CN111327374A - 一种测试ad性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种测试AD性能的方法，其过程如下：1)两台矢量信号源、PC机、合路器和被测接收机；将两台矢量信号源的输出端与合路器的输入端相连，合路器的输出端与被测接收机相连，被测接收机与PC机相连。2)计算输入二阶互调截点值为IIP2＝2Pin‑Ps(dBm)；3)计算三阶互调截点值为
4)计算路间隔离度，其公式为：ACI＝Pw0‑Pwn(dBm)。本方法可以方便计算AD芯片采集模拟信号的二、三阶互调截点、路间隔离度；使得短波超短波等设备便于性能测试；具有结构简单、使用方便、测试数据准确等优点。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种测试AD性能的方法。
背景技术
当两个射频信号通过无源器件时，会产生2/3/4/5/6/7等等阶次的互调信号，其中二阶信号的定义为：IM2＝F1+/-F2，在移动通信中我们发现，电信CDMA800的二阶会干扰移动DCS和联通1.8，移动GSM900的二阶会干扰移动TDF，因此在多频天线或共站系统中，我们必须重视该二阶互调值，同时通过二阶互调仪进行精确测定。
三阶互调截点是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍(混频)后产生的寄生信号。由于一个信号是二次谐波(二阶信号)；另外一个信号是一阶信号，他俩的合称为三阶信号，又称之为三阶互调失真信号，他表示一个线性系统所包含的非线性系数的大小，测试这项指标的主要测试仪器是频谱分析仪。
AD作为常用的模数转换器，采集模拟信号，转化为数字信号输出至FPGA等处理芯片，此时，AD的二、三阶互调截点、路间隔离度等指标是无法通过频谱分析仪和二阶互调仪等设备进行测试的。因此，研发一种测试AD性能的方法是个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决以上技术问题，提供一种测试AD性能的方法，通过计算机进行软件程序编写，接收原始IQ数据，计算相应的性能指标。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种测试AD性能的方法，其过程如下：
1、两台矢量信号源、PC机、合路器和被测接收机；
两台矢量信号源(输出的信号为信号源1和信号源2)的输出端与合路器的输入端相连，合路器的输出端与被测接收机相连，被测接收机与PC机相连；
2、计算二阶互调截点值
当两个无用信号的频率fr(离有用信号频率较远的频率)和fn(离有用信号频率较近的频率)与有用信号频率fw具有一种特定的频率关系时，由于它们之间二阶互调在接收机输出端产生的无用信号响应，就是二阶互调，常用输入二阶互调截点值表示。
二阶互调的频率关系为：fw＝fr±fn
a、设置接收机工作频率为fs,模拟中频带宽为Bw，增益方式设置为MGC；
b、信号源2输出关断，设置信号源1频率为fs,调整信号源1的输出功率使PC机显示的接收机输出信号功率较接收机最小可检测电平对应输出信号电平高6dB，记录接收机天线输入端功率为Ps(dBm)，调整增益控制量，使输出端功率达到0dBm，并记录PC机输出信号功率为Pr(dBm)；
c、设置信号源1和信号源2的频率分别为fr和fn，逐步增大两个信号源的输出功率并使其相等，当其在PC机上显示的二阶产物输出信号功率等于Pr(dBm)时，记录接收机输入端的功率为Pin(dBm)，计算输入二阶互调截点值为IIP2＝2 Pin-Ps(dBm)；
d、改变接收机工作频率，重复步骤b)～d)。
3、计算三阶互调截点值
当两个无用信号的频率fr(离有用信号频率较远的频率)和fn(离有用信号频率较近的频率)与有用信号频率fw具有一种特定的频率关系时，由于它们之间三阶互调在接收机输出端产生的无用信号响应，就是三阶互调，常用输入三阶互调截点值表示。
三阶互调的频率关系为：fw＝2 fn-fr
a、设置接收机接收频率fs，模拟中频带宽为Bw，增益方式设置为MGC；
b、信号源2输出关断，设置信号源1频率为fs,调整信号源1的输出功率使PC机显示的接收机输出信号功率较接收机最小可检测电平对应输出信号电平高6dB，记录接收机天线输入端功率为Ps(dBm)，调整增益控制量，使输出端功率达到0dBm，并记录PC机输出信号功率为Pr(dBm)；
c、设置信号源1和信号源2的频率分别为fr和fn，逐步增大两个信号源的输出功率并使其相等，当其在PC机上显示的二阶产物输出信号功率等于Pr(dBm)时，记录接收机输入端的功率为Pin(dBm)，计算输入二阶互调截点值为
d、改变接收机工作频率，重复步骤b)～d)。
4、计算路间隔离度
当被测设备具有多个采集通道时，需要计算通道间的路间隔离度。通道A给定信号和泄露到通道B的信号大小的差值即为路间隔离度。
a、设置接收机接收频率fs，模拟中频带宽为Bw，增益方式设置为MGC；
b、信号源2输出关断，使用单音信号输入；
c、设置信号源1频率为为fs,调整信号源1的输出功率为Pw0＝0dBm，信号输出至通道A，在PC机上计算显示的信号大小功率值为Ps(dBm)；
d、信号输出至通道B，在PC机上计算显示的信号大小功率值为Pr(dBm)；
e、调整信号源1的输出功率为Pwn(dBm)，Pwn以-80dBm为起始功率，以0.1dBm为步进递减，使得Pr＝Ps；
f、计算路间隔离度为ACI＝Pw0-Pwn(dBm)。
进一步的，在PC机上编写运控程序代码，确认软件与被测接收机的连接状态，使用在监控端口通过TCP/IP协议进行通信，完成接收机的登记注册，以及相关的设备管理等功能；
进一步的，所述连接过程为接收机向运控程序发送的表征入网登记信息的信息报称为接收机登记报；接收机在未收到运控程序反馈的确认报之前，每间隔1秒向控制程序发送一次登记报；
运控程序在收到接收机登记报后，必须向接收机返回一个表示登记成功的信息报，该信息报称为运控程序确认报。
进一步的，接收机向运控程序发送表征当前工作状态的信息报称为接收机汇报报，接收机在如下工作状态发生变化时，应立即向运控程序发送汇报块，该汇报块中的信息应能说明工作状态的变化：
a)接收机收到运控程序反馈的确认报时，应发送汇报报；
b)接收机在检测到本机发生故障时，应发送汇报报；
c)分配/设置控制程序时，应发送汇报报。
接收机向运控程序定时发送心跳探测报，表征接收机与运控程序之间的连接是正常的。
进一步的，在PC机上编写控制程序代码，控制被测接收机与矢量信号源；在监控端口通过TCP/IP协议进行通信，完成接收机状态的控制和反馈；控制程序连接矢量信号源，控制矢量信号源输出频率和功率，用于测试不同频率的信号；控制程序连接单刀八掷开关，用于切换单音和双音信号。
进一步的，在PC机上编写数据处理程序代码，在数据端口通过UDP/IP组播的方式，完成数据的传输。由于保证数据的完整性，数据不丢包，使用异步套接字完成原始IQ数据的接收。
PC机接收到原始IQ数据后，根据测试要求使用宽带信号或者窄带信号进行性能检测。将原始宽带数据通过窄带算法，进行加窗滤波，得到窄带数据。
通过Intel的IPP信号处理软件库进行信号处理，通过FFT算法计算频率和能量。
进一步的，在PC机上编写频谱显示控件，将信号的频谱进行图形显示，完成可视化操作；通过得到的频率和能量，再次控制信号源的输出功率，完成性能测试算法操作。
编写结果输出程序代码。输出测试结果信息。
本发明具有的优点和积极效果是：本方法可以方便计算AD芯片采集模拟信号的二、三阶互调截点、路间隔离度；使得短波超短波等设备便于性能测试；具有结构简单、使用方便、测试数据准确等优点。
附图说明
图1是本方法的测试流程图。
具体实施方式
本方法可以测试短波超短波设备的采集板卡AD的性能指标。信号采集设备的AD芯片采集天线信号，输出数字信号至FPGA，通过DDC下变频之后，通过网络或者PCI等协议输出原始IQ数据。此时，计算二、三阶互调截点、接收灵敏度等指标需要接收通过DDC下变频之后的原始IQ数据进行计算常规的频谱分析仪等测试工具无法完成此项测试。需要通过计算机进行软件程序编写，接收原始IQ数据，计算相应的性能指标。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
如图1所示，一种测试AD性能的方法，其过程如下：
一、在PC机上编写运控程序代码，确认软件与被测接收机的连接状态。
使用在监控端口通过TCP/IP协议进行通信，完成接收机的登记注册，以及相关的设备管理等功能；
连接过程为接收机向运控程序发送的表征入网登记信息的信息报称为接收机登记报。接收机在未收到运控程序反馈的确认报之前，每间隔1秒向控制程序发送一次登记报。
运控程序在收到接收机登记报后，必须向接收机返回一个表示登记成功的信息报，该信息报称为运控程序确认报。
接收机向运控程序发送表征当前工作状态的信息报称为接收机汇报报，接收机在如下工作状态发生变化时，应立即向运控程序发送汇报块，该汇报块中的信息应能说明工作状态的变化：
a)接收机收到运控程序反馈的确认报时，应发送汇报报；
b)接收机在检测到本机发生故障时，应发送汇报报；
c)分配/设置控制程序时，应发送汇报报。
接收机向运控程序定时发送心跳探测报，表征接收机与运控程序之间的连接是正常的。
二、编写控制程序代码，控制被测接收机与矢量信号源。
在监控端口通过TCP/IP协议进行通信，完成接收机状态的控制和反馈；控制程序连接矢量信号源，控制矢量信号源输出频率和功率，用于测试不同频率的信号；控制程序连接单刀八掷开关，用于切换单音和双音信号。
1.控制被测接收机
通过协议要求，与被测接收机通过千兆网通信，为保证控制命令的准确性，使用TCP/IP协议进行命令发送。控制被测接收机频信号中心频率、信号带宽、增益模式(MGC/AGC)、衰减值、接收机工作模式(常规和低噪声)等参数控制。
2.控制矢量信号源
常见的控制接口主要有：GPIB、串口(RS-232)、USB、LAN或以太网。
这里使用以太网进行信号源的控制，使用VISA驱动进行程序搭建。
VISA是一个驱动程序软件架构，开发这一架构的目的在于统一与GPIB、串口、以太网/LAN、IEEE 1394和USB仪器的通信，并简化仪器的控制应用。通过VISA API，开发人员可以使用GPIB、串口、以太网/LAN、IEEE 1394和USB仪器。VISA具备如下优势：
接口独立性--VISA提供了一个单一的API以相同的方法与仪器进行通信，而不考虑其接口类型。例如，VISA命令，发送一个ASCII字符串到一个基于消息的仪器，对于GPIB、串口、以太网/LAN、IEEE 1394和USB接口是完全相同的。
首先，将Visa32.dll文件放在工程的debug目录下面。将dll文件引入项目，是因为该dll文件是.NET非托管的程序集，需要显式引入，负责引入的类文件参考Visa32.cs。(注：通过dumpbin-depents***.exe或dll可以查看该文件是否属于托管，如果有mscoree.dll就是托管的，否则非托管)。
在项目中建立Visa32.dll后就可以引用里面的函数。具体的使用方法请参考：NI-Visa help。
三、在PC机上编写数据处理程序代码。
在数据端口通过UDP/IP组播的方式，完成数据的传输。由于保证数据的完整性，数据不丢包，使用异步套接字完成原始IQ数据的接收。
PC机接收到原始IQ数据后，根据测试要求使用宽带信号或者窄带信号进行性能检测。将原始宽带数据通过窄带算法，进行加窗滤波，得到窄带数据。
通过Intel的IPP信号处理软件库进行信号处理，通过FFT算法计算频率和能量。
编写频谱显示控件，将信号的频谱进行图形显示，完成可视化操作。通过得到的频率和能量，再次控制信号源的输出功率，完成性能测试算法操作。
编写结果输出程序代码。输出测试结果信息。
四、本方法所需测试仪器：
矢量信号源两台
PC机，部署相应的软件服务
合路器
被测接收机
表1 PC机参数初始化设置
| 序号 | 类型 | 运控程序通信 | 控制程序通信 | 数据程序通信 | 接收机通信 | 接收机网络参数 |
| 1 | IP | 128.0.82.130 | 128.0.82.130 | 128.0.82.130 | 128.0.82.130 | 128.0.1.1 |
| 2 | 端口 | 5527 | 5528 | 5529 | 4000/28672 | 4000/28672 |
表2被测接收机网络参数设置
| 序号 | 类型 | 运控程序端口 | 控制程序端口 | 数据程序端口 | 信号源网络参数 | 信号源网络参数 |
| 1 | IP | 128.0.82.131 | 128.0.82.131 | 128.0.82.131 | 128.0.82.216 | 128.0.82.215 |
| 2 | 端口 | 6000 | 6001 | 6002 |
使用上述IP搭建测试环境。
五、计算二阶互调截点值、三阶互调截点值、路间隔离度。
1)二阶互调截点值
当两个无用信号的频率fr(离有用信号频率较远的频率)和fn(离有用信号频率较近的频率)与有用信号频率fw具有一种特定的频率关系时，由于它们之间二阶互调在接收机输出端产生的无用信号响应，就是二阶互调，常用输入二阶互调截点值表示。
二阶互调的频率关系为：fw＝fr±fn.
测试框图如图1所示，测试步骤如下:
a)按测试框图连接测试设备和被测接收机；
b)设置接收机工作频率为fs,模拟中频带宽为Bw，增益方式设置为MGC；
c)信号源2输出关断，设置信号源1频率为为fs,调整信号源1的输出功率使PC机显示的接收机输出信号功率较接收机最小可检测电平对应输出信号电平高6dB，记录接收机天线输入端功率为Ps(dBm)，调整增益控制量，使输出端功率达到0dBm，并记录PC机输出信号功率为Pr(dBm)。
d)设置信号源1和信号源2的频率分别为fr和fn，逐步增大两个信号源的输出功率并使其相等，当其在PC机上显示的二阶产物输出信号功率等于Pr(dBm)时，记录接收机输入端的功率为Pin(dBm)，计算输入二阶互调截点值为IIP2＝2 Pin-Ps(dBm)；
e)改变接收机工作频率，重复步骤b)～d)。
2)三阶互调截点值
当两个无用信号的频率fr(离有用信号频率较远的频率)和fn(离有用信号频率较近的频率)与有用信号频率fw具有一种特定的频率关系时，由于它们之间三阶互调在接收机输出端产生的无用信号响应，就是三阶互调，常用输入三阶互调截点值表示。
三阶互调的频率关系为：fw＝2 fn-fr.
测试框图如图1，测试步骤如下：
a)按测试框图连接测试设备和被测接收机；
b)设置接收机接收频率fs，模拟中频带宽为Bw，增益方式设置为MGC；
c)信号源2输出关断，设置信号源1频率为fs,调整信号源1的输出功率使PC机显示的接收机输出信号功率较接收机最小可检测电平对应输出信号电平高6dB，记录接收机天线输入端功率为Ps(dBm)，调整增益控制量，使输出端功率达到0dBm，并记录PC机输出信号功率为Pr(dBm)。
d)设置信号源1和信号源2的频率分别为fr和fn，逐步增大两个信号源的输出功率并使其相等，当其在PC机上显示的二阶产物输出信号功率等于Pr(dBm)时，记录接收机输入端的功率为Pin(dBm)，计算输入二阶互调截点值为
e)改变接收机工作频率，重复步骤b)～d)。
3)路间隔离度
当被测设备具有多个采集通道时，需要计算通道间的路间隔离度。通道A给定信号和泄露到通道B的信号大小的差值即为路间隔离度。
测试框图如图1，测试步骤如下：
a)按测试框图连接测试设备和被测接收机；
b)设置接收机接收频率fs，模拟中频带宽为Bw，增益方式设置为MGC；
c)信号源2输出关断，使用单音信号输入；
d)设置信号源1频率为fs,调整信号源1的输出功率为Pw0＝0dBm，信号输出至通道A，在PC机上计算显示的信号大小功率值为Ps(dBm)。
e)信号输出至通道B，在PC机上计算显示的信号大小功率值为Pr(dBm)。
f)调整信号源1的输出功率为Pwn(dBm)，Pwn以-80dBm为起始功率，以0.1dBm为步进递减，使得Pr＝Ps。
g)计算路间隔离度为ACI＝Pw0-Pwn(dBm)。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种测试AD性能的方法，其特征在于，其过程如下：
1)两台矢量信号源、PC机、合路器和被测接收机；
两台矢量信号源的输出端与合路器的输入端相连，合路器的输出端与被测接收机相连，被测接收机与PC机相连；
2)计算二阶互调截点值，其过程如下：
a、设置接收机工作频率为fs,模拟中频带宽为Bw，增益方式设置为MGC；
b、信号源2输出关断，设置信号源1频率为fs,调整信号源1的输出功率使PC机显示的接收机输出信号功率较接收机最小可检测电平对应输出信号电平高6dB，记录接收机天线输入端功率为Ps(dBm)，调整增益控制量，使输出端功率达到0dBm，并记录PC机输出信号功率为Pr(dBm)；
c、设置信号源1和信号源2的频率分别为fr和fn，逐步增大两个信号源的输出功率并使其相等，当其在PC机上显示的二阶产物输出信号功率等于Pr(dBm)时，记录接收机输入端的功率为Pin(dBm)，计算输入二阶互调截点值为IIP2＝2Pin-Ps(dBm)；
d、改变接收机工作频率，重复步骤b)～d)；
3)计算三阶互调截点值，其过程如下：
a、设置接收机接收频率fs，模拟中频带宽为Bw，增益方式设置为MGC；
b、信号源2输出关断，设置信号源1频率为为fs,调整信号源1的输出功率使PC机显示的接收机输出信号功率较接收机最小可检测电平对应输出信号电平高6dB，记录接收机天线输入端功率为Ps(dBm)，调整增益控制量，使输出端功率达到0dBm，并记录PC机输出信号功率为Pr(dBm)；
c、设置信号源1和信号源2的频率分别为fr和fn，逐步增大两个信号源的输出功率并使其相等，当其在PC机上显示的二阶产物输出信号功率等于Pr(dBm)时，记录接收机输入端的功率为Pin(dBm)，计算输入二阶互调截点值为
d、改变接收机工作频率，重复步骤b)～d)；
4)计算路间隔离度，其过程如下：
a、设置接收机接收频率fs，模拟中频带宽为Bw，增益方式设置为MGC；
b、信号源2输出关断，使用单音信号输入；
c、设置信号源1频率为fs,调整信号源1的输出功率为Pw0＝0dBm，信号输出至通道A，在PC机上计算显示的信号大小功率值为Ps(dBm)；
d、信号输出至通道B，在PC机上计算显示的信号大小功率值为Pr(dBm)；
e、调整信号源1的输出功率为Pwn(dBm)，Pwn以-80dBm为起始功率，以0.1dBm为步进递减，使得Pr＝Ps；
f、计算路间隔离度为ACI＝Pw0-Pwn(dBm)。
2.根据权利要求1所述的一种测试AD性能的方法，其特征在于：在PC机上编写运控程序代码，确认软件与被测接收机的连接状态，使用在监控端口通过TCP/IP协议进行通信，完成接收机的登记注册。
3.根据权利要求2所述的一种测试AD性能的方法，其特征在于：所述连接过程为接收机向运控程序发送的表征入网登记信息的信息报称为接收机登记报；接收机在未收到运控程序反馈的确认报之前，每间隔1秒向控制程序发送一次登记报；
运控程序在收到接收机登记报后，必须向接收机返回一个表示登记成功的信息报，该信息报称为运控程序确认报。
4.根据权利要求3所述的一种测试AD性能的方法，其特征在于：接收机向运控程序发送表征当前工作状态的信息报称为接收机汇报报，接收机在如下工作状态发生变化时，应立即向运控程序发送汇报块，该汇报块中的信息应能说明工作状态的变化：
a)接收机收到运控程序反馈的确认报时，应发送汇报报；
b)接收机在检测到本机发生故障时，应发送汇报报；
c)分配/设置控制程序时，应发送汇报报；
接收机向运控程序定时发送心跳探测报，表征接收机与运控程序之间的连接是正常的。
5.根据权利要求1所述的一种测试AD性能的方法，其特征在于：在PC机上编写控制程序代码，控制被测接收机与矢量信号源；在监控端口通过TCP/IP协议进行通信，完成接收机状态的控制和反馈；控制程序连接矢量信号源，控制矢量信号源输出频率和功率，用于测试不同频率的信号；控制程序连接单刀八掷开关，用于切换单音和双音信号。
6.根据权利要求1或2或5所述的一种测试AD性能的方法，其特征在于：在PC机上编写数据处理程序代码，在数据端口通过UDP/IP组播的方式，完成数据的传输。
7.根据权利要求6所述的一种测试AD性能的方法，其特征在于：PC机接收到原始IQ数据后，根据测试要求使用宽带信号或者窄带信号进行性能检测；将原始宽带数据通过窄带算法，进行加窗滤波，得到窄带数据。
8.根据权利要求7所述的一种测试AD性能的方法，其特征在于：通过Intel的IPP信号处理软件库进行信号处理，通过FFT算法计算频率和能量。
9.根据权利要求8所述的一种测试AD性能的方法，其特征在于：在PC机上编写频谱显示控件，将信号的频谱进行图形显示，完成可视化操作；通过得到的频率和能量，再次控制信号源的输出功率，完成性能测试算法操作；编写结果输出程序代码，输出测试结果信息。
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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 | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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