器输出的信号有两个：一是位于偏离中频中心频点fIF相应频点Δf位置的大信号，幅度较大，二是位于中频中心频点fIF的小信号，幅度较小。
S102、对混频后的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行转换得到相应的数字信号；
具体实施时，本发明实施例是通过射频拉远单元内的模数转换器将步骤101处理后的信号进行ADC采样，并将混频后的信号进行转换得到对应的数字信号。
即，本发明通过射频拉远单元内的模数转换器ADC对混频后得到的位于偏离中频中心频点fIF相应频点Δf位置的信号，以及位于中频中心频点fIF的信号进行采样，并将采样到的信号进行量化编码得到相应的数字信号，并发送给现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)进行处理。
本发明实施例的ADC具有尽可能高的动态，这样相噪检测的精度更准确，具体实施时，本发明实施例采用的ADC的位数不小于11bit。
S103、对所述数字信号进行处理得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
本发明实施例步骤S103对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，并根据滤波后的数字信号得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
具体的，本发明通过对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，计算滤波后各个数字信号的功率，将功率相减，得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
具体实施时，本发明通过FPGA对转换后的数字信号分别进行两次不同的移频，具体包括：
第一次移频，就是将偏离中频中心频点fIF相应频点Δf位置的大信号移到零频，然后经过数字低通滤波器进行滤波，将偏离零频相应频点Δf位置的小信号滤除，只剩下位于零频的大信号。再计算此滤波器通带内的信号功率值，记为功率一；
第二次移频，就是将之前的中频中心频点fIF移到零频，然后经过数字低通滤波器进行滤波，将偏离零频相应频点Δf位置的大信号滤除，只剩下位于零频的小信号。再计算此滤波器通带内的信号功率值，记为功率二。
最后用功率二减去功率一，就得出偏离本振相应频点Δf位置的相噪值。
这里，两次移频后的数字低通滤波器是同一个滤波器，滤波器的带宽要尽量窄，对Δf频点位置的抑制要尽量高。数字低通滤波器的带宽可以根据Δf的大小来灵活设置，既要考虑到对Δf频点位置的抑制，又要考虑到带宽内的信号功率可以被正确检测到。如测试偏离1KHz的相噪，则数字低通滤波器的带宽BW可以设置为40Hz；而测试偏离10KHz的相噪，则数字低通滤波器的带宽BW可以加宽到200Hz。
本发明通过在偏离主信号Δf位置加信号来测试偏离本振Δf位置的相噪值，利用射频拉远单元自身的接收通道，只需要一台普通的信号源，就可以实现本振相噪的初步检测功能，省去了价格昂贵的相噪仪费用。
本发明通过一个信号源给混频器的射频输入端加一个偏离射频中心频点fRF相应频点Δf位置的信号，该信号与混频器的本振输入即待测本振fLO进行混频，对混频器的中频输出经过放大、抗混叠滤波和ADC采样后变成数字信号，再由FPGA进行移频和数字滤波处理，得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
本发明实施例还提供了一种优选的实施方式，具体为，所述将偏离射频中心频点fRF相应频点Δf位置的信号与待测本振信号fLO进行混频的步骤之后，所述对混频后的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行转换得到相应的数字信号的步骤之前，还包括：
将混频后得到的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行放大处理以及抑制混叠频率分量处理。
具体实施时，本发明实施例通过中频放大器将混频后得到的信号进行放大处理，并通过中频抗混叠滤波器对所述中频放大器放大处理后的信号进行抑制混叠频率分量处理。
即，本发明通过对混频器输出的信号再经过中频放大器进行放大，其中，本发明实施例所述的中频放大器的增益是可调的，既保证偏离中频中心频点fIF相应频点Δf位置的大信号经过放大后不超出ADC的满量程功率，又保证位于中频中心频点fIF的小信号经过放大后高于ADC的底噪和整个射频链路的底噪。
且，经中频放大器放大后的信号在输入到ADC进行采样之前，要经过一个中频抗混叠滤波器，通过该中频抗混叠滤波器抑制混叠频率分量，以避免对带内有用信号的干扰。
这里，中频放大器输出的两个信号都是落在抗混叠滤波器的通带内的，所以，经中频抗混叠滤波器处理后的对信号的功率衰减很小。
本发明通过在偏离主信号Δf位置加信号的方法，实现了对偏离本振Δf位置的相噪值的检测，本发明所述的方法不需要昂贵的相噪分析仪，只需要一台普通的信号源，就能实现本振相噪的检测，大大节省了测试成本。
另外，本发明除了要设置一个输入信号的信号源外，其他装置都是射频拉远单元内部的一部分，且射频拉远单元内部的接收通道就是混频后中频放大再抗混叠滤波最后ADC采样的链路架构。所以本发明所述的方法，不需要额外的硬件链路，直接就可以借用射频拉远单元自身的接收通道，实现简单，便于在生产测试工装中大规模应用。
图3为本发明实施例的另一种本振相位噪声检测方法的流程示意图，下面将结合图3对本发明所述的方法进行详细的说明：
假设，射频拉远单元的射频中心频点fRF为1950MHz，其对应的中频中心频点fIF为140MHz，则对应的本振fLO为1810MHz。设现在要测试的是本振1810MHz偏离位置Δf为1KHz处的相噪值，则包括以下步骤：
步骤301：要测试偏离本振Δf位置的信号；
步骤302：信号源，设置输出频点为1950.001MHz，输出功率为0dBm，输出模式为单音；
步骤303：将信号源的输出连接到射频拉远单元内部接收通道的混频器，射频信号1950.001MHz与本振信号1810MHz经混频器混频后输出，得到140.001MHz的中频大信号，和140MHz的中频小信号；
步骤304：这两个信号一起输入到射频拉远单元内部接收通道的中频放大器进行放大，这个中频放大器的增益是可调的，既保证140.001MHz的中频大信号不超出ADC的满量程，又保证140MHz的中频小信号高出ADC底噪和射频链路底噪；
步骤305：中频放大器输出的两个信号经过射频拉远单元内部接收通道的中频抗混叠滤波器，抑制混叠频率分量，这样就不会影响带内这两个信号功率的正确检测；
步骤306：将经过中频抗混叠滤波器滤波后的两个信号连接到射频拉远单元内部接收通道的模数转换器。140.001MHz的中频大信号和140MHz的中频小信号一起经过ADC采样后从模拟信号转换成数字信号；
步骤307：转换后的数字信号再进入射频拉远单元内部的FPGA进行数字处理，第一次移频，变成零频的大信号和1KHz的小信号，具体如图4所示；
步骤308：移频后的信号，通过设计的数字低通滤波器，1KHz的小信号被滤除，只剩下通带内的大信号。这个数字滤波器，假设是一个通带为40Hz的低通滤波器；
步骤309：FPGA计算通带内的信号功率，为Sout1dBm；
步骤310：第二次移频，变成零频的小信号和1KHz的大信号，具体如图5所示；
步骤311：移频后的信号，通过设计的数字低通滤波器，1KHz的大信号被滤除，只剩下通带内的小信号。这个数字滤波器，和第一次移频后的数字滤波器，设计参数和性能是完全一样的；
步骤312：FPGA计算通道内的信号功率，为Sout 2dBm；
步骤313：最后，将前后两次计算的功率一比，Sout2—Sout1，就得到了偏离本振1KHz处的相噪值dBc/Hz；
这里，相噪值的检测精度取决于以下几方面因素：一是Sout 2(放大后的相噪值)要高于整个射频链路的底噪；二是Sout 2要高于ADC的底噪；三是数字低通滤波器对于1KHz处的抑制要大于相噪值。例如，如果1KHz的相噪值是-100dBc/Hz，则设计的数字低通滤波器在1KHz处的抑制度要在100dBc以上。
本发明实例利用在偏离主信号1KHz位置加信号来测试偏离本振1KHz位置的相噪值，只通过一台普通的信号源，借用射频拉远单元本身的接收通道，实现了本振相噪性能的初步检测，极大地满足了大规模生产时工装对本振性能的测试要求。另外，本发明提供的本振相位噪声检测方法实现容易，成本低廉，支持的硬件系统可以完全借用，便于普及应用。
装置实施例
本发明实施例提供了一种本振相位噪声检测装置，参见图2，该装置包括：
混频器，用于将偏离射频中心频点fRF预设距离Δf的信号与待测本振信号fLO进行混频，分别得到中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号；
模数转换器ADC，用于对所述混频器混频后的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行转换得到相应的数字信号；
现场可编程门阵列FPGA，用于对所述模数转换器ADC转换后的数字信号进行处理得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
本发明通过在偏离主信号Δf位置加信号来测试偏离本振Δf位置的相噪值，利用射频拉远单元自身的接收通道，只需要一台普通的信号源，就可以实现本振相噪的初步检测功能，省去了价格昂贵的相噪仪费用。
本发明实施例所输入的信号可以是单音信号、双音信号或窄带信号，当所输入的信号是双音信号或窄带信号时，双音信号的间隔，以及窄带信号的带宽应小于后续进行数字信号处理时数字低通滤波器的带宽。
优选地，本发明实施例还设有中频放大器和中频抗混叠滤波器，具体的，
所述中频放大器，用于将所述混频器混频后得到的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行放大处理；
所述中频抗混叠滤波器，用于对所述中频放大器放大处理后的信号进行抑制混叠频率分量处理。
其中，本发明实施例的所述放大处理条件为：放大后的偏离中频中心频点fIF相应频点Δf位置的信号小于模数转换器ADC的满量程功率，且放大后的中频中心频点fIF的信号高于模数转换器ADC的底噪。
优选地，本发明实施例所述所述现场可编程门阵列FPGA具体用于，对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，并根据滤波后的数字信号得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值，具体为对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，计算滤波后各个数字信号的功率，将功率相减，得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
本发明实施例装置的相关内容可参考上述方法或装置实施例的相关内容进行理解，此处不再赘述。
射频拉远单元实施例
本发明实施例提供了一种射频拉远单元，该射频拉远单元包括装置实施例中所述的任意一种装置。
本发明实施例中的相关内容可参照装置实施例和方法实施例部分进行理解，在此不再赘述。
本发明提供的一种本振相位噪声检测方法、装置及射频拉远单元，能够带来以下有益效果：
本发明通过在偏离主信号Δf位置加信号来测试偏离本振Δf位置的相噪值，只通过一台普通的信号源，借用射频拉远单元本身的接收通道，实现了本振相噪性能的检测，极大地满足了大规模生产时工装对本振性能的测试要求。另外，本发明提供的本振相位噪声检测方法实现容易，成本低廉，便于普及应用，有效解决了现有技术中使用相噪仪测试射频拉远单元的相噪值成本高的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种本振相位噪声检测方法，其特征在于，包括：
将偏离射频中心频点fRF预设距离Δf的信号与待测本振信号fLO进行混频，分别得到中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号；
对混频后的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行转换得到相应的数字信号；
对所述数字信号进行处理得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值；
所述对所述数字信号进行处理得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值的步骤具体包括：
对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，并根据滤波后的数字信号得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述信号是单音信号、双音信号或窄带信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将偏离射频中心频点fRF相应频点Δf位置的信号与待测本振信号fLO进行混频的步骤之后，所述对混频后的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行转换得到相应的数字信号的步骤之前，还包括：
将混频后得到的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行放大处理以及抑制混叠频率分量处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，并根据滤波后的数字信号得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值的步骤具体包括：
对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，计算滤波后各个数字信号的功率，将功率相减，得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
5.一种本振相位噪声检测装置，其特征在于，包括：
混频器，用于将偏离射频中心频点fRF预设距离Δf的信号与待测本振信号fLO进行混频，分别得到中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号；
模数转换器ADC，用于对所述混频器混频后的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行转换得到相应的数字信号；
现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编程门阵列FPGA具体用于，对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，并根据滤波后的数字信号得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括中频放大器和中频抗混叠滤波器；
所述中频放大器，用于将所述混频器混频后得到的中频中心频点fIF的信号以及偏离所述中频中心频点fIF预设距离Δf的信号进行放大处理；
所述中频抗混叠滤波器，用于对所述中频放大器放大处理后的信号进行抑制混叠频率分量处理。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述现场可编程门阵列FPGA具体用于，对所述数字信号分别移频到零频，并进行滤波，计算滤波后各个数字信号的功率，将功率相减，得到偏离本振频点fLO相应频点Δf位置的相噪值。
8.一种射频拉远单元，其特征在于，该射频拉远单元包括权利要求5-7中任意一项所述的装置。
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