實(shí)現(xiàn)微波測(cè)試儀器近雜散自動(dòng)校準(zhǔn)的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及儀器儀表雜散校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指 一種實(shí)現(xiàn)微波測(cè)試儀器近雜散自動(dòng)校準(zhǔn)的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無(wú)線通信中的測(cè)試儀器有矢量信號(hào)源、頻譜儀、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等，而作為這些儀 器的核心技術(shù)，頻率合成器技術(shù)起著越來(lái)越重要的作用。頻率合成器可提供寬帶、高精度、 快速轉(zhuǎn)換和高純度的信號(hào)，因此常常作為設(shè)備的本振信號(hào)及載波信號(hào)。近些年來(lái)，由于集成 電子領(lǐng)域的快速發(fā)展，使得頻率合成器體積越來(lái)越小，性能也更加可靠。如今的頻率合成技 術(shù)主要包括直接頻率合成技術(shù)（DS)、間接頻率合成技術(shù)（PLL)、直接數(shù)字頻率合成技術(shù) (DDS)以及混合頻率合成技術(shù)，實(shí)際儀器設(shè)備電路設(shè)計(jì)中，廣泛采用的是DDS+PLL的混合式 頻率合成，這樣不僅使輸出信號(hào)具有很大的帶寬，而且頻率分辨率好，頻譜純度高。
[0003] 但在實(shí)際情況中，DDS+PLL的混合式頻率合成信號(hào)輸出的頻率帶寬很寬（達(dá)幾十個(gè) GHz)，信號(hào)并不像理想情況那樣完美，除了輸出需要的信號(hào)外，還會(huì)有雜散分量。這是由于 DDS是屬于數(shù)字頻率合成，就不可避免的引入了雜散，雜散的主要來(lái)源主要有三種：（1)相位 截?cái)嗾`差。DDS對(duì)分辨率要求很高，這就要求相位累加器有更大的容量，而相位累加器很難 達(dá)到如此的容量，這樣便帶來(lái)了相位截?cái)嗾`差。（2)幅度量化誤差。DA轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由于DAC 轉(zhuǎn)換精度的限制，所以幅度值在經(jīng)過(guò)量化后產(chǎn)生了幅度量化誤差。（3)非線性誤差。由于數(shù) 模轉(zhuǎn)換器的非理想特性(積分、微分等非線性)產(chǎn)生的諧波和雜散分量。這三種雜散一般分 布在距離信號(hào)譜線很近的地方，不易濾除，因?yàn)樾盘?hào)的高寬帶，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也很難通過(guò)硬 件電路及設(shè)計(jì)方案來(lái)解決這些雜散點(diǎn)。
[0004] 所以，需要一種解決這些雜散點(diǎn)的方法。
[0005] 如今也有測(cè)試及消除雜散的一些方法。（1 )AP雜散自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)及方法(趙棟.AP 雜散自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)及方法：中國(guó)，CN104618920A[P]，2015-5-13)中發(fā)明了一種自動(dòng)雜散測(cè) 試系統(tǒng)，可以自動(dòng)測(cè)試AP設(shè)備并保存所測(cè)到的雜散點(diǎn)，所測(cè)試的雜散點(diǎn)屬于信號(hào)的遠(yuǎn)端雜 散點(diǎn)，用PC控制頻譜分析儀來(lái)測(cè)試待測(cè)AP設(shè)備。（2)-種射頻信號(hào)功率與雜散的自動(dòng)化測(cè)試 方法（陳杰，馬存寶，宋東，和麟，張?zhí)靷ィ环N射頻信號(hào)功率與雜散的自動(dòng)化測(cè)試方法：中 國(guó)，CN104767576A[P]，2015-7-8)，是對(duì)被測(cè)射頻信號(hào)源設(shè)備進(jìn)行功率和雜散指標(biāo)實(shí)現(xiàn)測(cè)試 過(guò)程的自動(dòng)化方法。（3)雜散消除系統(tǒng)及其相關(guān)方法(G ·阿爾斯蘭，雜散消除系統(tǒng)及其相關(guān) 方法：中國(guó)，CN104639475A[P]，2015-5-20)，此發(fā)明是用于射頻接收器的雜散消除，通過(guò)雜 散消除模塊生生成消除信號(hào)并從數(shù)字信息中減去該消除信號(hào)，從而有效地消除數(shù)字時(shí)鐘信 號(hào)或其他雜散源引起的雜散。（4)用于消除雜散發(fā)射的系統(tǒng)和方法(許兵，克萊夫?唐，馬海 布?拉曼.用于消除雜散發(fā)射的系統(tǒng)和方法：中國(guó)，CN102751999A[P]，2012-10-24)，在發(fā)射 機(jī)中，利用c-no失真項(xiàng)的相反相位來(lái)對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化預(yù)失真，以使得該預(yù)失真 與C-IM3失真彼此相抵消來(lái)消除雜散發(fā)射的。（5)-種具有小數(shù)雜散消除功能的射頻信號(hào)生 成裝置及方法(顧亞波，李華磊，裴文江，金海忠，一種具有小數(shù)雜散消除功能的射頻信號(hào)生 成裝置及方法：中國(guó)，CN103840826A[P]，2014-6-4)，此發(fā)明針對(duì)參考頻率信號(hào)，將其劃分為 頻率不相重合的兩段預(yù)處理參考頻率信號(hào)，并通過(guò)切換選擇兩段預(yù)處理參考頻率信號(hào)來(lái)獲 得最終射頻信號(hào)，有效消除或降低最終射頻信號(hào)的小數(shù)雜散。
[0006] (1)(2)中只是對(duì)雜散進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試并記錄數(shù)據(jù)，并沒有對(duì)雜散進(jìn)行校準(zhǔn)或消 除，且不屬于頻率發(fā)生器技術(shù)，是對(duì)射頻設(shè)備的測(cè)試。（3)中是為了消除射頻接收器中的雜 散，避免對(duì)接收到的射頻信號(hào)產(chǎn)生干擾。（4)是在發(fā)射機(jī)中，用數(shù)字化方法對(duì)基帶信號(hào)中的 雜散進(jìn)行消除。（5)是通過(guò)切換選擇參考頻率信號(hào)，并對(duì)各個(gè)輸出頻率進(jìn)行選擇來(lái)消除小數(shù) 雜散。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種解決頻率合成技術(shù)中雜散問(wèn)題的新方法，具體地提供了 一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)近雜散、提高精確度、提高效率、具有更廣泛應(yīng)用范圍的實(shí)現(xiàn)微波測(cè) 試儀器近雜散自動(dòng)校準(zhǔn)的系統(tǒng)及方法。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)微波測(cè)試儀器近雜散自動(dòng)校準(zhǔn)的系統(tǒng)及方法具 有如下構(gòu)成：
[0009] 該實(shí)現(xiàn)微波測(cè)試儀器近雜散自動(dòng)校準(zhǔn)的系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是，所述的系統(tǒng)包括：
[0010] 電源，用以為待測(cè)設(shè)備供電；
[0011]基帶板，與所述的待測(cè)設(shè)備相連接；
[0012] 控制終端，用以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序通過(guò)基帶板向所述的待測(cè)設(shè)備發(fā)送控制變量 對(duì)應(yīng)的頻率控制字信號(hào)，并根據(jù)相噪儀測(cè)量得到的雜散點(diǎn)的大小與系統(tǒng)預(yù)設(shè)雜散判定值的 大小關(guān)系進(jìn)行雜散校準(zhǔn)；
[0013] 相噪儀，用以在不同的控制變量對(duì)應(yīng)的頻率控制字信號(hào)下檢測(cè)雜散值并得到最大 的雜散點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)、雜散點(diǎn)的位置及雜散點(diǎn)的大小。
[0014] 本發(fā)明還涉及一種基于所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微波測(cè)試儀器近雜散自動(dòng)校準(zhǔn)的方法，其 特征在于，所述的方法包括以下步驟：
[0015] (1)設(shè)定系統(tǒng)預(yù)設(shè)雜散判定值；
[0016] (2)所述的控制終端配置測(cè)試頻率點(diǎn)；
[0017] (3)所述的控制終端按順序選擇一個(gè)控制變量并將控制變量對(duì)應(yīng)的頻率控制字信 號(hào)發(fā)送至所述的待測(cè)設(shè)備；
[0018] (4)所述的相噪儀在所述的控制變量對(duì)應(yīng)的頻率控制字信號(hào)下進(jìn)行相位噪聲測(cè) 試；
[0019] (5)所述的相噪儀得到相位噪聲曲線上最大的雜散點(diǎn)的大?。?br>[0020] (6)所述的控制終端判斷所述的雜散點(diǎn)的大小和系統(tǒng)預(yù)設(shè)雜散判定值的關(guān)系，如 果所述的雜散點(diǎn)的大小大于系統(tǒng)預(yù)設(shè)雜散判定值，則繼續(xù)步驟(7)，否則輸出校準(zhǔn)已解決；
[0021] (7)所述的控制終端重新選取下一個(gè)控制變量并將控制變量對(duì)應(yīng)的頻率控制字信 號(hào)發(fā)送至所述的待測(cè)設(shè)備，然后繼續(xù)步驟(3)。
[0022]較佳地，所述的步驟(3)和(4)之間，還包括以下步驟：
[0023] (3-1)所述的控制終端判斷所述的相噪儀是否將信號(hào)鎖定，如果是，則繼續(xù)步驟 (4)，否則繼續(xù)步驟(3-2);
[0024] (3-2)所述的控制終端記錄校準(zhǔn)未解決并重新選擇下一個(gè)頻點(diǎn)，然后繼續(xù)步驟Ο-?)。
[0025] 較佳地，所述的步驟(5 )，具體為：
[0026] 所述的相噪儀返回此次測(cè)試的頻率點(diǎn)h，雜散點(diǎn)的位置Δ f及雜散點(diǎn)的大小Δ Ρ。
[0027] 較佳地，所述的步驟(6)，包括以下步驟：
[0028] (6-1)所述的控制終端判斷所述的雜散點(diǎn)的大小和系統(tǒng)預(yù)設(shè)雜散判定值的關(guān)系， 如果所述的雜散點(diǎn)的大小大于系統(tǒng)預(yù)設(shè)雜散判定值，則繼續(xù)步驟(7)，否則繼續(xù)步驟(6-2);
[0029] (6-2)所述的控制終端判斷此次測(cè)試是當(dāng)前控制變量的第幾次測(cè)試，如果未達(dá)到 預(yù)設(shè)同一變量重復(fù)測(cè)試次數(shù)，則測(cè)試次數(shù)加一并繼續(xù)步驟(4)，如果已達(dá)到預(yù)設(shè)同一變量重 復(fù)測(cè)試次數(shù)，則測(cè)試次數(shù)清零，并繼續(xù)步驟(6-3);
[0030] (6-3)所述的控制終端輸出已解決并記錄此次測(cè)試的頻率點(diǎn)h，雜散點(diǎn)的位置Af 及雜散點(diǎn)的大小A P。
[0031] 較佳地，所述的步驟(7)，具體為：
[0032] (7-1)所述的控制終端判斷所述的控制變量是否為最后一個(gè)控制變量，如果是，則 繼續(xù)步驟(7-3)，否則繼續(xù)步驟(7-2);
[0033] (7-2)所述的控制終端重新選取下一個(gè)控制變量并將控制變量對(duì)應(yīng)的頻率控制字 信號(hào)發(fā)送至所述的待測(cè)設(shè)備，然后繼續(xù)步驟(4);
[0034] (7-3)所述的控制終端輸出未解決并輸出此次測(cè)試的頻率點(diǎn)fi，雜散點(diǎn)的位置Δ f 及雜散點(diǎn)的大小A P，然后選擇下一個(gè)頻點(diǎn)，然后繼續(xù)步驟(3)。
[0035] 較佳地，所述的控制變量與待測(cè)設(shè)備的信號(hào)之間滿足以下公式：
[0038]其中，F(xiàn)TW為頻率控制字，f dds為待測(cè)設(shè)備中直接數(shù)字頻率合成的輸出頻率，f ref為 待測(cè)設(shè)備中直接數(shù)字頻率合成輸出的參考時(shí)鐘頻率，h為待測(cè)設(shè)備最后輸出的射頻