CN114024627A - 针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法、装置、处理器及其存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法，包括以下步骤：分别取基带板频响数据和射频通路频响数据，基带板的频响数据与射频通路上的频响曲线乘积，得到整机频响；通过计算处理得到频响补偿数据。本发明还涉及一种用于实现针对宽带调制信号的快速全频段频响补偿处理的装置、处理器及其计算机可读存储介质。采用了本发明的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质，可快速校准信号源测试中射频线缆所带来的频响误差，可以依此方式将整机计算出的频响曲线数据乘积上射频线缆的频响曲线获得新的频响数据，并通过一系列数字处理方式，获得新的校准数据。
Description
技术领域
本发明涉及通信数字处理领域，尤其涉及通信数字处理领域，具体是指一种针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质。
背景技术
通常的矢量信号发生器由于在射频通路上各种器件所带来的频响波动，导致宽带调制信号的带内平坦度达不到理想状态，使得EVM相关指标恶化。目前，信号源一般运用整机的校准方式，该方式可以较为准确的校准频响，但需要小间隔频率的进行校准，当整机频段范围变大，校准范围变大，其花费时间会大幅度提升。再者，信号源需要由较大范围的功率设置，这导致射频通道方案配置多变，沿用整机标准方式，可导致校准数据量庞大，周期长，难以在量产下进行。同时，信号源的连接测试射频线缆有具体频响，会影响调制信号的平坦度，采用整机方式校准，每更换一个频点需要重新校准，耗时周期长。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足准确性高、操作简便、适用范围较为广泛的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质。
为了实现上述目的，本发明的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质如下：
该针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)分别取基带板频响数据和射频通路频响数据，基带板的频响数据与射频通路上的频响曲线乘积，得到整机频响；
(2)通过计算处理得到频响补偿数据。
较佳地，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)生成IQ数据，并以整机方式输出调制信号；
(1.2)将信号源在IQ调制模式下以扫频的方式，获取间隔为Mc的频响曲线数据组FcRes[X][Y]；
(1.3)信号源输出信号，该信号具有间隔为Mb的等高度的脉冲序列，且脉冲序列的数量为Nb；
(1.4)根据信号源的频率及功率，在频响曲线数据组FcRes[X][Y]中获取到频响数组FcRes0[Nb]；
(1.5)根据频响数组FcRes0[Nb]和F0Res[Nb]数据，计算得出基带板的频响曲线FbRes[Nb]。
较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)获取对应若干点数的频响数据FuRes[N]，根据信号源设置的频率与功率，获取对应射频部分的频响数据FcxRes0[Nb]；
(2.2)根据配置取得线缆上的频响数据，并通过曲线拟合计算获得Nb个点数和间隔为Mb的幅度频响数据FuResx[Nb]；
(2.3)根据公式计算得到当前整机状态下的频响数据FxRes[Nb]；
(2.4)计算获取幅度频响补偿数据FResP；
(2.5)根据希尔伯特变换估算出相位频响数据PRes；
(2.6)将获取的幅度频响数据和相位频响数据经过反傅里叶变换，得到复数滤波器的系数h(Ns)；
(2.7)通过微处理器发送给FPGA，经过复数滤波器实时处理信号。
较佳地，所述的步骤(2.3)中计算当前整机状态下的频响数据FxRes[Nb]，具体为：
根据以下公式计算当前整机状态下的频响数据FxRes[Nb]：
FxRes[Nb]＝FcxRes0*FuResx*FbRes
其中，FcxRes0为射频部分的频响数据，FuResx为Nb个点数的幅度频响数据，FbRes为基带板的频响曲线，*为卷积符号。
较佳地，所述的步骤(2.3)中计算幅度频响补偿数据FResP，具体为：
根据以下公式计算幅度频响补偿数据FResP：
其中，FxRes为当前整机状态下的频响数据。
较佳地，所述的步骤(2.5)中计算相位频响数据PRes，具体为：
根据以下公式计算相位频响数据PRes：
PRes＝Hilbert(log|FResP|)
其中，FResP为幅度频响补偿数据。
该用于用于实现针对宽带调制信号的快速全频段频响补偿处理的装置，其主要特点是，所述的装置包括：
处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的各个步骤。
该用于用于实现针对宽带调制信号的快速全频段频响补偿处理的处理器，其主要特点是，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的各个步骤。
该计算机可读存储介质，其主要特点是，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的各个步骤。
采用了本发明的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质，可快速校准信号源测试中射频线缆所带来的频响误差，可以依此方式将整机计算出的频响曲线数据乘积上射频线缆的频响曲线获得新的频响数据，并通过一系列数字处理方式，获得新的校准数据。
附图说明
图1为本发明的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的信号源的信号传输流程示意图。
图2为本发明的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的校准过程示意图。
图3为本发明的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的信号源整机的信号传输流程示意图。
图4为本发明的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的信号波动校正示意图。
图5为本发明的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的射频频响曲线取值方式示意图。
图6为本发明的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的DAC频响曲线取值方式示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的该针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法，其中包括以下步骤：
(1)分别取基带板频响数据和射频通路频响数据，基带板的频响数据与射频通路上的频响曲线乘积，得到整机频响；
(2)通过计算处理得到频响补偿数据。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)生成IQ数据，并以整机方式输出调制信号；
(1.2)将信号源在IQ调制模式下以扫频的方式，获取间隔为Mc的频响曲线数据组FcRes[X][Y]；
(1.3)信号源输出信号，该信号具有间隔为Mb的等高度的脉冲序列，且脉冲序列的数量为Nb；
(1.4)根据信号源的频率及功率，在频响曲线数据组FcRes[X][Y]中获取到频响数组FcRes0[Nb]；
(1.5)根据频响数组FcRes0[Nb]和F0Res[Nb]数据，计算得出基带板的频响曲线FbRes[Nb]。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)获取对应若干点数的频响数据FuRes[N]，根据信号源设置的频率与功率，获取对应射频部分的频响数据FcxRes0[Nb]；
(2.2)根据配置取得线缆上的频响数据，并通过曲线拟合计算获得Nb个点数和间隔为Mb的幅度频响数据FuResx[Nb]；
(2.3)根据公式计算得到当前整机状态下的频响数据FxRes[Nb]；
(2.4)计算获取幅度频响补偿数据FResP；
(2.5)根据希尔伯特变换估算出相位频响数据PRes；
(2.6)将获取的幅度频响数据和相位频响数据经过反傅里叶变换，得到复数滤波器的系数h(Ns)；
(2.7)通过微处理器发送给FPGA，经过复数滤波器实时处理信号。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2.3)中计算当前整机状态下的频响数据FxRes[Nb]，具体为：
根据以下公式计算当前整机状态下的频响数据FxRes[Nb]：
FxRes[Nb]＝FcxRes0*FuResx*FbRes
其中，FcxRes0为射频部分的频响数据，FuResx为Nb个点数的幅度频响数据，FbRes为基带板的频响曲线，*为卷积符号。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2.3)中计算幅度频响补偿数据FResP，具体为：
根据以下公式计算幅度频响补偿数据FResP：
其中，FxRes为当前整机状态下的频响数据。
作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2.5)中计算相位频响数据PRes，具体为：
根据以下公式计算相位频响数据PRes：
PRes＝Hilbert(log|FResP|)
其中，FResP为幅度频响补偿数据。
本发明的优该用于用于实现针对宽带调制信号的快速全频段频响补偿处理的装置，其中，所述的装置包括：
处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的各个步骤。
本发明的优该用于用于实现针对宽带调制信号的快速全频段频响补偿处理的处理器，其中，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的各个步骤。
本发明的优该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的各个步骤。
由于整机上得到的带内波动是由基带DAC、IQ调制板的带宽内带内波动叠加上射频通道板上的带内波动，这导致了不同频率段的带内波动如果通过整机方式去校准，需要逐一间隔并跨越很长频段去校准，使得整机频响校准时间大幅度延长。
为了克服上述现有技术的不足，本发明公开了一种信号源在全频段范围补偿宽带调制信号带内波动的快速校准方法。其过程分成基带板输出频响补偿和射频通路频响补偿，采用数字复数滤波器补偿，在FPGA中实现实时补偿。
基带板和射频通道板可以分别取频响数据。其中基带板的频响不会受到频率更改而变化，可以通过预校准，可以灵活的跟当前频率与功率下的射频通路上的频响曲线乘积，获取到整机频响，并通过一系列的数字处理方式获得频响补偿数据。
在整机软件应用中通过希尔伯特变换估算出相位频响以及反傅里叶变换求出滤波器系数，然后由上位机发送给FPGA的复数滤波器系数做实时处理。在信号源出厂后，信号源测试过程中所用线缆也会导致宽带调制信号带内平坦度变差，传统整机校准只能针对某一频点校准，借用本发明直接将线缆全频段频响数据直接一次性导入，并在设置任意频率时，都可以进行参与计算补偿。
此方法还可快速校准信号源测试中射频线缆所带来的频响误差，可以依此方式将整机计算出的频响曲线数据乘积上射频线缆的频响曲线获得新的频响数据，并通过一系列数字处理方式，获得新的校准数据。
如图3所示为信号源整机的信号传输流程示意图，原始信号数据x经过基带板引起的带内波动函数Hiq系统得到信号y1，然后经过射频通道板引起的带内波动函数Hs系统得到最终整机输出的信号y2。
所以可以得到：y1＝x*hiq；y2＝y1*hs；其中“*”为卷积。
而校正过程是把y1和y2的带内波动进行校正，方式是将带内波动趋势颠倒，如图4所示。
所以根据信号波动校正过程图2可以得到公式：
又因为校正系统需要颠倒曲线变化趋势，所以基带板校正系统
射频板校正系统
所以校正后的y1数据信号为y1’信号，其频域为：
FFT(y1′)＝FFT(x)×Huiq……(2.3)
校正后的y2数据信号为y2’信号，其频域为：
FFT(y2′)＝FFT(y1′)×Hx＝FFT(x)×Hx×Huiq……(2.4)
所以校正后的数据：
y2′＝IFFT(FFT(x)×Hx×Huiq)＝x*IFFT(Hx×Huiq)
本发明的具体实施方式中，该校准方式主要分为两部分：
第一部分，分别取射频部分频响数据和DAC输出频响数据。
(1)生成一个频域上为适当频率单音信号的IQ数据，以整机方式输出调制信号。
(2)利用频谱仪或者矢网仪器，将信号源在IQ调制模式下以扫频的方式，获取间隔为Mc，样点数为若干和组数若干的频响曲线数据组FcRes[X][Y]。如下图5所示。
(3)利用ARB功能，使信号源在某频率、功率下输出一个频域上Nb个等高度的脉冲序列，其间隔为Mb的信号。假设信号源ARB时钟采样率为fbbclock，最大带宽为fmaxbb，则关系式为
此时获取到一组F0Res[Nb]。
(4)根据该频率、功率下，在FcRes[X][Y]数组获取到一组频响数组FcRes0[Nb]。
(5)根据FcRes0[Nb]和F0Res[Nb]数据，利用卷积定理反推出DAC输出频响曲线FbRes[Nb]。
第二部分，根据计算处理推出频响补偿系数。
(1)信号源连接频谱仪的线有对应频响曲线，可以通过矢网仪器获取对应若干点数的频响数据FuRes[N]。
(2)根据信号源设置的频率与功率，取对应射频部分的频响数据FcxRes0[Nb]，其中Nb为最大带宽对应的样点数。根据配置取得线缆上的频响数据，并通过曲线拟合计算获得Nb个点数和间隔为Mb的幅度频响数据FuResx[Nb)。
(3)根据公式得到当前整机状态下的频响数据FxRes[Nb]＝FcxRes0*FuResx*FbRes。其中*为卷积符号。计算出当前幅度的绝对频响曲线。
(4)在得到频响数据的基础上，获得幅度频响补偿数据
由于频响数据只涵盖带宽大小，带外频响需要补零处理。
(5)信号源可以认为是稳定最小相位系统，根据希尔伯特变换估算出相位频响数据PRes＝Hilbert(log|FResP|)。
(6)将获取的幅度频响数据和相位频响数据经过反傅里叶变换，得到对应的复数脉冲系列，即复数滤波器的系数h(Ns)。其中点数为
(7)然后通过微处理器发送给FPGA，经过FPGA的复数滤波器实时处理信号。
本实施例的具体实现方案可以参见上述实施例中的相关说明，此处不再赘述。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，相应的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
采用了本发明的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法、装置、处理器及其计算机可读存储介质，可快速校准信号源测试中射频线缆所带来的频响误差，可以依此方式将整机计算出的频响曲线数据乘积上射频线缆的频响曲线获得新的频响数据，并通过一系列数字处理方式，获得新的校准数据。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (9)
1.一种针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)分别取基带板频响数据和射频通路频响数据，基带板的频响数据与射频通路上的频响曲线乘积，得到整机频响；
(2)通过计算处理得到频响补偿数据。
2.根据权利要求1所述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括以下步骤：
(1.1)生成1Q数据，并以整机方式输出调制信号；
(1.2)将信号源在IQ调制模式下以扫频的方式，获取间隔为Mc的频响曲线数据组FcRes[X][Y]；
(1.3)信号源输出信号，该信号具有间隔为Mb的等高度的脉冲序列，且脉冲序列的数量为Nb；
(1.4)根据信号源的频率及功率，在频响曲线数据组FcRes[X][Y]中获取到频响数组FcRes0[Nb]；
(1.5)根据频响数组FcRes0[Nb]和F0Res[Nb]数据，计算得出基带板的频响曲线FbRes[Nb]。
3.根据权利要求1所述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法，其特征在于，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)获取对应若干点数的频响数据FuRes[N]，根据信号源设置的频率与功率，获取对应射频部分的频响数据FcxRes0[Nb]；
(2.2)根据配置取得线缆上的频响数据，并通过曲线拟合计算获得Nb个点数和间隔为Mb的幅度频响数据FuResx[Nb]；
(2.3)根据公式计算得到当前整机状态下的频响数据FxRes[Nb]；
(2.4)计算获取幅度频响补偿数据FResP；
(2.5)根据希尔伯特变换估算出相位频响数据PRes；
(2.6)将获取的幅度频响数据和相位频响数据经过反傅里叶变换，得到复数滤波器的系数h(Ns)；
(2.7)通过微处理器发送给FPGA，经过复数滤波器实时处理信号。
4.根据权利要求3所述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法，其特征在于，所述的步骤(2.3)中计算当前整机状态下的频响数据FxRes[Nb]，具体为：
根据以下公式计算当前整机状态下的频响数据FxRes[Nb]：
FxRes[Nb]＝FcxRes0*FuResx*FbRes
其中，FcxRes0为射频部分的频响数据，FuResx为Nb个点数的幅度频响数据，FbRes为基带板的频响曲线，*为卷积符号。
5.根据权利要求3所述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法，其特征在于，所述的步骤(2.3)中计算幅度频响补偿数据FResP，具体为：
根据以下公式计算幅度频响补偿数据FResP：
其中，FxRes为当前整机状态下的频响数据。
6.根据权利要求3所述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法，其特征在于，所述的步骤(2.5)中计算相位频响数据PRes，具体为：
根据以下公式计算相位频响数据PRes：
PRes＝Hilbert(log|FResP|)
其中，FResP为幅度频响补偿数据。
7.一种用于用于实现针对宽带调制信号的快速全频段频响补偿处理的装置，其特征在于，所述的装置包括：
处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至6中任一项所述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的各个步骤。
8.一种用于用于实现针对宽带调制信号的快速全频段频响补偿处理的处理器，其特征在于，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现权利要求1至6中任一项所述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的各个步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1至6中任一项所述的针对宽带调制信号实现快速全频段频响补偿处理的方法的各个步骤。
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