CN110266421A - 多通道同步采集相位校准系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道同步采集相位校准系统及方法，所述系统包括：多通道射频模块，用于分别接收多路射频信号，根据所述多路射频信号得到中频信号，并输出多路时钟网络信号；多通道模数采集模块，用于根据所述多路时钟网络信号将对应的中频信号转换为多路数字输出信号；相位校准控制模块，用于根据所述多路数字输出信号中的预设频点信息得到对应的目标相位信息；所述相位校准控制模块，还用于选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，根据比较结果输出控制参数至可编程时钟延时模块，以使所述可编程时钟延时模块根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号，从而实现多路时钟网络信号的校准。
Description
技术领域
本发明涉及多通道高速数据采集技术领域，尤其涉及一种多通道同步采集相位校准系统及方法。
背景技术
高速信号采集设备是以射频、模拟、数字、高速总线和信号处理算法等为基础的采集设备，能够通过二次变频法或者射频直接采样方式，捕获电磁环境中存在的各种高频高速电磁信号，可广泛应用于频谱监测、雷达和通信领域。尤其是在测向和定位领域，需要同时采集多路高速信号、大带宽、高采样率信号，同步采集精度要求达到皮秒量级，对多通道间的相位一致性提供较高的要求。随着芯片技术的发展，模数转换器采样速率越来越高，模数转换越来越靠近射频前端，多通道高速数据采集设备在宽带通信、雷达系统、高速脉冲模拟以及测试测量仪器等多种应用具有重要作用，但是由于时钟的偏斜和抖动，常常导致多通道高速数据相位不一致性。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种多通道同步采集相位校准系统及方法，旨在解决在进行多通道同步信号采集时相位不一致的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种多通道同步采集相位校准系统，所述多通道同步采集相位校准系统包括：多通道射频模块、多通道模数采集模块、相位校准控制模块以及可编程时钟延时模块；
所述多通道射频模块，用于分别接收多路射频信号，将所述多路射频信号进行变频，得到中频信号，并输出多路时钟网络信号，将所述中频信号和多路时钟网络信号输出至所述多通道模数采集模块；
所述多通道模数采集模块，用于根据所述多路时钟网络信号将对应的中频信号经过模数变换，得到多路数字输出信号；
所述相位校准控制模块，用于分别提取所述多路数字输出信号中的预设频点信息，根据所述预设频点信息得到对应的目标相位信息；
所述相位校准控制模块，还用于获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到比较结果；
所述相位校准控制模块，还用于根据所述比较结果输出控制参数至所述可编程时钟延时模块，以使所述可编程时钟延时模块根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号。
优选地，所述多通道同步采集相位校准系统还包括：校准源模块；
所述校准源模块，用于产生一路固定频点的射频信号，通过功分器将所述射频信号分为多路射频信号，并分别将所述多路射频信号接入所述多通道射频模块。
优选地，所述相位校准控制模块，还用于分别获取所述多路数字输出信号的数据长度信息；根据所述数据长度信息查找对应的预设频点信息；根据所述预设频点信息得到对应的对数值信息，并根据所述对数值信息得到对应的角度信息；将所述角度信息作为所述目标相位信息。
优选地，所述相位校准控制模块，还用于选取参考通道，将所述参考通道对应目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到同步误差；获取当前可编程时钟芯片步进分辨率，根据所述当前可编程时钟芯片步进分辨率调整所述同步误差，得到时间延迟步进；根据所述时间延迟步进在预设响应表中查找对应的时钟延时值；将所述时钟延时值作为比较结果。
优选地，所述相位校准控制模块，还用于调整所述参考通道，得到目标通道，根据所述目标通道对应的目标相位信息得到调整后的同步误差；在所述调整后的同步误差满足预设条件时，停止校准。
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种多通道同步采集相位校准方法，应用于多通道同步采集相位校准系统，所述多通道同步采集相位校准系统包括：多通道射频模块、多通道模数采集模块、相位校准控制模块以及可编程时钟延时模块，所述多通道同步采集相位校准方法包括：
所述多通道射频模块分别接收多路射频信号，将所述多路射频信号进行变频，得到中频信号，并输出多路时钟网络信号，将所述中频信号和多路时钟网络信号输出至所述多通道模数采集模块；
所述多通道模数采集模块根据所述多路时钟网络信号将对应的中频信号经过模数变换，得到多路数字输出信号；
所述相位校准控制模块分别提取所述多路数字输出信号中的预设频点信息，根据所述预设频点信息得到对应的目标相位信息；
所述相位校准控制模块获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到比较结果；
所述相位校准控制模块根据所述比较结果输出控制参数至所述可编程时钟延时模块，以使所述可编程时钟延时模块根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号。
优选地，所述多通道同步采集相位校准系统还包括：校准源模块；
所述多通道射频模块分别接收多路射频信号，将所述多路射频信号进行变频，得到中频信号，并输出多路时钟网络信号，将所述中频信号和多路时钟网络信号输出至所述多通道模数采集模块之前，所述方法还包括：
所述校准源模块产生一路固定频点的射频信号，通过功分器将所述射频信号分为多路射频信号，并分别将所述多路射频信号接入所述多通道射频模块。
优选地，所述相位校准控制模块分别提取所述多路数字输出信号中的预设频点信息，根据所述预设频点信息得到对应的目标相位信息，包括：
所述相位校准控制模块分别获取所述多路数字输出信号的数据长度信息；
根据所述数据长度信息查找对应的预设频点信息；
根据所述预设频点信息得到对应的对数值信息，并根据所述对数值信息得到对应的角度信息；
将所述角度信息作为所述目标相位信息。
优选地，所述相位校准控制模块获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到比较结果，包括：
所述相位校准控制模块选取参考通道，将所述参考通道对应目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到同步误差；
获取当前可编程时钟芯片步进分辨率，根据所述当前可编程时钟芯片步进分辨率调整所述同步误差，得到时间延迟步进；
根据所述时间延迟步进在预设响应表中查找对应的时钟延时值；
将所述时钟延时值作为比较结果。
优选地，所述相位校准控制模块根据所述比较结果输出控制参数至所述可编程时钟延时模块，以使所述可编程时钟延时模块根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号之后，所述方法还包括：
所述相位校准控制模块调整所述参考通道，得到目标通道，根据所述目标通道对应的目标相位信息得到调整后的同步误差；
在所述调整后的同步误差满足预设条件时，停止校准。
本发明提出的多通道同步采集相位校准系统，所述多通道同步采集相位校准系统包括：多通道射频模块、多通道模数采集模块、相位校准控制模块以及可编程时钟延时模块；所述多通道射频模块，用于分别接收多路射频信号，将所述多路射频信号进行变频，得到中频信号，并输出多路时钟网络信号，将所述中频信号和多路时钟网络信号输出至所述多通道模数采集模块；所述多通道模数采集模块，用于根据所述多路时钟网络信号将对应的中频信号经过模数变换，得到多路数字输出信号；所述相位校准控制模块，用于分别提取所述多路数字输出信号中的预设频点信息，根据所述预设频点信息得到对应的目标相位信息；所述相位校准控制模块，还用于获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到比较结果；所述相位校准控制模块，还用于根据所述比较结果输出控制参数至所述可编程时钟延时模块，以使所述可编程时钟延时模块根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号，从而首先通过多通道射频模块输出多路时钟网络信号，并通过多通道模数采集模块进行数模转化，得到多路数字输出信号，然后通过相位校准控制模块计算出校准的参数信息，通过所述参数信息控制所述可编程时钟延时模块，实现对多路时钟网络信号的校准。
附图说明
图1为本发明多通道同步采集相位校准系统第一实施例的功能模块示意图；
图2为本发明多通道同步采集相位校准系统一实施例的整体功能模块示意图；
图3为本发明多通道同步采集相位校准方法第一实施例的流程示意图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1为本发明多通道同步采集相位校准系统100第一实施例的结构框图，所述多通道同步采集相位校准系统100包括：多通道射频模块10、多通道模数采集模块20、相位校准控制模块30以及可编程时钟延时模块40；
所述多通道同步采集相位校准系统100具有两种工作模式：校准模式和正常工作模式，当所述多通道同步采集相位校准系统100中的各个模块上电后，首先进行初始化，对整个多通道同步采集相位校准系统100进行校准，所有频点校准完后通过上位机切换到正常工作模式，将多通道天线信号同时接入进来进行信号采集，在本实施例中，主要以基于校准模式工作时，以接入4通道的同步信号进行说明。
所述多通道射频模块10，用于分别接收多路射频信号，将所述多路射频信号进行变频，得到中频信号，并输出多路时钟网络信号，将所述中频信号和多路时钟网络信号输出至所述多通道模数采集模块20。
需要说明的是，所述多通道射频模块10主要用于将射频L波段信号下边频到固定中频，从而得到多通道中频信号，同时多通道射频模块10输出一路高精度时钟信号，所述高精度时钟信号为精度误差在百万分之十以内的时钟信号，即10ppm，其中ppm表示相对标称频率的变化量，所述一路高精度时钟信号经过高精度时钟和低抖动时钟芯片，将一路高精度时钟信号分为多路时钟网络信号，在本实施例中，以分成四路时钟网络信号为例进行说明，四路时钟网络信号分别输入至4个多通道模数采集模块20。
可以理解的是，多通道中频信号通过四路等长和抗干扰屏蔽同轴线缆连接至多通道模数采集模块20，通过采用等长线缆可消除因线缆长度不相同对信号延迟不同造成的影响。
由于理想的时钟分配网络输出应该是完全相同，但实际上由于时钟芯片是非理想器件，同时射频锁相环(Phase Locked Loop，PLL)具有抖动和锁定误差、制版和焊接等因素引入的时钟误差，而本实施例在时钟分配后一级加入一个高精度的可编程时钟延时模块40，通过所述可编程时钟延时模块40实现对时钟信号的校准。
所述多通道模数采集模块20，用于根据所述多路时钟网络信号将对应的中频信号经过模数变换，得到多路数字输出信号。
在具体实现中，所述多路数字输出信号可为离散的数字中频信号或者基带信号，还可为其他形式的数字信号，本实施例对此不作限制，在本实施例中，以离散的数字中频信号或者基带信号为例进行说明，所述中频信号通过四路等长的高精度和抗干扰线缆连接多通道模数采集模块20进行模数变换、同步数据采集、触发、存储和预处理，从而得到离散的数字中频信号或者基带信号；
如图2所示的多通道同步采集相位校准系统100一实施例的整体功能模块示意图，所述多通道同步采集相位校准系统100还包括数字传输模块，所述多通道模数采集模块20的输出端连接所述数字传输模块的输入端，所述数字传输模块的输出端连接所述相位校准控制模块30的输入端，所述数字传输模块与所述多通道模数采集模块20均通过现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)，所述数字传输模块将所述多通道模数采集模块20得到的中频信号或者基带信号进行组帧，然后通过高速串行计算机扩展总线标准(peripheral component interconnect express，PCI-Express)直接内存访问(DirectMemory Access，DMA)的方式进行传输，通过PCIE总线传输到上位机，所述多通道同步采集相位校准系统100还包括射频控制模块，所述射频控制模块通过上位机进行实现，通过所述射频控制模块实现对多通道射频模块10的控制。
所述相位校准控制模块30，用于分别提取所述多路数字输出信号中的预设频点信息，根据所述预设频点信息得到对应的目标相位信息。
需要说明的是，所述预设频点信息为所述多路数字输出信号中最大频点信息，并根据最大频点信息得到对应的目标相位信息。
所述相位校准控制模块30，还用于获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到比较结果。
需要说明的是，所述相位校准控制模块30在上位机实现，所述总通道信息为接入的所有通道信号，例如本实施例中接入的四路通道信息，将四路通道信息作为总通道信息，选取其中的一路通道作为参考通道，将剩余三路通道作为剩下通道，采用相关算法获取通道间的相位差，获得每个通道间的时钟延时值，通过上位机发送时钟延时参数，控制高精度可编程时钟延时模块40的相应寄存器，进行微调时钟输出相位，直到相位一致性满足要求。
所述相位校准控制模块30，还用于根据所述比较结果输出控制参数至所述可编程时钟延时模块40，以使所述可编程时钟延时模块40根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号。
需要说明的是，所述可编程时钟延时模块40可为高精度可编程时钟延时模块40，即可调整到精度误差在百万分之十以内的时钟信号，在本实施例中，可选用安森美公司的MC100EP195可编程延时芯片，主要用于时钟去抖动和延时调整，MC100EP195具有延时范围为：2.2ns～12.2ns，延时步进分辨率为：10ps/Delay，最高输入频率为：1GHz，从而实现高效的时钟去抖动和延时调整，通过高精度可编程时钟延时模块40是这个校准装置的核心，可通过上位机进行可编程控制,通过调整可编程延时芯片的延时步进进而调整其输出时钟相位。
本实施例通过上述方案提供的多通道同步采集相位校准系统100，所述多通道同步采集相位校准系统100包括：多通道射频模块10、多通道模数采集模块20、相位校准控制模块30以及可编程时钟延时模块40；所述多通道射频模块10，用于分别接收多路射频信号，将所述多路射频信号进行变频，得到中频信号，并输出多路时钟网络信号，将所述中频信号和多路时钟网络信号输出至所述多通道模数采集模块20；所述多通道模数采集模块20，用于根据所述多路时钟网络信号将对应的中频信号经过模数变换，得到多路数字输出信号；所述相位校准控制模块30，用于分别提取所述多路数字输出信号中的预设频点信息，根据所述预设频点信息得到对应的目标相位信息；所述相位校准控制模块30，还用于获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到比较结果；所述相位校准控制模块30，还用于根据所述比较结果输出控制参数至所述可编程时钟延时模块40，以使所述可编程时钟延时模块40根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号，从而首先通过多通道射频模块10输出多路时钟网络信号，并通过多通道模数采集模块20进行数模转化，得到多路数字输出信号，然后通过相位校准控制模块30计算出校准的参数信息，通过所述参数信息控制所述可编程时钟延时模块40，实现对多路时钟网络信号的校准。
进一步地，如图2所示，所述多通道同步采集相位校准系统100还包括：校准源模块50；所述校准源模块50，用于产生一路固定频点的射频信号，通过功分器将所述射频信号分为多路射频信号，并分别将所述多路射频信号接入所述多通道射频模块10。
所述校准源模块50输出一路固定频点的单音正弦波信号，通过内部一分四的功分器将同一信号分为四路信号，四路信号分别接入到多通道射频模块10。
进一步地，所述相位校准控制模块30，还用于分别获取所述多路数字输出信号的数据长度信息；根据所述数据长度信息查找对应的预设频点信息；根据所述预设频点信息得到对应的对数值信息，并根据所述对数值信息得到对应的角度信息；将所述角度信息作为所述目标相位信息。
进一步地，所述相位校准控制模块30，还用于选取参考通道，将所述参考通道对应目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到同步误差，获取当前可编程时钟芯片步进分辨率，根据所述当前可编程时钟芯片步进分辨率调整所述同步误差，得到时间延迟步进，根据所述时间延迟步进在预设响应表中查找对应的时钟延时值，将所述时钟延时值作为比较结果。
在具体实现中，首先计算各个通道的最大频点所对应的相位，然后指定一个参考通道，其它通道依次与所述参考通道的相位进行比较，计算其差值，通过差值与时钟校准值的关系利用查表法获得每个通道需要校准的时钟延时值，首先将信号源设置为单音信号，通过功分器输入至四路射频模块，计算获取每个通道数据长度L1，L2，L3，L4，计算获得每个通道当前数据长度时，对应的最大频点f1_max,f2_max,f3_max,f4_max，根据公式max_dB＝20lg10(fi_max),获得最大频点的对数值，其中，max_dB表示最大频点的对数值，fi_max表示最大频点信息，计算最大频点对应的角度θ1、θ2、θ3以及θ4，假设以第一通道为参考通道，计算获得其他通道相对于参考通道之间的相位角度差，计算获得同步误差Δθi，计算公式为Δθi＝|θi--θ1|，其中，Δθi表示相位角度差，θi表示剩下通道对应的目标相位信息，θ1表示第一通道对应目标相位信息，根据可编程时钟芯片步进分辨率为：10ps/delay，可延迟的范围为2.2ns～12.2ns，可知最大可调范围10ns，调节最大步数为1000，计算获得时间延迟步进为Δτ，计算公式为Δτ＝Δθi/360*1000，然后查找响应的表，获得相应的时钟延时值，通过可编程时钟芯片步进分辨率对同步误差进行相应的调整，从而保证数据的准确性。
需要说明的是，所述响应的表为预先建立的时间延迟步进与时钟延时值的对应关系，根据获取时间延迟步进得到相应的时钟延时值，可通过获取历史时间延迟步进，得到对应的历史时钟延时值，从而实现响应的表的建立。
进一步地，所述相位校准控制模块30，还用于调整所述参考通道，得到目标通道，根据所述目标通道对应的目标相位信息得到调整后的同步误差，在所述调整后的同步误差满足预设条件时，停止校准。
需要说明的是，所述预设条件为同步误差Δθi收敛到最小值，所述高精度可编程时钟延时模块40微调时钟输出后，重新选择参考通道进行重复校准，通过多次调整高精度可编程时钟延时模块40的时钟延时，进而调整多个通道间的相位差，直至同步误差Δθi收敛到最小值，趋向于零为止，从而提高校准效率。
本实施例通过校准源模块50、高精度可编程时钟延时模块40和相位校准控制模块30对整个链路的通道间相位差进行校准，实现方式简单和方便，便于工程化和产品批量化。
参照图3，提出本发明多通道同步采集相位校准方法第一实施例的流程示意图，应用于基于开源工具的敏捷测试系统，所述基于开源工具的敏捷测试系统包括：仓库管理服务器、开源软件项目服务器以及开源测试服务器，所述基于开源工具的敏捷测试方法包括：应用于多通道同步采集相位校准系统，所述多通道同步采集相位校准系统包括：多通道射频模块、多通道模数采集模块、相位校准控制模块以及可编程时钟延时模块，所述多通道同步采集相位校准方法包括：
步骤S10，所述多通道射频模块分别接收多路射频信号，将所述多路射频信号进行变频，得到中频信号，并输出多路时钟网络信号，将所述中频信号和多路时钟网络信号输出至所述多通道模数采集模块。
需要说明的是，本实施例的执行主体为多通道同步采集相位校准系统，通过多通道同步采集相位校准系统实现对时钟信号的校准。
所述多通道同步采集相位校准系统具有两种工作模式：校准模式和正常工作模式，当所述多通道同步采集相位校准系统中的各个模块上电后，首先进行初始化，对整个多通道同步采集相位校准系统进行校准，所有频点校准完后通过上位机切换到正常工作模式，将多通道天线信号同时接入进来进行信号采集，在本实施例中，主要以基于校准模式工作时，以接入4通道的同步信号进行说明。
需要说明的是，所述多通道射频模块主要用于将射频L波段信号下边频到固定中频，从而得到多通道中频信号，同时多通道射频模块输出一路高精度时钟信号，所述高精度时钟信号为精度误差在百万分之十以内的时钟信号，即10ppm，其中ppm表示相对标称频率的变化量，所述一路高精度时钟信号经过高精度时钟和低抖动时钟芯片，将一路高精度时钟信号分为多路时钟网络信号，在本实施例中，以分成四路时钟网络信号为例进行说明，四路时钟网络信号分别输入至4个多通道模数采集模块。
可以理解的是，多通道中频信号通过四路等长和抗干扰屏蔽同轴线缆连接至多通道模数采集模块，通过采用等长线缆可消除因线缆长度不相同对信号延迟不同造成的影响。
由于理想的时钟分配网络输出应该是完全相同，但实际上由于时钟芯片是非理想器件，同时射频锁相环(Phase Locked Loop，PLL)具有抖动和锁定误差、制版和焊接等因素引入的时钟误差，而本实施例在时钟分配后一级加入一个高精度的可编程时钟延时模块，通过所述可编程时钟延时模块实现对时钟信号的校准。
步骤S20，所述多通道模数采集模块根据所述多路时钟网络信号将对应的中频信号经过模数变换，得到多路数字输出信号。
在具体实现中，所述多路数字输出信号可为离散的数字中频信号或者基带信号，还可为其他形式的数字信号，本实施例对此不作限制，在本实施例中，以离散的数字中频信号或者基带信号为例进行说明，所述中频信号通过四路等长的高精度和抗干扰线缆连接多通道模数采集模块进行模数变换、同步数据采集、触发、存储和预处理，从而得到离散的数字中频信号或者基带信号；
如图2所示的多通道同步采集相位校准系统一实施例的整体功能模块示意图，所述多通道同步采集相位校准系统还包括数字传输模块，所述多通道模数采集模块的输出端连接所述数字传输模块的输入端，所述数字传输模块的输出端连接所述相位校准控制模块的输入端，所述数字传输模块与所述多通道模数采集模块均通过现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)，所述数字传输模块将所述多通道模数采集模块得到的中频信号或者基带信号进行组帧，然后通过高速串行计算机扩展总线标准(peripheral component interconnect express，PCI-Express)直接内存访问(DirectMemory Access，DMA)的方式进行传输，通过PCIE总线传输到上位机，所述多通道同步采集相位校准系统还包括射频控制模块，所述射频控制模块通过上位机进行实现，通过所述射频控制模块实现对多通道射频模块的控制。
步骤S30，所述相位校准控制模块分别提取所述多路数字输出信号中的预设频点信息，根据所述预设频点信息得到对应的目标相位信息。
需要说明的是，所述预设频点信息为所述多路数字输出信号中最大频点信息，并根据最大频点信息得到对应的目标相位信息。
步骤S40，所述相位校准控制模块还用于获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到比较结果。
需要说明的是，所述相位校准控制模块在上位机实现，所述总通道信息为接入的所有通道信号，例如本实施例中接入的四路通道信息，将四路通道信息作为总通道信息，选取其中的一路通道作为参考通道，将剩余三路通道作为剩下通道，采用相关算法获取通道间的相位差，获得每个通道间的时钟延时值，通过上位机发送时钟延时参数，控制高精度可编程时钟延时模块的相应寄存器，进行微调时钟输出相位，直到相位一致性满足要求。
步骤S50，所述相位校准控制模块根据所述比较结果输出控制参数至所述可编程时钟延时模块，以使所述可编程时钟延时模块根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号。
需要说明的是，所述可编程时钟延时模块可为高精度可编程时钟延时模块，即可调整到精度误差在百万分之十以内的时钟信号，在本实施例中，可选用安森美公司的MC100EP195可编程延时芯片，主要用于时钟去抖动和延时调整，MC100EP195具有延时范围为：2.2ns～12.2ns，延时步进分辨率为：10ps/Delay，最高输入频率为：1GHz，从而实现高效的时钟去抖动和延时调整，通过高精度可编程时钟延时模块是这个校准装置的核心，可通过上位机进行可编程控制,通过调整可编程延时芯片的延时步进进而调整其输出时钟相位。
本实施例通过上述方案，所述多通道射频模块分别接收多路射频信号，将所述多路射频信号进行变频，得到中频信号，并输出多路时钟网络信号，将所述中频信号和多路时钟网络信号输出至所述多通道模数采集模块；所述多通道模数采集模块根据所述多路时钟网络信号将对应的中频信号经过模数变换，得到多路数字输出信号；所述相位校准控制模块分别提取所述多路数字输出信号中的预设频点信息，根据所述预设频点信息得到对应的目标相位信息；所述相位校准控制模块获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到比较结果；所述相位校准控制模块根据所述比较结果输出控制参数至所述可编程时钟延时模块，以使所述可编程时钟延时模块根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号，从而首先通过多通道射频模块输出多路时钟网络信号，并通过多通道模数采集模块进行数模转化，得到多路数字输出信号，然后通过相位校准控制模块计算出校准的参数信息，通过所述参数信息控制所述可编程时钟延时模块，实现对多路时钟网络信号的校准。
进一步地，所述多通道同步采集相位校准系统还包括：校准源模块，所述步骤S10之前，所述方法还包括：
所述校准源模块产生一路固定频点的射频信号，通过功分器将所述射频信号分为多路射频信号，并分别将所述多路射频信号接入所述多通道射频模块。
所述校准源模块输出一路固定频点的单音正弦波信号，通过内部一分四的功分器将同一信号分为四路信号，四路信号分别接入到多通道射频模块。
进一步地，所述步骤S30，包括：
所述相位校准控制模块分别获取所述多路数字输出信号的数据长度信息；根据所述数据长度信息查找对应的预设频点信息；根据所述预设频点信息得到对应的对数值信息，并根据所述对数值信息得到对应的角度信息；将所述角度信息作为所述目标相位信息。
进一步地，所述步骤S40，包括：
所述相位校准控制模块选取参考通道，将所述参考通道对应目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到同步误差；
获取当前可编程时钟芯片步进分辨率，根据所述当前可编程时钟芯片步进分辨率调整所述同步误差，得到时间延迟步进。
根据所述时间延迟步进在预设响应表中查找对应的时钟延时值；
将所述时钟延时值作为比较结果。
在具体实现中，首先计算各个通道的最大频点所对应的相位，然后指定一个参考通道，其它通道依次与所述参考通道的相位进行比较，计算其差值，通过差值与时钟校准值的关系利用查表法获得每个通道需要校准的时钟延时值，首先将信号源设置为单音信号，通过功分器输入至四路射频模块，计算获取每个通道数据长度L1，L2，L3，L4，计算获得每个通道当前数据长度时，对应的最大频点f1_max,f2_max,f3_max,f4_max，根据公式max_dB＝20lg10(fi_max),获得最大频点的对数值，其中，max_dB表示最大频点的对数值，fi_max表示最大频点信息，计算最大频点对应的角度θ1、θ2、θ3以及θ4，假设以第一通道为参考通道，计算获得其他通道相对于参考通道之间的相位角度差，计算获得同步误差Δθi，计算公式为Δθi＝|θi--θ1|，其中，Δθi表示相位角度差，θi表示剩下通道对应的目标相位信息，θ1表示第一通道对应目标相位信息，根据可编程时钟芯片步进分辨率为：10ps/delay，可延迟的范围为2.2ns～12.2ns，可知最大可调范围10ns，调节最大步数为1000，计算获得时间延迟步进为Δτ，计算公式为Δτ＝Δθi/360*1000，然后查找响应的表，获得相应的时钟延时值，通过可编程时钟芯片步进分辨率对同步误差进行相应的调整，从而保证数据的准确性。
需要说明的是，所述响应的表为预先建立的时间延迟步进与时钟延时值的对应关系，根据获取时间延迟步进得到相应的时钟延时值，可通过获取历史时间延迟步进，得到对应的历史时钟延时值，从而实现响应的表的建立。
进一步地，所述步骤S50之后，所述方法还包括：
所述相位校准控制模块调整所述参考通道，得到目标通道，根据所述目标通道对应的目标相位信息得到调整后的同步误差；在所述调整后的同步误差满足预设条件时，停止校准。
需要说明的是，所述预设条件为同步误差Δθi收敛到最小值，所述高精度可编程时钟延时模块微调时钟输出后，重新选择参考通道进行重复校准，通过多次调整高精度可编程时钟延时模块的时钟延时，进而调整多个通道间的相位差，直至同步误差Δθi收敛到最小值，趋向于零为止，从而提高校准效率。
本实施例通过校准源模块、高精度可编程时钟延时模块和相位校准控制模块对整个链路的通道间相位差进行校准，实现方式简单和方便，便于工程化和产品批量化。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个计算机可读存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台智能终端设备(可以是手机，计算机，终端设备，空调器，或者网络终端设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种多通道同步采集相位校准系统，其特征在于，所述多通道同步采集相位校准系统包括：多通道射频模块、多通道模数采集模块、相位校准控制模块以及可编程时钟延时模块；
所述多通道射频模块，用于分别接收多路射频信号，将所述多路射频信号进行变频，得到中频信号，并输出多路时钟网络信号，将所述中频信号和多路时钟网络信号输出至所述多通道模数采集模块；
所述多通道模数采集模块，用于根据所述多路时钟网络信号将对应的中频信号经过模数变换，得到多路数字输出信号；
所述相位校准控制模块，用于分别提取所述多路数字输出信号中的预设频点信息，根据所述预设频点信息得到对应的目标相位信息；
所述相位校准控制模块，还用于获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到比较结果；
所述相位校准控制模块，还用于根据所述比较结果输出控制参数至所述可编程时钟延时模块，以使所述可编程时钟延时模块根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号。
2.如权利要求1所述的多通道同步采集相位校准系统，其特征在于，所述多通道同步采集相位校准系统还包括：校准源模块；
所述校准源模块，用于产生一路固定频点的射频信号，通过功分器将所述射频信号分为多路射频信号，并分别将所述多路射频信号接入所述多通道射频模块。
3.如权利要求1所述的多通道同步采集相位校准系统，其特征在于，所述相位校准控制模块，还用于分别获取所述多路数字输出信号的数据长度信息；根据所述数据长度信息查找对应的预设频点信息；根据所述预设频点信息得到对应的对数值信息，并根据所述对数值信息得到对应的角度信息；将所述角度信息作为所述目标相位信息。
4.如权利要求1至3中任一项所述的多通道同步采集相位校准系统，其特征在于，所述相位校准控制模块，还用于获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到同步误差；获取当前可编程时钟芯片步进分辨率，根据所述当前可编程时钟芯片步进分辨率调整所述同步误差，得到时间延迟步进；根据所述时间延迟步进在预设响应表中查找对应的时钟延时值；将所述时钟延时值作为比较结果。
5.如权利要求1至3中任一项所述的多通道同步采集相位校准系统，其特征在于，所述相位校准控制模块，还用于调整所述参考通道，得到目标通道，根据所述目标通道对应的目标相位信息得到调整后的同步误差；在所述调整后的同步误差满足预设条件时，停止校准。
6.一种多通道同步采集相位校准方法，其特征在于，应用于多通道同步采集相位校准系统，所述多通道同步采集相位校准系统包括：多通道射频模块、多通道模数采集模块、相位校准控制模块以及可编程时钟延时模块，所述多通道同步采集相位校准方法包括：
所述多通道射频模块分别接收多路射频信号，将所述多路射频信号进行变频，得到中频信号，并输出多路时钟网络信号，将所述中频信号和多路时钟网络信号输出至所述多通道模数采集模块；
所述多通道模数采集模块根据所述多路时钟网络信号将对应的中频信号经过模数变换，得到多路数字输出信号；
所述相位校准控制模块分别提取所述多路数字输出信号中的预设频点信息，根据所述预设频点信息得到对应的目标相位信息；
所述相位校准控制模块获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到比较结果；
所述相位校准控制模块根据所述比较结果输出控制参数至所述可编程时钟延时模块，以使所述可编程时钟延时模块根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号。
7.如权利要求6所述的多通道同步采集相位校准方法，其特征在于，所述多通道同步采集相位校准系统还包括：校准源模块；
所述多通道射频模块分别接收多路射频信号，将所述多路射频信号进行变频，得到中频信号，并输出多路时钟网络信号，将所述中频信号和多路时钟网络信号输出至所述多通道模数采集模块之前，所述方法还包括：
所述校准源模块产生一路固定频点的射频信号，通过功分器将所述射频信号分为多路射频信号，并分别将所述多路射频信号接入所述多通道射频模块。
8.如权利要求6所述的多通道同步采集相位校准方法，其特征在于，所述相位校准控制模块分别提取所述多路数字输出信号中的预设频点信息，根据所述预设频点信息得到对应的目标相位信息，包括：
所述相位校准控制模块分别获取所述多路数字输出信号的数据长度信息；
根据所述数据长度信息查找对应的预设频点信息；
根据所述预设频点信息得到对应的对数值信息，并根据所述对数值信息得到对应的角度信息；
将所述角度信息作为所述目标相位信息。
9.如权利要求6至8中任一项所述的多通道同步采集相位校准方法，其特征在于，所述相位校准控制模块获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应的目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到比较结果，包括：
所述相位校准控制模块获取总通道信息，从所述总通道信息中选取参考通道，将所述参考通道对应目标相位信息与剩下通道对应的目标相位信息进行比较，得到同步误差；
获取当前可编程时钟芯片步进分辨率，根据所述当前可编程时钟芯片步进分辨率调整所述同步误差，得到时间延迟步进；
根据所述时间延迟步进在预设响应表中查找对应的时钟延时值；
将所述时钟延时值作为比较结果。
10.如权利要求6至8中任一项所述的多通道同步采集相位校准方法，其特征在于，所述相位校准控制模块根据所述比较结果输出控制参数至所述可编程时钟延时模块，以使所述可编程时钟延时模块根据所述控制参数校准所述多路时钟网络信号之后，所述方法还包括：
所述相位校准控制模块调整所述参考通道，得到目标通道，根据所述目标通道对应的目标相位信息得到调整后的同步误差；
在所述调整后的同步误差满足预设条件时，停止校准。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190920 |
|
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