CN109870622A - 高效处理阵列通道射频延时差的测量方法 - Google Patents

高效处理阵列通道射频延时差的测量方法 Download PDF

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黎剑
杨荣
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Abstract

本发明公开了一种高效处理阵列通道射频延时差的测量方法，包括以下步骤：设计测量数据结构用于阵列数据存储、相位数据预处理、相参通道相位差处理、相位差转换延时差处理和延时数据的后端显示处理，本发明大大提高了针对阵列产品的射频通道的延时性能测量效率，同时可以降低对矢量网络分析仪的要求，即只需具备相位测量功能即可。利用本发明提出的方法，还可提高阵列产品的通道延时性能分析能力，使得可以快速全局性的了解一个阵列产品的全部延时性能，提高产品测量效率。

Description

高效处理阵列通道射频延时差的测量方法
技术领域
本发明属于射频测量技术领域，尤其涉及一种高效处理阵列通道射频延时差的测量方法。
背景技术
在多通道射频阵列产品中，测试有固定相位关系的射频通道之间的延时差时，采用的基本原理是将通道的相位差除以频率f来得到延时差Δt(即)的方法。该方法属于频域法，优点是可以处理延时差较大的测量对象，因此在失量网络分析仪器中被广泛采用。利用失量网络分析仪来扫描不同通道的相位数据，按照公式可以根据相位差来计算出通道间的延时数据，从而可以评估出通道之间的延时差是否满足需求。
高端的矢量网络分析仪通常提供了基本功能来满足计算两个通道间的延时差，比如以R&S公司的ZNB20型号为代表的矢量网络分析仪就具有这样的功能。对于在产品化过程中所需要的多通道射频延时测量，利用仪器内部自身集成的延时测量功能来获取几十甚至上百个通道的延时数据时就显得很困难。测量仪器在面对阵列产品测量需求时的主要缺点在于测量效率低、数据保存方式太单一以至于不利于后端数据分析等，这些缺点成了对多通道射频阵列产品的研制的一个障碍。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种高效处理阵列通道射频延时差的测量方法，具体的，包括以下步骤：
S1.设计测量数据结构：原始相位数据包中包括N个射频通道的数据，每个射频通道的相位曲线数据由M个点构成；
S2.相位数据预处理：将量程为-180°～+180°的原始相位数据转换为线性相位数据；
S3.相参通道相位差处理：将N个射频通道的线性相位数据与参考射频通道的线性相位数据相减，得到N条曲线的相位差数据；
S4.相位差转换延时差处理：将得到的N条相位差曲线数据根据公式进行延时量转换，以得到最终的N条曲线的延时差数据；
S5.延时数据的后端显示处理：为实现对N条曲线的高效显示与处理，将N条曲线在同一个图形窗口中进行重叠显示，进而得到一张包含了N条曲线的延时曲线二维图。
作为优选实施方式，所述步骤S2包括以下子步骤：
S21.读取一个射频通道数据，第一次令i＝2；
S22.计算变量Tmp1＝{Phase(i-1)-Phase(i)}/360，其中Phase(i)表示当前射频通道内第i个点的相位数据；
S23.对Tmp1进行四舍五入处理得到Tmp2；
S24.计算Tmp3＝Tmp2*360；
S25.计算Phase(i)＝Phase(i)+Tmp3；
S26.计算Phase(i)＝Phase(i)*2π/360，将其值转换为弧度单位；
S27.令i＝3～M，重复步骤S22～S26，直至完成当前射频通道的所有点运算，将量程为-180°～+180°的原始相位数据转换为具有属性的线性曲线，其中为相位值，f为频率，t为延时信息；
S28.读取下一个射频通道数据，重复步骤S21～S27，直至完成N个射频通道的处理。
作为优选实施方式，在步骤S3中，所述参考射频通道可在N个通道中任意选择一路实现。
作为优选实施方式，在步骤S3中，设参考射频通道的相位数据为当前待处理通道i的相位数据为且i＝2～N，则相位差数据为：
其中Δt为延时差数据。
本发明的有益效果在于：本发明大大提高了针对阵列产品的射频通道的延时性能测量效率，同时可以降低对矢量网络分析仪的要求，即只需具备相位测量功能即可。利用本发明提出的方法，还可提高阵列产品的通道延时性能分析能力，使得可以快速全局性的了解一个阵列产品的全部延时性能，提高产品测量效率。
附图说明
图1是本发明的测量数据包数据结构示意图；
图2是本发明的相位数据预处理示意图；
图3是本发明的相参通道相位差处理示意图；
图4是本发明的相位差转换延时差处理示意图；
图5是本发明的延时数据的后端显示处理示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一、本发明使用的算法原理
基于任何一个线性物理通道的相位都可以被描述为的关系。利用仪器来测量得到相位进而可以得到关于延时t的信息。由于在多通道射频阵列产品的应用环境中的测量需求为只需要得到通道间的延时差Δt信息，因此在通道数量较多的环境中测量延时差时利用本发明的方法可以更高效的得到处理结果。
二、本发明的实施步骤
(1)如图1所示，设计测量数据结构：原始相位数据包中包括N个射频通道的数据，每个射频通道的相位曲线数据由M个点构成。其中，每个射频通道的数据结构可表示为：
Struct{
ChannelName：射频通道名称，用以识别曲线的物理通道；
Frequency：测量频率点f，数据长度为M，单位Hz；
Phase：测量相位数据数据长度为M，单位°；
}ChannelData
测量数据的原始数据包由N个ChannelData数据结构构成。
具体的，可构建一个软件自动测试环境来完成对N个射频通道的原始相位数据的采集。
(2)如图2所示，相位数据预处理：将量程为-180°～+180°的原始相位数据转换为线性相位数据，具体的，包括以下子步骤：
S21.读取一个射频通道数据，第一次令i＝2；
S22.计算变量Tmp1＝{Phase(i-1)-Phase(i)}/360，其中Phase(i)表示当前射频通道内第i个点的相位数据；
S23.对Tmp1进行四舍五入处理得到Tmp2；
S24.计算Tmp3＝Tmp2*360；
S25.计算Phase(i)＝Phase(i)+Tmp3；
S26.计算Phase(i)＝Phase(i)*2π/360，将其值转换为弧度单位；
S27.令i＝3～M，重复步骤S22～S26，直至完成当前射频通道的所有点运算，将量程为-180°～+180°的原始相位数据转换为具有属性的线性曲线，其中为相位值，f为频率，t为延时信息；
S28.读取下一个射频通道数据，重复步骤S21～S27，直至完成N个射频通道的处理。
(3)如图3所示，相参通道相位差处理：将N个射频通道的线性相位数据与参考射频通道的线性相位数据相减，得到N条曲线的相位差数据，该参考射频通道可在N个通道中任意选择一路实现。具体的，设参考射频通道的相位数据为当前待处理通道i的相位数据为且i＝2～N，则相位差数据为：
其中Δt为延时差数据。
(4)如图4所示，相位差转换延时差处理：将得到的N条相位差曲线数据根据公式 进行延时量转换，以得到最终的N条曲线的延时差数据。
(5)如图5所示，延时数据的后端显示处理：为实现对N条曲线的高效显示与处理，将N条曲线在同一个图形窗口中进行重叠显示，进而得到一张包含了N条曲线的延时曲线二维图。具体的，选择一种二维数据绘制方式(比如可以参考Matlab软件的plot方法)将N条曲线的延时差数据绘制到图形中。二维数据绘制时，横轴为频率信息，纵轴为延时信息。绘制图形的要点是将N条曲线在同一张图形界面中显示，尽量用不同的颜色来进行区分，以获得最佳的观测效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高效处理阵列通道射频延时差的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.设计测量数据结构：原始相位数据包中包括N个射频通道的数据，每个射频通道的相位曲线数据由M个点构成；
S2.相位数据预处理：将量程为-180°～+180°的原始相位数据转换为线性相位数据；
S3.相参通道相位差处理：将N个射频通道的线性相位数据与参考射频通道的线性相位数据相减，得到N条曲线的相位差数据；
S4.相位差转换延时差处理：将得到的N条相位差曲线数据根据公式进行延时量转换，以得到最终的N条曲线的延时差数据；
S5.延时数据的后端显示处理：为实现对N条曲线的高效显示与处理，将N条曲线在同一个图形窗口中进行重叠显示，进而得到一张包含了N条曲线的延时曲线二维图。
2.根据权利要求1所述的一种高效处理阵列通道射频延时差的测量方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：
S21.读取一个射频通道数据，第一次令i＝2；
S22.计算变量Tmp1＝{Phase(i-1)-Phase(i)}/360，其中Phase(i)表示当前射频通道内第i个点的相位数据；
S23.对Tmp1进行四舍五入处理得到Tmp2；
S24.计算Tmp3＝Tmp2*360；
S25.计算Phase(i)＝Phase(i)+Tmp3；
S26.计算Phase(i)＝Phase(i)*2π/360，将其值转换为弧度单位；
S27.令i＝3～M，重复步骤S22～S26，直至完成当前射频通道的所有点运算，将量程为-180°～+180°的原始相位数据转换为具有属性的线性曲线，其中为相位值，f为频率，t为延时信息；
S28.读取下一个射频通道数据，重复步骤S21～S27，直至完成N个射频通道的处理。
3.根据权利要求2所述的一种高效处理阵列通道射频延时差的测量方法，其特征在于，在步骤S3中，所述参考射频通道可在N个通道中任意选择一路实现。
4.根据权利要求3所述的一种高效处理阵列通道射频延时差的测量方法，其特征在于，在步骤S3中，设参考射频通道的相位数据为当前待处理通道i的相位数据为 且i＝2～N，则相位差数据为：
其中Δt为延时差数据。
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