一種自適應(yīng)大調(diào)制帶寬i/q調(diào)制誤差數(shù)字補償方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自適應(yīng)大調(diào)制帶寬I/Q調(diào)制誤差數(shù)字補 償方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年隨著高端復(fù)雜電磁信號應(yīng)用的快速發(fā)展,數(shù)字調(diào)制方式被廣泛應(yīng)用于偵察、 通信、導(dǎo)航等各領(lǐng)域。數(shù)字調(diào)制方式在發(fā)射機中的典型機制是利用DSP或者FPGA等數(shù)字處 理部件產(chǎn)生的I/Q基帶信號與載波信號在矢量調(diào)制器中完成調(diào)制，從而得到用于傳輸或發(fā) 射的射頻信號。在實際運用過程中，由于矢量調(diào)制器以及傳輸通道的非理想特性，例如1/ Q兩路信號傳輸通道的增益不一致、載波泄露和正交度誤差等，造成了所產(chǎn)生射頻信號的性 能惡化，例如鏡像雜波明顯加強、交調(diào)情況嚴(yán)重等。尤其是在較大調(diào)制帶寬的情況下，同一 載波頻點，實時帶寬內(nèi)各種性能惡化情況波動起伏加劇。本專利提出了一種基于基帶信號 預(yù)失真的自適應(yīng)大調(diào)制帶寬I/Q調(diào)制誤差數(shù)字補償方法，在不占用任何模擬校準(zhǔn)電路的條 件下，利用自適應(yīng)參數(shù)估計的方法，辨識各頻率采樣點的補償參數(shù)值，建立二維動態(tài)補償數(shù) 據(jù)列表。從而高精度補償修正全頻段、大調(diào)制帶寬I/Q矢量調(diào)制誤差，有效改善矢量調(diào)制器 引起的各種性能惡化現(xiàn)象。
[0003]矢量調(diào)制方法的出現(xiàn)，為一系列復(fù)雜調(diào)制格式信號的應(yīng)用成為現(xiàn)實。I/Q矢量調(diào) 制器作為實現(xiàn)矢量調(diào)制的關(guān)鍵部件,其性能的提升、改進成為各種相關(guān)儀器設(shè)備攻關(guān)的主 要工作。盡管如此，目前主流I/Q矢量調(diào)制器的調(diào)制誤差仍然很明顯，不容忽視。如圖1所 示，矢量調(diào)制器電路示意圖。
[0004] 從圖1可以看出，矢量調(diào)制電路主要由傳輸通道和矢量調(diào)制器兩部分組成。圖1 中，\和VQ*別表示I/Q兩路輸入基帶信號，V111表示調(diào)制輸出信號。這里主要考慮3種比 較顯著的調(diào)制誤差：即：I/Q兩路基帶信號傳輸通道增益不平衡誤差（圖中增益分別用gjP gq表示）、直流偏置分量造成的載波泄漏（圖中直流偏置分量分別用ajPaQ表示）和載波 正交度誤差供。
[0005]一個經(jīng)過嚴(yán)謹設(shè)計的矢量調(diào)制電路，在進行誤差修正之前,三種主要的矢量調(diào)制 誤差的典型值大約是：增益不平衡度2-3%、載波正交度誤差2-3°、載波泄漏大約占總量 程的2-3%。在此量級誤差的影響下，信號鏡像噪聲抑制僅為30dB左右，造成的交調(diào)失真大 約是().3dB。無法滿足調(diào)制精度要求，必須對基帶信號進行誤差補償修正。
[0006]目前，比較通用的方法是模擬補償修正方法。即利用專用模擬電路,在特定的工作 條件下，對矢量調(diào)制電路進行誤差補償修正。進而將得到的補償值用于正常工作狀態(tài)，來實 現(xiàn)矢量調(diào)制誤差的近似補償。下面介紹此種方法的細節(jié)。
[0007] 圖2是矢量調(diào)制誤差模擬校準(zhǔn)方法的示意圖，如圖2所示，校準(zhǔn)補償回路主要由校 準(zhǔn)源、傳輸通道、補償電路、矢量調(diào)制器和補償控制器等部分組成。主要工作原理介紹如下。 首先將輸入端切換到校準(zhǔn)源模式，設(shè)定待校準(zhǔn)頻率點，然后進行以下三個步驟：
[0008] 1)利用校準(zhǔn)源將IQ兩路信號置零，在射頻輸出端通過包絡(luò)檢測器監(jiān)測輸出電壓， 根據(jù)DSP中的預(yù)存校準(zhǔn)數(shù)據(jù)列表，逐一設(shè)置補償電路中的偏置電壓補償參數(shù)，遍歷所有數(shù) 據(jù)列表后，選擇包絡(luò)檢測器輸出電壓最小的參數(shù)取值作為此頻率點的直流偏置補償值。
[0009] 2)在直流偏置補償值生效的前提下，利用校準(zhǔn)源將IQ兩路信號分別設(shè)置為（0， 1)、（1,0),與第一步類似，逐一設(shè)置衰減器參數(shù)，遍歷IQ增益平衡補償預(yù)存校準(zhǔn)列表數(shù)據(jù) 后，選擇IQ兩路上述兩種取值下輸出信號包絡(luò)電壓差值最小的補償參數(shù)取值，作為工作狀 態(tài)下的增益不平衡校準(zhǔn)補償參數(shù)值。
[0010] 3)在前兩組校準(zhǔn)參數(shù)生效的前提下，校準(zhǔn)源分別輸出（1，0)、（0，1)、（-1,0)、 (〇,-1)四個值，逐一設(shè)置移相器調(diào)整參數(shù),遍歷正交度誤差補償預(yù)存校準(zhǔn)列表數(shù)據(jù)后，選擇 IQ兩路上述四種取值下，輸出信號包絡(luò)電壓兩兩差值均值最小的校準(zhǔn)值作為正交度誤差校 準(zhǔn)參數(shù)值。
[0011] 然后，對每個頻率采樣點進行以上三步校準(zhǔn)補償，從而建立全頻段矢量調(diào)制誤差 的校準(zhǔn)列表。在正常工作狀態(tài)下，將輸入信號切換到基帶信號輸入模式，校準(zhǔn)源需要持續(xù)激 勵，利用得到的校準(zhǔn)列表對矢量調(diào)制誤差進行近似校準(zhǔn)。
[0012] 該矢量調(diào)制誤差模擬校準(zhǔn)方法至少存在如下問題：
[0013] 1、上述現(xiàn)有矢量調(diào)制誤差模擬校準(zhǔn)補償方法需要一系列復(fù)雜的模擬電路，包括： 校準(zhǔn)源、衰減器、偏置電壓產(chǎn)生電路和移相器等，工程實現(xiàn)難度大，校準(zhǔn)精度受到模擬器件 自身精度的限制。
[0014] 2、通過校準(zhǔn)過程建立的補償參數(shù)列表是在校準(zhǔn)源單獨激勵下得到的，正常工作狀 態(tài)下的實際基帶信號與校準(zhǔn)狀態(tài)差別較大，只能做到近似校準(zhǔn)。
[0015] 3、由于模擬器件本身性能的限制，模擬校準(zhǔn)方法只能由于模擬器件本身性能的限 制，模擬校準(zhǔn)方法只能實現(xiàn)調(diào)制帶寬較窄的矢量調(diào)制誤差校準(zhǔn)補償。無法滿足GHz量級的 大調(diào)制帶寬的情況。
[0016] 4、模擬校準(zhǔn)方法基于預(yù)設(shè)補償參數(shù)列表，需進行遍歷搜索，對資源和時間消耗要 求較高，同時受到列表參數(shù)步進值的限制，對校準(zhǔn)精度影響顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明的目的是突破上述傳統(tǒng)校準(zhǔn)補償方法的一系列約束,提供一種基于全數(shù)字 實現(xiàn)的可以滿足GHz量級大調(diào)制帶寬要求的高效自適應(yīng)矢量調(diào)制誤差校準(zhǔn)補償方法及系 統(tǒng)。
[0018] 為達上述目的，一方面，本發(fā)明實施例提供了一種獨立頻點的矢量調(diào)制誤差補償 方法，包括：
[0019] 將基帶信號v°置零；
[0020] 通過包絡(luò)檢測器檢測射頻輸出，得到包絡(luò)檢測值
[0021] 當(dāng)該包絡(luò)檢測值r為最小值時,計算矢量調(diào)制誤差的直流偏置參數(shù)B;
[0022] 將輸入量乂°分別取如下值：
[0023]
[0024] 分別通過包絡(luò)檢測器檢測射頻輸出，得到對應(yīng)的包絡(luò)檢測值：
[0025]
[0026]當(dāng)G時，計算調(diào)節(jié)參數(shù)d和f;其中，"；"表示當(dāng)誤差小于既定范圍 即可停止搜索；
[0027] 根據(jù)所述調(diào)節(jié)參數(shù)d和f,以及直流偏置參數(shù)B,根據(jù)以下誤差補償器進行補償：
[0028]Vc=C(V°+B)；
[0029] 其中，V(;為經(jīng)誤差補償后的輸入矢量，戈
[0030] 另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種自適應(yīng)大調(diào)制帶寬I/Q調(diào)制誤差數(shù)字補償系 統(tǒng),包括輸入通道和矢量調(diào)制器，還包括：補償控制器和誤差補償器；
[0031] 所述補償控制器,用于通過包絡(luò)檢測器檢測射頻輸出，以得到包絡(luò)檢測值V6;還用 于通過數(shù)字信號處理器DSP計算得到直流偏置參數(shù)B、調(diào)節(jié)參數(shù)d和f,并反饋到所述誤差 補償器；
[0032] 所述誤差補償器，用于根據(jù)Ve=C(V°+B)進行補償；
[0033] 其中，Vs為經(jīng)誤差補償后的輸入矢量，為
[0034] 上述技術(shù)方案具有如下有益效果：
[0035] 1、本發(fā)明提供的矢量調(diào)制誤差補償方法完全采用基帶信號預(yù)失真的數(shù)字方法實 現(xiàn)。避免使用任何模擬校準(zhǔn)電路，突破模擬電路自身性能指標(biāo)的束縛。
[0036] 2、采取閉環(huán)自適應(yīng)參數(shù)估計方法，通過迭代搜索的方式，得到校準(zhǔn)參數(shù)估計值。避 免預(yù)設(shè)校準(zhǔn)表的遍歷搜索，提高校準(zhǔn)效率。
[0037] 3、將基帶信號發(fā)生器、矢量調(diào)制器和傳輸通道一并納入校準(zhǔn)過程。將三部分造成 的誤差同時補償修正，避免現(xiàn)有技術(shù)方案中采取近似補償造成的誤差。
[0038] 4、實現(xiàn)GHz量級大調(diào)制帶寬矢量調(diào)制誤差的高精度補償修正。突破現(xiàn)有技術(shù)方案 模擬器件自身的帶寬束縛。
【附圖說明】
[0039] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0040] 圖1是現(xiàn)有矢量調(diào)制器電路示意圖；
[0041] 圖2是現(xiàn)有矢量調(diào)制誤差模擬校準(zhǔn)方法的示意圖；
[0042] 圖3是本發(fā)明實施例一的一種獨立頻點的矢量調(diào)制誤差補償方法的流程圖；
[0043] 圖4是本發(fā)明實施例三的一種自適應(yīng)大調(diào)制帶寬I/Q調(diào)制誤差數(shù)字補償系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)圖；
[0044] 圖5是本發(fā)明平移窗口式頻率點采樣示意圖。
【具體實施方式】
[0045] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0046] 實施例一
[0047] 圖3是本發(fā)明實施例一的一種獨立頻點的矢量調(diào)制誤差補償方法的流程圖。如圖 3所示，包括如下步驟：
[0048]步驟301，將基帶信號V°置零；
[0049] 步驟302,通過包絡(luò)檢測器檢測射頻輸出，得到包絡(luò)檢測值Ve;
[0050] 步驟303,當(dāng)該包絡(luò)檢測值Ve為最小值時,計算矢量調(diào)制誤差的直流偏置參數(shù)B;
[0051] 步驟304,計算調(diào)節(jié)參數(shù)d和f;
[0052] 將輸入量V°分別取如下值：
[0053]
[0054] 分別通過包絡(luò)檢測器檢測射頻輸出，得到對應(yīng)的包絡(luò)檢測值：
[0055]
[0056] 當(dāng)CPg以及G時之間的誤差小于既定范圍時停止搜索，并計算調(diào)節(jié)參數(shù)d和f;
[0057] 步驟305,根據(jù)所述調(diào)節(jié)參數(shù)d和f,以及直流偏置參數(shù)B，根據(jù)以下誤差補償器進 行補償：
[0058]Vc=C (V °+B)；
[0059] 其中，Ve為經(jīng)誤差補償后的輸入矢i
[0060] 其中，計算矢量調(diào)制誤差的直流偏置參數(shù)B，具體包括：
[0061] 令Vm=M(Ve+A);其中：
；其中，aJPaQ是直流偏置分量； &和89是增益；P是載波正交度誤差；
[0062] 結(jié)合 Vc = C (V 〇+B)可得 5 = $ = - J ; _Q_
[0063]根據(jù)S=J、V1B) ;C/| |B+Ai|2+r%通過最小二乘的方式，計算得到最優(yōu)估 計值左，令s=A;其中，r6是檢波二極管的固有檢測偏置，g6是檢波反饋電路增益。
[0064] 所述當(dāng)C、G、C以及G時之間的誤差小于既定范圍時停止搜索，并計算調(diào)節(jié)參 數(shù)d和f,具體包括：
[0065] 將輸入量^分別取值：
[0066]
[0067] 得到一組檢波反饋取值：;
[0068] 通過調(diào)節(jié)參數(shù)d和f,使^7，^/7，^7，^7實現(xiàn)參數(shù)辨識；該式表示當(dāng)該組檢波反 饋取值之間的誤差小于既定范圍時停止搜索：
[0069] 經(jīng)級數(shù)展開可