CN111044962B - 一种基于fft的带宽平坦度校准方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于FFT的带宽平坦度校准方法，应用于宽带数据采集系统，根据宽带数据采集系统的带宽平坦度确定校准基准频率点f1、f2…fN；利用IFFT合成第一校准信号f(x)，根据第一校准信号f(x)生成数字序列T(x)，将数字序列T(x)输入到波形发生器得到第二校准信号f’(x)；宽带数据采集系统采集第二校准信号f’(x)得到数字信号G(x)，对G(x)进行FFT变换，与基准频率点的功率拟合得到宽带数据采集系统的宽带曲线；对所述宽带曲线进行特征提取、计算得到宽带平坦度参数；根据宽带平坦度参数校准所述宽带平坦度。能够同时获得多个频率校准点的校准信息，提升带宽平坦度校准效率，减低校准成本。

Description

一种基于FFT的带宽平坦度校准方法
技术领域
本发明涉及数据采集领域，尤其涉及一种基于FFT(快速傅里叶变换)的宽带采集系统的带宽平坦度校准方法。
背景技术
在宽带数据采集系统中，部分应用场景需要系统在较宽的频带内保持较好的带宽平坦度，此时一般需要对实际物理带宽进行标定，获取物理通道实际带宽参数，然后用数字信号处理方式进行带宽平坦度补偿从而完成整个带宽平坦度的校准。
在传统的带宽平坦度校准流程中，需要针对校准带宽中的多个基准点分部进行标定，每次标定均需发送单频正弦信号，并控制数据采集系统采集波形数据，并迭代数次，利用多次测量的结果绘制实际物理带宽拟合曲线，以此拟合曲线为基础确定宽带采集系统的数字信号处理参数，完成整个带宽平坦度校准流程。为达到较好的带宽平坦度，一般需要十几次甚至几十次的发送、采集、记录流程用以积累基准点带宽响应特性，这使数据采集系统的整个带宽平坦度校准流程时间变长，影响整体校准效率。
在原有数据采集系统结构的基础上、不增加实际校准成本的前提下，如何缩短校准时间、提高校准效率，且能实现与原校准方式相同的校准效果，是目前带宽平坦度校准中需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种基于FFT的带宽平坦度校准方法，以实现能够同时获得多个频率校准点的校准信息，提升带宽平坦度校准效率，减低校准成本。
根据本公开的一方面，提供了一种基于FFT的带宽平坦度校准方法，所述方法包括：根据宽带数据采集系统的带宽平坦度确定校准基准频率点f1、f2…fN；
利用IFFT合成第一校准信号f(x)，利用第一校准信号f(x)生成波形发生器所需的数字序列T(x)，将所述数字序列T(x)输入到波形发生器得到第二校准信号f’(x)；
将第二校准信号f’(x)输入到宽带数据采集系统进行采集，得到数字信号G(x)，对数字信号G(x)进行FFT变换得到g1(x)、g2(x)…gN
(x)；
将所述g1(x)、g2(x)…gN(x)与基准频率点f1、f2…fN的功率p1、p2…pN拟合，得到宽带数据采集系统的宽带曲线；
对所述宽带曲线进行特征提取、计算得到宽带数据采集系统的宽带平坦度参数；
根据所述宽带平坦度参数校准所述宽带数据采集系统的宽带平坦度。
由此可见，本申请实施例具有如下有益效果：
通过根据宽带数据采集系统的带宽平坦度确定校准基准频率点f1、f2…fN；利用IFFT合成第一校准信号f(x)，利用第一校准信号f(x)生成波形发生器所需的数字序列T(x)，将所述数字序列T(x)输入到波形发生器得到第二校准信号f’(x)；将第二校准信号f’(x)输入到宽带数据采集系统进行采集，得到数字信号G(x)，对数字信号G(x)进行FFT变换得到g1(x)、g2(x)…gN(x)；将所述g1(x)、g2(x)…gN(x)与基准频率点f1、f2…fN的功率p1、p2…pN拟合，得到宽带数据采集系统的宽带曲线；对所述宽带曲线进行特征提取、计算得到宽带数据采集系统的宽带平坦度参数；根据所述宽带平坦度参数校准所述宽带数据采集系统的宽带平坦度。以实现能够同时获得多个频率校准点的校准信息，提升带宽平坦度校准效率，减低校准成本。
附图说明
图1示出了根据本申请一实施例的基于FFT的带宽平坦度校准方法流程图；
图2示出了根据本申请一实施例的基于FFT的带宽平坦度校准系统的原理图。
图3示出了根据本申请另一实施例的基于FFT的带宽平坦度校准系统的原理图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
需要说明的是，本发明的基于FFT的带宽平坦度校准方法、主要应用于宽带数据采集系统，这仅为本发明的一种场景应用示例，不对本申请实施例的应用构成限定。
为便于理解基于FFT的带宽平坦度校准方法的工作原理，先对宽带数据采集系统进行介绍，图2示出了根据本申请一实施例的基于FFT的带宽平坦度校准系统的原理图。
如图2所示，基于FFT的带宽平坦度校准系统主要包括任意波形发生器和宽带数据采集系统两部分。其中，任意波形发生器是一种信号源，能够为宽带数据采集系统提供所需要的任意输入信号波形。宽带数据采集系统包括：模拟信号调理单元、电压采集单元、主控单元。主控单元包括：数字信号处理单元和仪器功能软件单元。模拟信号调理单元可以对输入信号进行放大、衰减、滤波等调理功能；电压采集单元以模数转换芯片为核心对模拟调理单元输出的电压信号进行高精度采集；主控单元负责接收电压采集单元转换后的数字信号并控制其它单元的动作，数字信号处理单元采集并处理经电压采集单元转换后的数字信号，还原真实的模拟输入信号波形以实现更高的带宽平坦度；仪器功能软件单元主要实现数据存储、波形显示、校准数据加载与校准流程控制等功能。其中，宽带数据采集系统可以为数字示波器、数值万用表等，在此不做限定。
图1示出了根据本申请一实施例的基于FFT的带宽平坦度校准方法流程图。
如图1所示：在校准过程中，通过根据宽带数据采集系统的带宽平坦度确定校准基准频率点f1、f2…fN；
利用IFFT合成第一校准信号f(x)，利用第一校准信号f(x)生成波形发生器所需的数字序列T(x)，将所述数字序列T(x)输入到波形发生器得到第二校准信号f’(x)；
将第二校准信号f’(x)输入到宽带数据采集系统进行采集，得到数字信号G(x)，对数字信号G(x)进行FFT变换得到g1(x)、g2(x)…gN(x)；
将所述g1(x)、g2(x)…gN(x)与基准频率点f1、f2…fN的功率p1、p2…pN拟合，得到宽带数据采集系统的宽带曲线；
对所述宽带曲线进行特征提取、计算得到宽带数据采集系统的宽带平坦度参数；
根据所述宽带平坦度参数校准所述宽带数据采集系统的宽带平坦度。
举例说明
下面以数字示波器作为宽带数据采集系统为例进行说明基于FFT的带宽平坦度的校准方法。
如图1、3所示，在校准过程中，首先，根据数字示波器对带宽平坦度的要求，确定带宽平坦度校准信号频率点f1、f2…fN，利用IFFT(快速傅里叶逆变换)将带宽平坦度校准信号频率点f1、f2…fN合成校准信号f(x)，其中，f(x)＝f1(x)+f2(x)+…+fN(x)，将校准信号函数f(x)转换为任意波形发生器所需要的数字序列T(x)，将数字序列T(x)输入到任意波形发生器，任意波形发生器以数字序列T(x)为基准，产生满足数字示波器对带宽平坦度要求的模拟输入信号即校准信号f’(x)，数字示波器采集校准信号f’(x)得到数字波形信号G(x)，对数字波形信号G(x)进行FFT(快速傅里叶变换)得到数字波形信号G(x)的点值g(x)，g(x)＝g1(x)+g2(x)+…+gN(x)，将g1(x)、g2(x)…gN(x)与基准频率点f1、f2…fN发送的功率p1、p2…pN进行对比，拟合出数字示波器真实的带宽曲线，针对拟合的真是的数字示波器的带宽曲线进行特征提取(例如偏离带宽曲线较大的那些点)，对这些特征点采用数字滤波器滤波、降噪等处理得到数字示波器的带宽平坦度参数，将数字示波器的带宽平坦度参数保存到数字示波器的数字信号处理单元中，根据该带宽平坦度参数校准数字示波器的带宽平坦度，得到近似平直的带宽曲线，即完成校准过程。
本公开根据宽带数据采集系统的带宽平坦度确定校准基准频率点f1、f2…fN；利用IFFT合成第一校准信号f(x)，利用第一校准信号f(x)生成波形发生器所需的数字序列T(x)，将所述数字序列T(x)输入到波形发生器得到第二校准信号f’(x)；将第二校准信号f’(x)输入到宽带数据采集系统进行采集，得到数字信号G(x)，对数字信号G(x)进行FFT变换得到g1(x)、g2(x)…gN(x)；将所述g1(x)、g2(x)…gN(x)与基准频率点f1、f2…fN的功率p1、p2…pN拟合，得到宽带数据采集系统的宽带曲线；对所述宽带曲线进行特征提取、计算得到宽带数据采集系统的宽带平坦度参数；根据所述宽带平坦度参数校准所述宽带数据采集系统的宽带平坦度。以实现能够同时获得多个频率校准点的校准信息，提升带宽平坦度校准效率，减低校准成本。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种基于FFT的带宽平坦度校准方法，主要应用于宽带数据采集系统，其特征在于，所述方法包括：
根据宽带数据采集系统的带宽平坦度确定校准基准频率点f1、f2…fN；
利用IFFT合成第一校准信号f(x)，利用第一校准信号f(x)生成波形发生器所需的数字序列T(x)，将所述数字序列T(x)输入到波形发生器得到第二校准信号f’(x)；
将第二校准信号f’(x)输入到宽带数据采集系统进行采集，得到数字信号G(x)，对数字信号G(x)进行FFT变换得到g1(x)、g2(x)…gN(x)；
将所述g1(x)、g2(x)…gN(x)与基准频率点f1、f2…fN的功率p1、p2…pN拟合，得到宽带数据采集系统的宽带曲线；
对所述宽带曲线进行特征提取、计算得到宽带数据采集系统的宽带平坦度参数；
根据所述宽带平坦度参数校准所述宽带数据采集系统的宽带平坦度。
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