CN110958062B - 一种射频多通道校准系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频多通道校准系统及方法，所述系统包括：开关网络、微波模块和信号处理单元，开关网络用于从待校准射频通道中选择两路射频通道，微波模块用于对所选择的两路射频通道输出的射频信号进行下变频，获取两路中频信号；信号处理单元用于计算两路所述中频信号的相对信号差，根据所述相对信号差进行射频通道补偿。本发明具有校准射频通道的效率高，整个校准过程能够通过自动控制实现，不需要人工干预，且能够实现对输入支路的扩充实现多通道的校准的优点。

Description

一种射频多通道校准系统及方法
技术领域
本发明涉及射频仿真技术领域，具体涉及一种射频多通道校准系统及方法。
背景技术：
在射频仿真时，经常有校准多个射频通道幅度相位和延迟的需求，如模拟雷达到具有多个接收天线的目标或多个目标信号时，需要模拟到达不同天线信号的幅度相位和延迟，此时多个射频模拟通道需要进行幅度相位延迟校准，校准后的模拟才有效。校准方法分为自动校准和人工校准，人工校准需要手动切换通道，效率差，误差大，自动校准技术相对人工校准效率和精度都大幅提高，但目前大多数自动校准仍为部分自动校准，此种校准需要人工干预较多、扩展性不好，且此种校准只能用于少量通道或固定频段的校准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种射频多通道校准系统及方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。
第一方面，发明实施例提供了一种射频多通道校准系统，所述系统包括：
开关网络：用于从待校准射频通道中选择两路射频通道；
微波模块：用于对所选择的两路射频通道输出的射频信号进行下变频，获取两路中频信号；
信号处理单元：用于计算两路所述中频信号的相对信号差，根据所述相对信号差进行射频通道补偿。
进一步的，所述开关网络包括多个级联的二选一开关，待校准射频通道的数量不大于2N+1-2，其中，N表示开关网络的级联数。
进一步的，所述微波模块包括：
下变频单元：用于将输入的两路射频信号变频到中频信号；
频综单元：用于输出两路自检源信号至开关网络以进行系统自校准，还用于为所述下变频单元提供变频所需本振信号；以及用于为待校准射频通道提供校准激励源信号和为所述信号处理单元提供时钟信号。
进一步的，所述信号处理单元包括：
AD转换模块：用于将两路所述中频信号转换为两路数字信号；
DSP模块：用于根据两路所述数字信号计算相对信号差；
FPGA模块：用于根据相对信号差输出射频通道补偿数据。
第二方面，本发明实施例还提供了一种射频多通道校准方法，所述方法包括如下步骤：
对校准系统进行自校准，获取校准系统自身两通道自校准补偿；
从待校准射频通道中选择两路射频通道；
对所选择的两路射频通道输出的射频信号进行下变频处理，获取两路中频信号；
计算两路所述中频信号的相对信号差，根据所述相对信号差进行射频通道补偿；
所述相对信号差包括幅度差、相位差、延迟差中的一种或多种。
进一步的，所述方法包括：系统自校准，对校准系统进行自校准的方法包括如下步骤：
为系统自身两通道提供自检源信号；
将两路自检源信号进行下变频获取两路自检中频信号；
根据两路自检中频信号计算自检相对信号差，根据自检相对信号差进行系统自身两通道自校准补偿。
进一步的，所述进行射频通信补偿的具体方法包括：
以其中一路射频通道为基准，根据所述相对信号差计算对另一射频通道进行补偿；
以校准后的射频通道基准，分别对未校准的射频通道进行射频通道补偿，直至所有射频通道校准完成。
与现有技术相比，本发明实施例所产生的有益效果包括：
1、能够自动选择校准通道并进行自动校准，整个校准过程通过自动控制实现，不需要人工干预，且能够实现对输入支路的扩充、多通道校准的优点；
2、通过改变频综单元的本振，能够实现宽频段校准的需求；
3、适用范围广，能够对射频通道中的幅度差、相位差和延迟差中的任意一种或多种进行校准。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种射频多通道校准系统的结构框图；
图2是本发明实施例提供的开关网络的结构框图；
图3是本发明实施例提供的微波模块的结构框图；
图4是本发明实施例提供的信号处理单元的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-4所示，本发明实施例提供的一种射频多通道校准系统，所述系统包括开关网络、微波模块和信号处理单元，开关网络用于从待校准射频通道中选择两路射频通道，开关网络所选择的两路射频通道需结构一致，电长度相近；微波模块用于对所选择的两路射频通道输出的射频信号进行下变频，获取两路中频信号；信号处理单元用于计算两路所述中频信号的相对信号差，根据所述相对信号差进行射频通道补偿。
所述开关网络包括多个级联的二选一开关，具体为SP2T开关。开关网络的输入支路根据待校准的射频通道的数量确定，开关网络的输入支路的数量必须大于等于待校准射频通道的数量加2，根据开关网络输入支路的数量确定开关网络的级联数N，满足待校准射频通道的数量不大于2N+1-2。本发明实施例采用多级级联的二选一开关使系统具有良好的扩展性，适用于多通道的自动校准。
所述微波模块包括频综单元和下变频单元，频综单元用于输出两路自检源信号至开关网络以进行系统自校准；以及用于为待校准射频通道提供校准激励源信号和为所述信号处理单元提供时钟信号；还用于为所述下变频单元提供变频所需本振信号。激励源信号能够激励被校准射频通道，时钟信号提供时间参考，通过改变频综单元的本振，使系统能实现宽频段的校准，整个校准过程通过制动控制无需人工干预。
所述信号处理单元包括AD转换模块、FPGA模块和DSP模块，AD转换模块用于将两路所述中频信号转换为两路数字信号；DSP模块用于根据两路所述数字信号计算相对信号差；FPGA模块用于根据相对信号差输出射频通道补偿数据，同时用于协调控制校准系统各单元工作及与系统外部通讯。
本发明实施例提供的一种射频多通道校准方法，可以采用前述的校准系统实现，所述方法包括如下步骤：
用频综单元输出的两路自校准激励信号对系统本身两个通道进行激励；
对两路自校准激励信号进行下变频处理，获取两路中频信号；
计算两路自校准信号变频得到的中频相对信号差，根据所述相对信号差对系统自身两个通道进行补偿；
从待校准射频通道中选择两路射频通道；
对所选择的两路射频通道输出的射频信号进行下变频处理，获取两路中频信号；
计算两路所述中频信号的相对信号差，根据所述相对信号差进行射频通道补偿。
所述相对信号差包括幅度差、相位差、延迟差中的一种或多种。
所述方法还包括：系统自校准，所述系统自校准包括如下步骤：
用频综输出的两路自校准激励信号对系统本身两个通道进行激励；
对两路自校准激励信号进行下变频处理，获取两路中频信号；
其中对系统自身两个通道进行补偿的具体方法为：
以其中一路射频通道输出的中频信号为基准，根据所述相对信号差计算另一射频通道的射频通道补偿；以校准后的射频通道输出的中频信号为基准，分别对未校准的射频通道进行射频通道补偿，直至所有射频通道校准完成。
为了更好的理解本发明，下面对本发明的校准方法进行举例说明。例如，对6个射频通道进行幅度相位和延迟校准。
如图1-4所示，给所述系统通电，使系统进入校准工作模式，对系统本身进行自校准，具体的是，通过频综单元向开关网络中输入两路自检源信号（自检源信号1和自检源信号2，自检源信号1和自检源信号2经过下变频及模数转换后变成两路自检中频信号，两路自检中频信号进入信号处理单元，在信号处理单元中计算出两路自检中频信号的差，根据自检中频信号的差在信号处理单元中进行对校准系统两个通道进行补偿。
通过开关网络从待校准的射频通道中选择通道1和通道4，用自检源3激励通道1和通道4，通道1和通道4的输出信号经过下变频及模数转换后变成两路中频信号，两路中频信号进入信号处理单元，在信号处理单元中计算出两路中频信号的差，把两路中频信号的差反馈到通道1和通道4，以通道1为基准进行补偿，使得通道1和通道4的差特性一致。切换二选一开关，并以通道1为基准，对通道5和通道6进行校准，具体校准过程与通道1、通道4的校准过程相同，以通道4为基准，对通道2和通道3进行校准，具体校准过程与通道1、通道4校准过程相同，所有待校准通道校准完成，校准系统停止工作。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (3)

1.一种射频多通道校准系统，其特征在于，所述系统包括：
开关网络：用于从待校准射频通道中选择两路射频通道；
微波模块：用于对所选择的两路射频通道输出的射频信号进行下变频，获取两路中频信号；
信号处理单元：用于计算两路所述中频信号的相对信号差，根据所述相对信号差进行射频通道补偿；
所述微波模块包括：
下变频单元：用于将输入的两路射频信号变频到中频信号；
频综单元：用于输出两路自检源信号至开关网络以进行系统自校准，还用于为所述下变频单元提供变频所需本振信号；以及用于为待校准射频通道提供校准激励源信号和为所述信号处理单元提供时钟信号；
所述开关网络包括多个级联的二选一开关，待校准射频通道的数量不大于2N+1-2，其中，N表示开关网络的级联数。
2.根据权利要求1所述的射频多通道校准系统，其特征在于，所述信号处理单元包括：
AD转换模块：用于将两路所述中频信号转换为两路数字信号；
DSP模块：用于根据两路所述数字信号计算相对信号差；
FPGA模块：用于根据相对信号差输出射频通道补偿数据。
3.一种射频多通道校准方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
对校准系统进行自校准，获取校准系统自身两通道自校准补偿；
从待校准射频通道中选择两路射频通道；
对所选择的两路射频通道输出的射频信号进行下变频处理，获取两路中频信号；
计算两路所述中频信号的相对信号差，根据所述相对信号差进行射频通道补偿；
所述相对信号差包括幅度差、相位差、延迟差中的一种或多种；
根据所述相对信号差进行射频通道补偿的具体方法包括：
以其中一路射频通道为基准，根据所述相对信号差计算对另一射频通道进行补偿；
以校准后的射频通道基准，分别对未校准的射频通道进行射频通道补偿，直至所有射频通道校准完成；
对校准系统进行自校准的方法包括如下步骤：
为系统自身两通道提供自检源信号；
将两路自检源信号进行下变频获取两路自检中频信号；
根据两路自检中频信号计算自检相对信号差，根据自检相对信号差进行系统自身两通道自校准补偿。
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