CN114401056A - 一种5g通信矢量信号发生器整机校准系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种5G通信矢量信号发生器整机校准系统及方法，属于5G NR移动通信标准校准测试技术领域，包括射频发射模块、中频信号处理模块、测量分析模块以及校准模块；完成了灵活、快速、可规模应用的5G高性能信号发生器的系统校准需求；可有效的提高整机系统发生信号的准确性，提高系统的信号测试指标。

Description

一种5G通信矢量信号发生器整机校准系统及方法
技术领域
本发明属于5G NR移动通信标准校准测试技术领域，具体涉及一种5G通信矢量信号发生器整机校准系统及方法。
背景技术
系统的射频功率测试时终端设计、研发、生产等过程中的重要环节，随着新一代无线通信技术的快速发展，5G通信信号由于其大带宽、高频率等特点，给信号处理和测试指标分析带来了新的挑战，功率校准是进行整机测试的基础，是信号发生器的重要测量指标。功率校准的结果严重影响着发生器整机系统的功能项测试结果。为提高功率校准精确度，本文提出一种新的基于5G宽带信号发生器的功率校准方法。
在对5G通信矢量信号发生器的各种检测和验证中，功率准确度测试是其中关键的一环，直接影响着调制信号的发生解调性能。通过测试过程，研发和生产企业可以不断地发现问题，解决问题，逐步完善设计方案，使通信矢量信号发生器的商用化程度不断提高。可以说，整机功率校准是通信矢量信号发生器真正走向市场的第一步，其作用是不可替代的。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种5G通信矢量信号发生器整机校准系统及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种5G通信矢量信号发生器整机校准系统，包括射频发射模块、中频信号处理模块、测量分析模块以及校准模块；
射频发射模块，被配置为用于对射频信号进行相应的信号放大/衰减处理；
中频信号处理模块，被配置为用于通过数模转换模块进行相应的信号转换处理工作，然后每一路信号分别按照配置的要求进行相应的采样、滤波处理，然后进行功率计算、频谱计算；
测量分析模块，被配置为用于将整机发射出来的信号进行相应的频谱计算、功率计算并且分别显示频谱、功率；测量分析模块包括功率测试模块；
校准模块，被配置为用于对测量分析出的结果值和当前功率配置值进行整机校准算法处理计算，生成校准文件，该校准文件会记录当前通道的一些信息，包括通道ID、功率差值和当前配置；校准模块包括温敏控制模块。
优选地，射频发射模块，包括数模转换模块、开关滤波组、本振模块、放大衰减组以及通道模块；其中，数模转换模块，被配置为用于将数字信号转变为模拟信号；
开关滤波组，被配置为用于对不同频段的模拟信号分别采取不同的滤波处理，获得较为纯净的射频信号；
本振模块，被配置为用于提供高纯频率信号，与输入的射频信号进行混频，进而输出所需频点的信号；
放大衰减组，包括放大器和衰减器；被配置为用于通过调整放大器衰减器的组合控制逻辑，实现对整机输出功率的精准控制；
通道模块，被配置为用于输出信号。
优选地，校准模块还包括温敏控制模块。
优选地，温敏控制模块包括温度敏感分压器和探测逻辑单元；温度敏感分压器包括温敏电阻及控制电路；控制电路接收到控制指令，通过探测逻辑单元控制温敏电阻对温度的读取。
此外，本发明还提到一种5G通信矢量信号发生器整机校准方法，该方法采用如上所述的一种5G通信矢量信号发生器整机校准系统，具体包括如下步骤：
步骤1：衰减器校准；
步骤1.1：初始化整机校准系统；
步骤1.2：设置相关校准系统的参数，包括功率差阈值Power.ThresVal、校准频率范围Freq.Min和Freq.Max以及频率步进Freq.Step；校准频率起点为Freq.Min，正向叠加为Freq.Step；
步骤1.3：通过测量分析模块获取当前频率Freq.Cur以及当前通道数Chan.ID，通过温敏控制模块获取当前通道的温度数据Temp.Cur；
步骤1.4：判断当前频点是否在设定的频率校准范围内，若已达到设定的阈值，则结束校准；否则，继续进行步骤1.5；
步骤1.5：当被测信号为单音信号，设置功率计的频率为Freq.Cur、参考电平为Power.Test；
当被测信号为调制信号，设置测量设备的频率为Freq.Cur、参考电平为Power.Test；
计算功率差；
步骤1.6：判断功率偏移量是否超出设定的阈值Power.ThresVal，若已超限，则将Power.Cur更新为Power.Cur+Power.Comp，重新进行步骤1.5；否则，记录校准配置及校准数据，多次测量求平均值；
步骤1.7：修改温度，返回步骤1.3，进行下一温度的校准；
步骤1.8：保存记录下来的数据，完成衰减器校准；
步骤2：发射机频响校准；
完成衰减器校准之后，需要进行发射机频响校准；在整机校准系统中，发射机频响校准原理与衰减器校准原理类似；均是设定初始校准点，然后按照设定的步进值一步一步校准到设定的最终校准点，校准完成后，保存记录下来的数据，完成发射机频响校准；
步骤3：整机校准系统校准；
完成衰减器校准以及发射机频响校准之后，最后再对整机校准系统进行一次最终校准；
步骤4：在完成衰减器、发射机频响、整机校准系统三个层次的校准之后，将三个步骤分别产生的三组校准数据加入整机校准系统之中去，整机校准系统在启动后，会从校准文件中依次读取出衰减器校准数据、发射机频响校准数据、整机校准系统校准数据，然后采用插值的方法，将降准数据分别作用到不同的部件中，确保系统在模块部件以及整机层面均能够满足校准要求，完成5G通信矢量信号发生器校准。
本发明所带来的有益技术效果：
本发明采用温敏控制模块，最终实现温度参数可实时动态的读取入系统之中去，以减轻5G高性能信号发生器系统功耗大、产热快对校准系统的影响；
本发明针对高性能信号发生器，通过独立设计校准模块，使其与发射机主控模块完全独立开来，如此不仅提高了整机系统校准的速度，还提高了系统校准的精度，使用于生产线上规模化校准，降低系统校准成本；
基于ALC理论、通过采用温敏控制模块技术、数字信号处理方法、嵌入式开发技术等方案，采用5G NR移动通信标准测试技术，对5G模式下Downlink信号进行实时频谱分析，有效克服5G高性能信号发生器内部信号处理单元的实际信号处理效果容易不准确的局限性；通过采用一种外部温敏模块设计以实现高性能发射机的大规模校准的可行性，同时采用一种自适应频率步进算法提高整机校准效率，此外通过追加设计一种温敏控制模块，提高了整机系统校准的精度。通过采用如上设计，保证了发射机的校准效率高，校准效果好，规模应用强的特点，以最终实现高速高效完成多通道发射机整机校准任务；并且这种设计也适用于其他系统的功率校准过程，具有很强的工业价值；
本发明完成了灵活、快速、可规模应用的5G高性能信号发生器的系统校准需求；可有效的提高整机系统发生信号的准确性，提高系统的信号测试指标。
附图说明
图1为高性能5G通信矢量信号发生器整机校准系统原理框图；
图2为本发明校准方法流程图；
图3为射频发射模块的内部原理图；
图4为不同校准效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
如图1所示，一种5G通信矢量信号发生器整机校准系统，包括射频发射模块、中频信号处理模块、测量分析模块以及校准模块；
射频发射模块，被配置为用于对射频信号进行相应的信号放大/衰减处理；
中频信号处理模块，被配置为用于通过数模转换模块进行相应的信号转换处理工作，然后每一路信号分别按照配置的要求进行相应的采样、滤波处理，然后进行功率计算、频谱计算；
测量分析模块，被配置为用于将整机发射出来的信号进行相应的频谱计算、功率计算并且分别显示频谱、功率；测量分析模块包括功率测试模块；
校准模块，被配置为用于对测量分析出的结果值和当前功率配置值进行整机校准算法处理计算，生成校准文件，该校准文件会记录当前通道的一些信息，包括通道ID、功率差值和当前配置；校准模块包括温敏控制模块。
射频发射模块，其内部结构如图3所示，包括数模转换模块、开关滤波组、本振模块、放大衰减组以及通道模块；其中，数模转换模块，被配置为用于将数字信号转变为模拟信号；
开关滤波组，被配置为用于对不同频段的模拟信号分别采取不同的滤波处理，获得较为纯净的射频信号；
本振模块，被配置为用于提供高纯频率信号，与输入的射频信号进行混频，进而输出所需频点的信号；
放大衰减组，包括放大器和衰减器；被配置为用于通过调整放大器衰减器的组合控制逻辑，实现对整机输出功率的精准控制；
通道模块，被配置为用于输出信号。
校准模块还包括温敏控制模块。
温敏控制模块包括温度敏感分压器和探测逻辑单元；温度敏感分压器包括温敏电阻及控制电路；控制电路接收到控制指令，通过探测逻辑单元控制温敏电阻对温度的读取。
实施例2
在上述实施例1的基础上，本发明还提到一种5G通信矢量信号发生器整机校准方法，其流程如图2所示，具体包括如下步骤：
步骤1：衰减器校准；
步骤1.1：初始化整机校准系统；
步骤1.2：设置相关校准系统的参数，包括功率差阈值Power.ThresVal、校准频率范围Freq.Min和Freq.Max以及频率步进Freq.Step；校准频率起点为Freq.Min，正向叠加为Freq.Step；
步骤1.3：通过测量分析模块获取当前频率Freq.Cur以及当前通道数Chan.ID，通过温敏控制模块获取当前通道的温度数据Temp.Cur；
步骤1.4：判断当前频点是否在设定的频率校准范围内，若已达到设定的阈值，则结束校准；否则，继续进行步骤1.5；
步骤1.5：当被测信号为单音信号，设置功率计的频率为Freq.Cur、参考电平为Power.Test；
当被测信号为调制信号，设置测量设备的频率为Freq.Cur、参考电平为Power.Test；
计算功率差；
步骤1.6：判断功率偏移量是否超出设定的阈值Power.ThresVal，若已超限，则将Power.Cur更新为Power.Cur+Power.Comp，重新进行步骤1.5；否则，记录校准配置及校准数据，多次测量求平均值；
步骤1.7：修改温度，返回步骤1.3，进行下一温度的校准；
步骤1.8：保存记录下来的数据，完成衰减器校准；
步骤2：发射机频响校准；
完成衰减器校准之后，需要进行发射机频响校准；在整机校准系统中，发射机频响校准原理与衰减器校准原理类似；均是设定初始校准点，然后按照设定的步进值一步一步校准到设定的最终校准点，校准完成后，保存记录下来的数据，完成发射机频响校准；
步骤3：整机校准系统校准；
完成衰减器校准以及发射机频响校准之后，最后再对整机校准系统进行一次最终校准；
步骤4：在完成衰减器、发射机频响、整机校准系统三个层次的校准之后，将三个步骤分别产生的三组校准数据加入整机校准系统之中去，整机校准系统在启动后，会从校准文件中依次读取出衰减器校准数据、发射机频响校准数据、整机校准系统校准数据，然后采用插值的方法，将降准数据分别作用到不同的部件中，确保系统在模块部件以及整机层面均能够满足校准要求，完成5G通信矢量信号发生器校准。
图4为不同校准效果对比图。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种5G通信矢量信号发生器整机校准系统，其特征在于：包括射频发射模块、中频信号处理模块、测量分析模块以及校准模块；
射频发射模块，被配置为用于对射频信号进行相应的信号放大/衰减处理；
中频信号处理模块，被配置为用于通过数模转换模块进行相应的信号转换处理工作，然后每一路信号分别按照配置的要求进行相应的采样、滤波处理，然后进行功率计算、频谱计算；
测量分析模块，被配置为用于将整机发射出来的信号进行相应的频谱计算、功率计算并且分别显示频谱、功率；测量分析模块包括功率测试模块；
校准模块，被配置为用于对测量分析出的结果值和当前功率配置值进行整机校准算法处理计算，生成校准文件，该校准文件会记录当前通道的一些信息，包括通道ID、功率差值和当前配置。
2.根据权利要求1所述的5G通信矢量信号发生器整机校准系统，其特征在于：射频发射模块，包括数模转换模块、开关滤波组、本振模块以及放大衰减组；其中，
数模转换模块，被配置为用于将数字信号转变为模拟信号；
开关滤波组，被配置为用于对不同频段的模拟信号分别采取不同的滤波处理，获得较为纯净的射频信号；
本振模块，被配置为用于提供高纯频率信号，与输入的射频信号进行混频，进而输出所需频点的信号；
放大衰减组，包括放大器和衰减器；被配置为用于通过调整放大器衰减器的组合控制逻辑，实现对整机输出功率的精准控制。
3.根据权利要求1所述的5G通信矢量信号发生器整机校准系统，其特征在于：校准模块还包括温敏控制模块。
4.根据权利要求1所述的5G通信矢量信号发生器整机校准系统，其特征在于：温敏控制模块包括温度敏感分压器和探测逻辑单元；温度敏感分压器包括温敏电阻及控制电路；控制电路接收到控制指令，通过探测逻辑单元控制温敏电阻对温度的读取。
5.一种5G通信矢量信号发生器整机校准方法，其特征在于：采用如权利要求3所述的一种5G通信矢量信号发生器整机校准系统，具体包括如下步骤：
步骤1：衰减器校准；
步骤1.1：初始化整机校准系统；
步骤1.2：设置相关校准系统的参数，包括功率差阈值Power.ThresVal、校准频率范围Freq.Min和Freq.Max以及频率步进Freq.Step；校准频率起点为Freq.Min，正向叠加为Freq.Step；
步骤1.3：通过测量分析模块获取当前频率Freq.Cur以及当前通道数Chan.ID，通过温敏控制模块获取当前通道的温度数据Temp.Cur；
步骤1.4：判断当前频点是否在设定的频率校准范围内，若已达到设定的阈值，则结束校准；否则，继续进行步骤1.5；
步骤1.5：当被测信号为单音信号，设置功率计的频率为Freq.Cur、参考电平为Power.Test；
当被测信号为调制信号，设置测量设备的频率为Freq.Cur、参考电平为Power.Test；
计算功率差；
步骤1.6：判断功率偏移量是否超出设定的阈值Power.ThresVal，若已超限，则将Power.Cur更新为Power.Cur+Power.Comp，重新进行步骤1.5；否则，记录校准配置及校准数据，多次测量求平均值；
步骤1.7：修改温度，返回步骤1.3，进行下一温度的校准；
步骤1.8：保存记录下来的数据，完成衰减器校准；
步骤2：发射机频响校准；
完成衰减器校准之后，需要进行发射机频响校准；在整机校准系统中，发射机频响校准原理与衰减器校准原理类似；均是设定初始校准点，然后按照设定的步进值一步一步校准到设定的最终校准点，校准完成后，保存记录下来的数据，完成发射机频响校准；
步骤3：整机校准系统校准；
完成衰减器校准以及发射机频响校准之后，最后再对整机校准系统进行一次最终校准；
步骤4：在完成衰减器、发射机频响、整机校准系统三个层次的校准之后，将三个步骤分别产生的三组校准数据加入整机校准系统之中去，整机校准系统在启动后，会从校准文件中依次读取出衰减器校准数据、发射机频响校准数据、整机校准系统校准数据，然后采用插值的方法，将降准数据分别作用到不同的部件中，确保系统在模块部件以及整机层面均能够满足校准要求，完成5G通信矢量信号发生器校准。
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