CN110417428A - 一种分布式射频电子系统及信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种分布式射频电子系统及信号处理方法。该系统包括：至少一个电子设备、信号传输装置以及与电子设备一一对应连接的信号处理装置；所述信号传输装置，与各信号处理装置电连接，用于将生成的参考信号通过各信号处理装置传输给各电子设备；所述至少一个信号处理装置，用于对接收的参考信号进行相位处理，并将处理后的稳定参考信号发送至对应连接的电子设备，以使各电子设备处于同一时钟基准下工作在同一时钟基准下同步运行。本发明实施例可以避免引起电缆电长度变化的所有因素导致的参考信号相位发生变化的问题，能够实现同轴电缆中参考信号的高相位稳定度传输，从而保证分布式射频电子系统中各个设备间的运行同步。

Description

一种分布式射频电子系统及信号处理方法

技术领域

本发明实施例涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种分布式射频电子系统及信号处理方法。

背景技术

在工程应用中，我们经常需要采用分布式布局的射频电子系统。这些射频电子系统中包含了工程应用中所需的设备，分布在不同位置的各个设备使得整个系统的分布距离可能超过数百到数千米的范围。在实际工作中，射频电子系统中的这些设备往往是要求同步运行的，而提高系统参考信号的相位稳定度，使得各设备间的信号具有很好的相参性，往往是保证系统中各设备同步运行的有效解决方案。

目前，这类射频系统参考信号的分配可以基于同轴电缆或者光缆的方式来实现。提高系统参考信号的相位稳定度的方案主要有：基于电-光-电转换使用电缆与光缆组合的方式，该方法对信号的衰减要求较低，可以适应长距离信号传输，从而减少采用长距离电缆传输信号造成的信号相位不稳定问题的影响；采用稳相电缆，较好的稳相电缆可以实现10ppm/℃的相位稳定度指标；提高信号分配电缆所处环境温度的稳定性，例如，一般的室内机房设备，我们可以考虑环境的温度稳定度控制在±2℃以内，该方法可以提高系统的相位稳定度指标。

现有技术方案存在的缺陷为：使用电缆与光缆组合传输的方法，在电光电转换的过程可能会引入更多的噪声、杂散；单纯采用稳相电缆无法解决参考信号的长期漂移和噪声抖动的问题，其次，传输信号频率较高的系统带来的相位变化无法忽视，单纯采用稳相电缆同样无法实现参考信号的高相位稳定度；采用控制环境温度稳定度的方法，对某些大的实验场所或室外环境来说，无法做到保证较好的环境温度稳定度，或者要达到所需的环境温度稳定度，付出的代价太高；此外，一些射频电子系统要求设备所接收信号的相位稳定度在±1°以内，这些对相位稳定度有这么高要求的系统可能的参考信号频率是100MHz，或者更高一些的系统工作频率，那么其对应的信号短期稳定度可能在数百飞秒(1fs＝1e-15s)以内的量级，对信号长期稳定度可能在1皮秒(1ps＝1e-12s)以内的量级，甚至更高，而以上现有技术方案均无法达到这么高指标的相位稳定度效果。

发明内容

本发明实施例提供一种分布式射频电子系统及信号处理方法，以保证分布式射频电子系统中参考信号的高相位稳定度，实现分布式射频电子系统中各个设备的同步运行。

第一方面，本发明实施例提供了一种分布式射频电子系统，包括：至少一个电子设备、信号传输装置以及与电子设备一一对应连接的信号处理装置；

所述信号传输装置，与各信号处理装置电连接，用于将生成的参考信号通过各信号处理装置传输给各电子设备；

各所述信号处理装置，用于对接收的参考信号进行相位处理，并将处理后的稳定参考信号发送至对应连接的电子设备，以使各电子设备在同一时钟基准下同步运行。

可选的，所述信号传输装置，包括：信号发生器、锁相环、信号传输主馈线；

所述信号发生器，与所述锁相环的信号输入端电连接，用于生成初始参考信号并输出至锁相环；

所述锁相环，通过信号传输主馈线连接各信号处理装置，用于对输入的初始参考信号进行定频处理，输出基准参考信号并通过信号传输主馈线传输至各信号处理装置；

所述信号传输主馈线的末端短路或开路，用于当所述锁相环输出的基准参考信号传输至所述信号传输主馈线的末端时，使所述基准参考信号产生反射参考信号，且所述反射参考信号通过所述信号传输主馈线反向传输至各所述信号处理装置，并与所述基准参考信号在所述信号传输主馈线上叠加形成驻波信号。

可选的，所述信号传输装置，还包括：第一定向耦合器和信号传输反馈线；

所述第一定向耦合器与所述信号传输主馈线的末端电连接，并通过所述信号传输反馈线连接到所述锁相环的反馈输入端，用于接收所述信号传输主馈线上的驻波信号并进行耦合处理，输出所述基准参考信号的反馈信号至所述锁相环。

可选的，所述信号处理装置，包括：第二定向耦合器和相位平均器；

所述第二定向耦合器，与所述相位平均器电连接，用于接收通过信号传输主馈线传输的驻波信号并进行耦合处理，分别输出所述基准参考信号和反射参考信号至所述相位平均器；

所述相位平均器，与所述电子设备电连接，用于对所述第二定向耦合器输出的基准参考信号和反射参考信号进行相位平均处理，获得稳定参考信号并输出至相连的电子设备。

可选的，所述信号处理装置，包括：第三定向耦合器、相位控制器以及移相器；

所述第三定向耦合器，分别与所述相位控制器及移相器电连接，用于接收通过信号传输主馈线传输的驻波信号并进行耦合处理，分别输出所述基准参考信号和反射参考信号至所述相位控制器，以及输出所述基准参考信号至移相器；

所述相位控制器，与所述移相器电连接，用于根据接收的基准参考信号和反射参考信号，生成相位补偿控制信号，并将所述相位补偿控制信号发送至所述移相器；

所述移相器，用于根据所述相位差信息对接收的基准参考信号进行移相调整，并将调整后所得的稳定参考信号输出至相连的电子设备。

可选的，所述相位平均器设置于恒温装置中；所述恒温装置的温控精度范围为[-0.1°，0.1°]。

可选的，所述相位控制器和移相器设置于恒温装置中；所述恒温装置的温控精度范围为[-0.1°，0.1°]。

可选的，所述信号传输主馈线为稳相电缆。

第二方面，本发明实施例还提供了一种信号处理方法，该信号处理方法应用于包含所述第二定向耦合器和相位平均器的信号处理装置，包括：

接收信号传输主馈线传输的驻波信号，获得从所述驻波信号中分离的基准参考信号和反射参考信号；

将所述基准参考信号与所述反射参考信号的各相位叠加求平均，获得相位平均值；

采用所述相位平均值替换所述基准参考信号的相位值，获得稳定参考信号。

第三方面，本发明实施例还提供了一种信号处理方法，该信号处理方法应用于包含所述第三定向耦合器、相位控制器以及移相器的信号处理装置，包括：

接收信号传输主馈线传输的驻波信号，获得从所述驻波信号中分离的基准参考信号和反射参考信号；

检测所述基准参考信号的第一当前相位值，以及所述反射参考信号的第二当前相位值；

获得所述第一当前相位值与所述第二当前相位值的相位差，并根据所述相位差及预确定的基准相位差确定相位补偿信号；

根据所述相位补偿信号对接收的基准参考信号进行相位调整，获得稳定参考信号。

本发明实施例通过在分布式射频电子系统中设置与电子设备一一对应连接的信号处理装置，以及与各信号处理装置电连接的信号传输装置，避免了现有技术中因采用电缆与光缆组合传输而在电光电转换的过程引入更多的噪声、杂散的问题；解决了现有技术中因单纯采用稳相电缆传输参考信号而未能解决的参考信号的长期漂移和噪声抖动，以及在参考信号频率较高的系统中相位变化无法忽视的问题；同时解决了现有技术中无法或不适于通过控制环境温度稳定度来保证系统参考信号的相位稳定度的问题。本发明实施例的技术方案在保证分布式射频电子系统中参考信号的高相位稳定度同时，可以满足一些射频电子系统更高指标的相位稳定度需求，从而更好地保证分布式射频电子系统中各个设备间的运行同步性。

附图说明

图1a是现有技术中基于光电转换分配参考信号的分布式射频电子系统示意图；

图1b是现有技术中基于总线式同轴电缆分配参考信号的分布式射频电子系统示意图；

图2是本发明实施例一中的一种分布式射频电子系统示意图；

图3a是本发明实施例二中的一种分布式射频电子系统示意图；

图3b是本发明实施例二中的另一种分布式射频电子系统示意图；

图4a是本发明实施例三中的一种分布式射频电子系统示意图；

图4b是本发明实施例三中的另一种分布式射频电子系统示意图；

图5是本发明实施例四中的信号处理方法流程图；

图6是本发明实施例五中的信号处理方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。此外，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1a是现有技术中基于光电转换分配参考信号的分布式射频电子系统示意图，如图1a所示，采用基于电-光-电转换使用电缆与光缆组合分配参考信号的方式，可以适应长距离信号传输，从而减少采用长距离电缆传输信号造成的信号相位不稳定问题的影响。

图1b是现有技术中基于总线式同轴电缆分配参考信号的分布式射频电子系统示意图，如图1b所示，采用基于总线式同轴电缆分配参考信号的方式，选取稳相电缆做同轴电缆，提高参考信号的相位稳定度，较好的稳相电缆可以实现10ppm/℃的相位稳定度指标。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的一种分布式射频电子系统示意图，该系统具体包括：至少一个电子设备103、信号传输装置101以及与电子设备103一一对应连接的信号处理装置102；

信号传输装置101，与各信号处理装置102电连接，用于将生成的参考信号通过各信号处理装置102传输给各电子设备103；

各信号处理装置102，用于对接收的参考信号进行相位处理，并将处理后的稳定参考信号发送至对应连接的电子设备103，以使各电子设备103在同一时钟基准下同步运行。

其中，参考信号是指给需要同步处理信息的电子设备103提供相同时间参考的信号。参考信号可以是普通模拟信号，如正弦波信号；也可以是脉冲波信号，如矩形波信号；还可以是数字信号，如开关信号。

具体地，信号传输装置101，可以包含参考信号生成装置，如信号发生器，用于生成参考信号；还可以包含参考信号传输装置，如同轴电缆线，用于传输参考信号；其中，所述参考信号传输装置可以实现参考信号生成装置与信号处理装置102的电连接，并将所述参考信号传输给各信号处理装置102。

需要说明的是，针对采用同轴电缆传输参考信号的分布式射频电子系统，由于系统所处环境温度的变化，或者对电缆产生某种程度的机械弯折等因素，会使得参考信号在电缆中传输的等效电长度发生改变，从而导致参考信号的相位发生改变，以致以参考信号为同步运行基准的各设备无法同步运行。

具体地，信号处理装置102，可以包含信号取样装置，用于对电子设备103处的同轴电缆线上的参考信号进行取样；还可以包含相位检测装置，用于对取样的参考信号进行相位检测；还可以包含相位处理装置，用于对检测出的参考信号的相位进行处理，从而补偿由于电缆等效电长度变化导致的参考信号的相位变化的相位改变量，得到可以使各电子设备103在同一时钟基准下同步运行的稳定参考信号。

可以理解的是，信号处理装置102主要用于对由于电缆等效电长度变化导致的参考信号的相位变化的相位改变量进行补偿，而导致电缆等效电长度变化的因素不包括参考信号频率不稳定性。因此，信号传输装置101，还可以包含对生成的参考信号进行预处理的预处理装置，如锁相环，所述锁相环可以保证生成的参考信号的频率稳定性。由此可以排除由信号传输装置101生成的参考信号在后续传输过程中因参考信号频率不稳定带来的相位变化，从而保证由信号处理装置102处理得到稳定参考信号的可行性。

本发明实施例通过在分布式射频电子系统中设置与电子设备一一对应连接的信号处理装置，以及与各信号处理装置电连接的信号传输装置，避免了现有技术中因采用电缆与光缆组合传输而在电光电转换的过程引入更多的噪声、杂散的问题；解决了现有技术中因单纯采用稳相电缆传输参考信号而未能解决的参考信号的长期漂移和噪声抖动，以及在参考信号频率较高的系统中相位变化无法忽视的问题；同时解决了现有技术中无法或不适于通过控制环境温度稳定度来保证系统参考信号的相位稳定度的问题。本发明实施例的技术方案在保证分布式射频电子系统中参考信号的高相位稳定度同时，可以满足一些射频电子系统更高指标的相位稳定度需求，从而更好地保证分布式射频电子系统中各个设备间的运行同步性。

实施例二

图3a和图3b为本发明实施例二提供的分布式射频电子系统示意图，本实施例对实施例一具体化。本实施例将信号传输装置101具体化为：

信号传输装置101，包括：信号发生器201、锁相环202、信号传输主馈线203；

信号发生器201，与锁相环202的信号输入端电连接，用于生成初始参考信号并输出至锁相环202；

锁相环202，通过信号传输主馈线203连接各信号处理装置，用于对输入的初始参考信号进行定频处理，输出基准参考信号并通过信号传输主馈线203传输至各信号处理装置；

信号传输主馈线203的末端短路或开路，用于当锁相环202输出的基准参考信号传输至信号传输主馈线203的末端时，使所述基准参考信号产生反射参考信号，且所述反射参考信号通过信号传输主馈线203反向传输至各所述信号处理装置，并与所述基准参考信号在信号传输主馈线203上叠加形成驻波信号。

其中，信号发生器201又称信号源或振荡器，是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备，可产生多种波形例如有：三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波。可选的，信号发生器201生成的初始参考信号为正弦波信号。锁相环202又称锁相回路，指锁定相位的环路，是一种典型的反馈控制电路，利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，一般用于闭环跟踪电路。定频处理即利用锁相环202实现信号传输装置输出信号为频率稳定的参考信号，即所述基准参考信号。信号传输主馈线203即同轴电缆，可选的，信号传输主馈线203为稳相电缆。驻波，是指频率相同、传输方向相反的两种波，沿传输线形成的一种分布状态，其中一个波一般是另一个波的反射波，在两者电压(或电流)相加的点出现波腹，在两者电压(或电流)相减的点形成波节。

可以理解的是，根据传输线理论，当传输线阻抗和负载阻抗匹配(即相等)时，信号经传输线传至负载端时，信号能量均被负载吸收，从而不会发生信号反射；反之，当传输线阻抗和负载阻抗失配(即不相等)时，信号经传输线传至负载端时，会有信号能量沿传输线反射回信号输入端，形成反射信号；而反射信号与入射信号叠加会形成驻波信号。特别的：理想情况下，当负载阻抗为无穷大(即开路状态)时，信号会在负载端产生2倍于发射源的电压反射回去；当负载阻抗为0(即短路状态)时，信号会在负载端产生-1倍于发射源的电压反射回去。由此，通过设置信号传输主馈线203的末端短路或开路，使得信号主馈线可以产生一个与所述基准参考信号传输方向相反的反射参考信号(由于实际情况一般为非理想情况，故两信号的能量大小可能不同，但传输方向一定相反)。如图3a所示，信号传输主馈线203的末端直接短路返回信号发生器201，相当于信号传输主馈线203所接负载阻抗为0；如图3b所示，信号传输主馈线203的末端未连接(如图3b虚线所示，表示信号传输主馈线203的末端与信号发生器201之间不存在连接线)返回到信号发生器201，即信号传输主馈线203的末端开路，相当于信号传输主馈线203所接负载阻抗为无穷大。

具体地，信号发生器201生成初始参考信号，并输出至锁相环202；锁相环202对初始参考信号进行定频处理，得到频率稳定的基准参考信号，并通过信号传输主馈线203传输至各信号处理装置；由于信号传输主馈线203的末端短路或开路，故基准参考信号传输至信号传输主馈线203的末端时产生与所述基准参考信号传输方向相反的反射参考信号，并与所述基准参考信号在信号传输主馈线203上叠加形成驻波信号。

可选的，信号传输装置101，还包括：第一定向耦合器205和信号传输反馈线206；

第一定向耦合器205与信号传输主馈线203的末端电连接，并通过信号传输反馈线206连接到锁相环202的反馈输入端，用于接收信号传输主馈线203上的驻波信号并进行耦合处理，输出所述基准参考信号的反馈信号至锁相环202。

其中，定向耦合器是一种通用的微波/毫米波部件，可用于信号的隔离、分离和混合，如功率的监测、源输出功率稳幅、信号源隔离、传输和反射的扫频测试等，其主要技术指标有方向性、驻波比、耦合度、插入损耗。耦合处理，即利用定向耦合器将接收到的信号传输主馈线203上的驻波信号分离为叠加前的基准参考信号和反射参考信号。信号传输反馈线206指独立于信号传输主馈线203之外，用于将基准参考信号反馈输入到锁相环202的信号传输线，从而构成锁相环202的反馈回路。

具体地，第一定向耦合器205与信号传输主馈线203的末端电连接，从而接收信号传输主馈线203上的驻波信号并进行耦合处理，分离出驻波信号中的基准参考信号，将所述基准参考信号作为反馈信号通过信号传输反馈线206输入到锁相环202。

需要说明的是，由于信号处理装置对基准参考信号进行的相位补偿处理均是针对信号传输主馈线203上的基准参考信号，而对信号传输反馈线206未进行基准参考信号的相位补偿处理，此时，若信号传输反馈线206很长，则很可能引入新的相位变化量，从而带来锁相环202的反馈延迟和噪声。因此，为了降低此因素的影响，应使信号传输主馈线203的末端在物理空间位置上尽可能地靠近锁相环202的反馈输入端。此外，为保证定向耦合器分离出的基准参考信号和反射参考信号的信号质量，工程实现时，选取定向耦合器的性能指标应满足驻波比指标VSWR大于等于1.05，方向性指标大于等于35dB。

本实施例将信号处理装置102具体化为：

信号处理装置102，包括：第二定向耦合器207和相位平均器208；

第二定向耦合器207，与相位平均器208电连接，用于接收通过信号传输主馈线203传输的驻波信号并进行耦合处理，分别输出所述基准参考信号和反射参考信号至相位平均器208；

相位平均器208，与电子设备210电连接，用于对第二定向耦合器207输出的基准参考信号和反射参考信号进行相位平均处理，获得稳定参考信号并输出至相连的电子设备210。

其中，相位平均器208是信号处理装置中对第二定向耦合器207输出的基准参考信号和反射参考信号进行相位检测，并对所述基准参考信号与所述反射参考信号做相位平均处理的相位处理单元。

可以理解的是，通过使信号传输主馈线203的末端短路(如图3a所示)或开路(如图3b所示)，可使得入射信号(即所述基准参考信号)传输到主馈线末端时发生射频反射，继而可以在主馈线的中间点上通过定向耦合器来检测入射信号(即所述基准参考信号)和反射信号(即所述反射参考信号)；定向耦合器取样的入射信号和反射信号叠加的信号的平均相位是稳定的，可以抵消掉温度变化及其它因素带来的电缆电气长度的变化，从而可以抵消掉引起电缆电长度变化的所有因素导致的参考信号相位发生变化。因此，可采用一种基于入射信号和反射信号的相位叠加和机制来实现系统的相位稳定。

可选的，相位平均器208包括模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)、数模转换器(DAC，Digital-to-Analog Converter)，以及微处理器，并利用数字方法实现所述基准参考信号与所述反射参考信号的相位平均处理。

具体地，在第二定向耦合器207分离出所述基准参考信号和反射参考信号后，利用ADC器件对第二定向耦合器207输出的基准参考信号和反射参考信号进行模数转换；继而在微处理器中实现对所述基准参考信号与所述反射参考信号的各相位叠加求平均，获得相位平均值，进而采用所述相位平均值替换所述基准参考信号的相位值，获得稳定参考信号；最后通过DAC器件实现对稳定参考信号的数模转换，并将稳定参考信号输入至与信号处理装置对应连接的电子设备210；若对应连接的电子设备210的输入信号要求为数字信号，则可直接将微处理器获得的稳定参考信号输入至该对应连接的电子设备210。

可选的，相位平均器208设置于恒温装置209中；恒温装置209的温控精度范围为[-0.1°，0.1°]。

其中，恒温装置209是体积较大于相位平均器208体积的恒温箱体，其温度控制精度优于±0.1°。将相位平均器208置于恒温装置209中，是为了在利用相位平均器208对所述基准参考信号与所述反射参考信号进行相位检测及相位平均处理时不引入由于环境温度变化而带来的新的相位变化量。

本发明实施例通过在分布式射频电子系统中设置与电子设备一一对应连接的信号处理装置，以及与各信号处理装置电连接的信号传输装置，具体地，通过设置信号传输主馈线的末端短路或开路，获得基准参考信号的反射信号，并通过相位平均器，基于入射信号和反射信号的相位叠加和机制来实现系统的相位稳定；避免了现有技术中因采用电缆与光缆组合传输而在电光电转换的过程引入更多的噪声、杂散的问题；解决了现有技术中因单纯采用稳相电缆传输参考信号而未能解决的参考信号的长期漂移和噪声抖动，以及在参考信号频率较高的系统中相位变化无法忽视的问题；同时解决了现有技术中无法或不适于通过控制环境温度稳定度来保证系统参考信号的相位稳定度的问题。本发明实施例的技术方案在保证分布式射频电子系统中参考信号的高相位稳定度同时，可以满足一些射频电子系统更高指标的相位稳定度需求，从而更好地保证分布式射频电子系统中各个设备间的运行同步性。

实施例三

图4a和图4b为本发明实施例三提供的分布式射频电子系统示意图，本实施例对实施例一具体化。本实施例将信号传输装置101具体化为：

信号传输装置101，包括：信号发生器301、锁相环302、信号传输主馈线303；

信号发生器301，与锁相环302的信号输入端电连接，用于生成初始参考信号并输出至锁相环302；

锁相环302，通过信号传输主馈线303连接各信号处理装置，用于对输入的初始参考信号进行定频处理，输出基准参考信号并通过信号传输主馈线303传输至各信号处理装置；

信号传输主馈线303的末端短路或开路，用于当锁相环302输出的基准参考信号传输至信号传输主馈线303的末端时，使所述基准参考信号产生反射参考信号，且所述反射参考信号通过信号传输主馈线303反向传输至各所述信号处理装置，并与所述基准参考信号在信号传输主馈线303上叠加形成驻波信号。

需要说明的是，本实施例中信号传输主馈线303的末端设置为短路或开路的方法与实施例二相同。如图4a所示，信号传输主馈线303的末端直接短路返回信号发生器301，相当于信号传输主馈线303所接负载阻抗为0；如图4b所示，信号传输主馈线303的末端未连接(如图4b虚线所示，表示信号传输主馈线303的末端与信号发生器301之间不存在连接线)返回到信号发生器301，即信号传输主馈线303的末端开路，相当于信号传输主馈线303所接负载阻抗为无穷大。

信号传输装置101，还包括：第一定向耦合器305和信号传输反馈线306；

第一定向耦合器305与传输主馈线303的末端电连接，并通过所述信号传输反馈线306连接到锁相环302的反馈输入端，用于接收信号传输主馈线303上的驻波信号并进行耦合处理，输出所述基准参考信号的反馈信号至锁相环302。

本实施例将信号处理装置102具体化为：

信号处理装置102，包括：第三定向耦合器307、相位控制器308以及移相器309；

第三定向耦合器307，分别与相位控制器308及移相器309电连接，用于接收通过信号传输主馈线303传输的驻波信号并进行耦合处理，分别输出所述基准参考信号和反射参考信号至相位控制器308，以及输出所述基准参考信号至移相器309；

相位控制器308，与移相器309电连接，用于根据接收的基准参考信号和反射参考信号，确定相位补偿控制信号，并将所述相位补偿控制信号发送至移相器309；

移相器309，用于根据所述相位差信息对接收的基准参考信号进行移相调整，并将调整后所得的稳定参考信号输出至相连的电子设备311。

其中，相位控制器308是信号处理装置中对第三定向耦合器307输出的基准参考信号和反射参考信号进行相位检测，并计算检测所得相位的相位差，从而根据所述相位差信息生成相位补偿控制信号的第一相位处理单元。相位补偿控制信号是控制移相器309对第三定向耦合器307输出的基准参考信号进行相位调整的控制信号，它包含相位调整所需的相位调整量信息。移相器309是根据所述相位补偿控制信号对所述基准参考信号的相位进行调整的一种装置，是信号处理装置的第二相位处理单元。

可以理解的是，定向耦合器取样的入射信号(即所述基准参考信号)和反射信号(即所述反射参考信号)，其相位变化可以反应主馈线的电气长度的变化，因此，可通过测量定向耦合器的入射信号和反射信号的相位，获得相位变化量来控制移相器的相位调整量，从而实现对入射信号的相位补偿，也即实现对主馈线电气长度的补偿。

可选的，相位控制器308可以用鉴相器实现。

具体地，将第三定向耦合器307分离出的所述基准参考信号和反射参考信号输出至所述鉴相器，以及将所述基准参考信号输出至移相器309；以鉴相器对所述基准参考信号和反射参考信号进行相位比较，输出与所述基准参考信号和反射参考信号的相位差有确定关系的电压信号；以鉴相器初次输出的电压信号为基准电压信号，将鉴相器后续输出的各次电压信号分别与所述基准电压信号做差并减半，此时所得信号即为后续各次相位调整时所需的相位补偿控制信号；将所述相位补偿控制信号输入移相器309，控制移相器309将所述基准电压信号的相位调整相应的相位调整量，如此便可得到稳定参考信号。

可选的，相位控制器308可以用模数转换器(ADC，Analog-to-DigitalConverter)、数模转换器(DAC，Digital-to-Analog Converter)，以及微处理器，并利用数字方法实现。

具体地，在第三定向耦合器307分离出所述基准参考信号和反射参考信号后，利用ADC器件对第三定向耦合器307输出的基准参考信号和反射参考信号进行模数转换；继而在微处理器中求得对所述基准参考信号与所述反射参考信号的相位差，并以微处理器初次所得相位差为基准相位差，将后续各次所得相位差分别与所述基准相位差做差并减半，获得相位差控制信号；进而通过DAC器件实现对相位差控制信号的数模转换，获得相位补偿控制信号并输入至移相器309；若移相器309的输入信号要求为数字信号，则可直接将微处理器获得的相位差控制信号作为相位补偿控制信号输入至移相器309；最后移相器309根据所述相位补偿控制信号将所述基准电压信号的相位调整相应的相位调整量，如此便可得到稳定参考信号。

可选的，相位控制器308和移相器309设置于恒温装置310中；恒温装置310的温控精度范围为[-0.1°，0.1°]。

其中，恒温装置310是体积较大于相位控制器308和移相器309的体积和的恒温箱体，其温度控制精度优于±0.1°。将相位控制器308和移相器309置于恒温装置310中，是为了在利用相位控制器308和移相器309对所述基准参考信号进行相位补偿处理时不引入由于环境温度变化而带来的新的相位变化量。

本发明实施例通过在分布式射频电子系统中设置与电子设备一一对应连接的信号处理装置，以及与各信号处理装置电连接的信号传输装置，具体地，通过定向耦合器取样基准参考信号和反射参考信号，通过相位控制器测量基准参考信号和反射参考信号的相位，并获得基准参考信号的相位变化量，从而控制移相器对基准参考信号进行移相，实现对基准参考信号的相位补偿，也即实现对主馈线电气长度的补偿；避免了现有技术中因采用电缆与光缆组合传输而在电光电转换的过程引入更多的噪声、杂散的问题；解决了现有技术中因单纯采用稳相电缆传输参考信号而未能解决的参考信号的长期漂移和噪声抖动，以及在参考信号频率较高的系统中相位变化无法忽视的问题；同时解决了现有技术中无法或不适于通过控制环境温度稳定度来保证系统参考信号的相位稳定度的问题。本发明实施例的技术方案在保证分布式射频电子系统中参考信号的高相位稳定度同时，可以满足一些射频电子系统更高指标的相位稳定度需求，从而更好地保证分布式射频电子系统中各个设备间的运行同步性。

实施例四

图5是本发明实施例四中的信号处理方法流程图，本发明实施例提供了一种信号处理方法，该信号处理方法应用于包含第二定向耦合器207和相位平均器208的信号处理装置，适用于对信号传输过程中产生的干扰信号进行处理的情况，具体步骤包括：

S401、接收信号传输主馈线传输的驻波信号，获得从所述驻波信号中分离的基准参考信号和反射参考信号；

S402、将所述基准参考信号与所述反射参考信号的各相位叠加求平均，获得相位平均值；

S403、采用所述相位平均值替换所述基准参考信号的相位值，获得稳定参考信号。

可以理解的是，通过使信号传输主馈线的末端短路(如图3a所示)或开路(如图3b所示)，可使得入射信号(即所述基准参考信号)传输到主馈线末端时发生射频反射，继而可以在主馈线的中间点上通过定向耦合器来检测入射信号(即所述基准参考信号)和反射信号(即所述反射参考信号)；定向耦合器取样的入射信号和反射信号叠加的信号的平均相位是稳定的，可以抵消掉温度变化及其它因素带来的电缆电气长度的变化，从而可以抵消掉引起电缆电长度变化的所有因素导致的参考信号相位发生变化。因此，可采用一种基于入射信号和反射信号的相位叠加和机制来实现系统的相位稳定。

可选的，相位平均器208包括模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)、数模转换器(DAC，Digital-to-Analog Converter)，以及微处理器，并利用数字方法实现所述基准参考信号与所述反射参考信号的相位平均处理。

具体地，在第二定向耦合器207分离出所述基准参考信号和反射参考信号后，利用ADC器件对第二定向耦合器207输出的基准参考信号和反射参考信号进行模数转换；继而在微处理器中实现对所述基准参考信号与所述反射参考信号的各相位叠加求平均，获得相位平均值，进而采用所述相位平均值替换所述基准参考信号的相位值，获得稳定参考信号；最后通过DAC器件实现对稳定参考信号的数模转换，并将稳定参考信号输入至与信号处理装置对应连接的电子设备210；若对应连接的电子设备210的输入信号要求为数字信号，则可直接将微处理器获得的稳定参考信号输入至该对应连接的电子设备210。

本发明实施例通过提供一种应用于包含所述第二定向耦合器和相位平均器的信号处理装置的信号处理方法，可以在保证分布式射频电子系统中参考信号的高相位稳定度同时，可以满足一些射频电子系统更高指标的相位稳定度需求，从而更好地保证分布式射频电子系统中各个设备间的运行同步性。

实施例五

图6是本发明实施例四中的信号处理方法流程图，本发明实施例还提供了一种信号处理方法，该信号处理方法应用于包含第三定向耦合器307、相位控制器308以及移相器309的信号处理装置，该方法对信号传输过程中产生的干扰信号进行处理的情况，具体方法步骤包括：

S501、接收信号传输主馈线传输的驻波信号，获得从所述驻波信号中分离的基准参考信号和反射参考信号；

S502、检测所述基准参考信号的第一当前相位值，以及所述反射参考信号的第二当前相位值；

S503、获得所述第一当前相位值与所述第二当前相位值的相位差，并根据所述相位差及预确定的基准相位差确定相位补偿信号；

S504、根据所述相位补偿信号对接收的基准参考信号进行相位调整，获得稳定参考信号。

可以理解的是，定向耦合器取样的入射信号(即所述基准参考信号)和反射信号(即所述反射参考信号)，其相位变化可以反应主馈线的电气长度的变化，因此，可通过测量定向耦合器的入射信号和反射信号的相位，获得相位变化量来控制移相器的相位调整量，从而实现对入射信号的相位补偿，也即实现对主馈线电气长度的补偿。可选的，相位控制器308可以用鉴相器实现。

具体地，将第三定向耦合器307分离出的所述基准参考信号和反射参考信号输出至所述鉴相器，以及将所述基准参考信号输出至移相器309；以鉴相器对所述基准参考信号的第一当前相位值和反射参考信号的第二当前相位值进行相位比较，输出与所述第一当前相位值与所述第二当前相位值的相位差有确定关系的电压信号；以鉴相器初次输出的电压信号为基准电压信号，将鉴相器后续输出的各次电压信号分别与所述基准电压信号做差并减半，此时所得信号即为后续各次相位调整时所需的相位补偿控制信号；将所述相位补偿控制信号输入移相器309，控制移相器309将所述基准电压信号的相位调整相应的相位调整量，如此便可得到稳定参考信号。

可选的，相位控制器308可以用模数转换器(ADC，Analog-to-DigitalConverter)、数模转换器(DAC，Digital-to-Analog Converter)，以及微处理器，并利用数字方法实现。

具体地，在第三定向耦合器307分离出所述基准参考信号和反射参考信号后，利用ADC器件对第三定向耦合器307输出的基准参考信号和反射参考信号进行模数转换；继而在微处理器中求得对所述基准参考信号的第一当前相位值与所述反射参考信号的第二当前相位值的相位差，并以微处理器初次所得相位差为基准相位差，将后续各次所得相位差分别与所述基准相位差做差并减半，获得相位差控制信号；进而通过DAC器件实现对相位差控制信号的数模转换，获得相位补偿控制信号并输入至移相器309；若移相器309的输入信号要求为数字信号，则可直接将微处理器获得的相位差控制信号作为相位补偿控制信号输入至移相器309；最后移相器309根据所述相位补偿控制信号将所述基准电压信号的相位调整相应的相位调整量，如此便可得到稳定参考信号。

本发明实施例通过提供一种应用于包含所述第三定向耦合器、相位控制器以及移相器的信号处理装置的信号处理方法，可以在保证分布式射频电子系统中参考信号的高相位稳定度同时，可以满足一些射频电子系统更高指标的相位稳定度需求，从而更好地保证分布式射频电子系统中各个设备间的运行同步性。

值得注意的是，上述分布式射频电子系统的实施例中，所包括的各个装置和功能单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种分布式射频电子系统，其特征在于，包括：至少一个电子设备、信号传输装置以及与电子设备一一对应连接的信号处理装置；

所述信号传输装置，与各信号处理装置电连接，用于将生成的参考信号通过各信号处理装置传输给各电子设备；

各所述信号处理装置，用于对接收的参考信号进行相位处理，并将处理后的稳定参考信号发送至对应连接的电子设备，以使各电子设备在同一时钟基准下同步运行。

2.根据权利要求1所述的分布式射频电子系统，其特征在于，所述信号传输装置，包括：信号发生器、锁相环、信号传输主馈线；

所述信号发生器，与所述锁相环的信号输入端电连接，用于生成初始参考信号并输出至锁相环；

所述锁相环，通过信号传输主馈线连接各信号处理装置，用于对输入的初始参考信号进行定频处理，输出基准参考信号并通过信号传输主馈线传输至各信号处理装置；

所述信号传输主馈线的末端短路或开路，用于当所述锁相环输出的基准参考信号传输至所述信号传输主馈线的末端时，使所述基准参考信号产生反射参考信号，且所述反射参考信号通过所述信号传输主馈线反向传输至各所述信号处理装置，并与所述基准参考信号在所述信号传输主馈线上叠加形成驻波信号。

3.根据权利要求2所述的分布式射频电子系统，其特征在于，所述信号传输装置，还包括：第一定向耦合器和信号传输反馈线；

所述第一定向耦合器与所述信号传输主馈线的末端电连接，并通过所述信号传输反馈线连接到所述锁相环的反馈输入端，用于接收所述信号传输主馈线上的驻波信号并进行耦合处理，输出所述基准参考信号的反馈信号至所述锁相环。

4.根据权利要求2所述的分布式射频电子系统，其特征在于，所述信号处理装置，包括：第二定向耦合器和相位平均器；

所述第二定向耦合器，与所述相位平均器电连接，用于接收通过信号传输主馈线传输的驻波信号并进行耦合处理，分别输出所述基准参考信号和反射参考信号至所述相位平均器；

所述相位平均器，与所述电子设备电连接，用于对所述第二定向耦合器输出的基准参考信号和反射参考信号进行相位平均处理，获得稳定参考信号并输出至相连的电子设备。

5.根据权利要求2所述的分布式射频电子系统，其特征在于，所述信号处理装置，包括：第三定向耦合器、相位控制器以及移相器；

所述第三定向耦合器，分别与所述相位控制器及移相器电连接，用于接收通过信号传输主馈线传输的驻波信号并进行耦合处理，分别输出所述基准参考信号和反射参考信号至所述相位控制器，以及输出所述基准参考信号至移相器；

所述相位控制器，与所述移相器电连接，用于根据接收的基准参考信号和反射参考信号，生成相位补偿控制信号，并将所述相位补偿控制信号发送至所述移相器；

所述移相器，用于根据所述相位差信息对接收的基准参考信号进行移相调整，并将调整后所得的稳定参考信号输出至相连的电子设备。

6.根据权利要求4所述的分布式射频电子系统，其特征在于，所述相位平均器设置于恒温装置中；所述恒温装置的温控精度范围为[-0.1°，0.1°]。

7.根据权利要求5所述的分布式射频电子系统，其特征在于，所述相位控制器和移相器设置于恒温装置中；所述恒温装置的温控精度范围为[-0.1°，0.1°]。

8.根据权利要求1-7任一项所述的分布式射频电子系统，其特征在于，所述信号传输主馈线为稳相电缆。

9.一种信号处理方法，其特征在于，应用于上述权利要求4所述的信号处理装置，包括：

接收信号传输主馈线传输的驻波信号，获得从所述驻波信号中分离的基准参考信号和反射参考信号；

将所述基准参考信号与所述反射参考信号的各相位叠加求平均，获得相位平均值；

采用所述相位平均值替换所述基准参考信号的相位值，获得稳定参考信号。

10.一种信号处理方法，其特征在于，应用于上述权利要求5所述的信号处理装置，包括：

接收信号传输主馈线传输的驻波信号，获得从所述驻波信号中分离的基准参考信号和反射参考信号；

检测所述基准参考信号的第一当前相位值，以及所述反射参考信号的第二当前相位值；

获得所述第一当前相位值与所述第二当前相位值的相位差，并根据所述相位差及预确定的基准相位差确定相位补偿控制信号；

根据所述相位补偿控制信号对接收的基准参考信号进行相位调整，获得稳定参考信号。