多普勒信号模拟中微波矢量调制的校准方法

摘要

多普勒信号模拟中微波矢量调制的校准方法，它包括以下步骤：（1）补偿电路的设计：在矢量调制器的Q输入端前面增加一个补偿电路，该补偿电路的传输函数为e^‑jδ/k，即一个增益为1/k，移相角度为‑δ的电路；（2）增益误差k以及移相误差δ的计算：设计矢量调制校准电路，然后分两个步骤进行计算，第一个步骤得到矢量调制幅度不平衡校准数据，第二个步骤得到矢量调制移相误差校准数据；（3）增益误差k以及移相误差δ的补偿。依据本发明提供的多普勒信号模拟中微波矢量调制的校准方法，对宽带微波矢量调制器进行补偿后，矢量调制器输出信号的载波抑制及镜像抑制指标改善20dB，典型值优于40dB，大大提高了系统的技术性能。

主权项

多普勒信号模拟中微波矢量调制的校准方法，它包括以下步骤：(1)补偿电路的设计矢量调制器I路输入信号用符号I表示，Q路输入信号用符号Q表示，本振输入信号用符号V_LO表示，射频输出信号用符号V_RF表示，则理想矢量调制器的传输函数可以表示为：V_RF＝(I+jQ)·V_LO矢量调制的主要误差为I路与Q路的幅度不平衡以及90度功分器的移相误差，对于实际的矢量调制器，将I路的增益归一化为1，设Q路的增益误差k，实际90度功分器的移相角度不是90°而是90°+δ，δ为移相误差，则实际矢量调制器的传输函数为：V_RF＝I·V_LO+k·Q·V_LO·e^j(π/2+δ)＝I·V_LO+k·e^jδ·jQ·V_LO通过实际矢量调制器的传输函数得出，在矢量调制器的Q输入端前面增加一个补偿电路，该补偿电路的传输函数为e^‑jδ/k，即一个增益为1/k，移相角度为‑δ的电路，即能得到理想矢量调制器的传输函数公式；设计矢量调制校准电路，该电路包括两只程控放大器，分辨率达0.1dB，分别对I路输入信号与Q路输入信号进行程控放大，以补偿矢量调制器的幅度不平衡，该电路还包括两只宽带数控移相器，分别对I路中频信号与Q路中频信号进行移相，以补偿矢量调制器的移相误差；对于中频信号，移相可以通过延时来获得，设计N位数控延时器，可实现N位的宽带数控移相器，每一级电路由两只单刀双掷开关、延时线构成，通过控制，可以选择不延时或者延时，每级的移相角度呈倍数关系，对于中频信号中心频率，若第一级的移相为φ度，则第二级的移相为2φ度，第三级的移相为4φ度，第四级的移相为8φ度，依次类推，第N级的移相为2^N‑1φ度，四阶数控移相器可实现的移相范围为0—15φ度，移相分辨率为φ度，对不同的中频信号，移相分辨率不同，频率增高时，该电路的移相分辨率有所下降；延时线采用微带传输线，微带传输线的特征阻抗设计为50Ω，根据印制板的介电常数εr，印制板介质的高度h，通过计算能够得到印制板的线宽w；一个波长的距离，代表了360°相位的改变，因此一段长度的传输线，对于某个频率，对应了一定的相位改变，移相角度θ表示为：θ＝360L/λ式中θ的单位为度，L为传输线的长度，λ为波长；(2)增益误差k以及移相误差δ的计算将待校准设备的EXI I输入端与EXT Q输入端连接至双路函数发生器的信号输出端，将设备的输出端连接至频谱仪的输入端，将GPIB电缆连接好，运行设备里的矢量调制校准软件，设备分别对本机、函数发生器、频谱仪进行程控；然后分两个步骤进行计算，第一个步骤得到矢量调制幅度不平衡校准数据，第二个步骤得到矢量调制移相误差校准数据：(一)设备控制本机的本振进行扫频，对每一个频率点，控制函数发生器输出正弦信号，频率为设备中频的中心频率，先输出I路信号，关闭Q路信号，控制频谱仪进行测量，得到矢量调制器输出信号两个边带的总功率，关闭I路信号，输出Q路信号，控制频谱仪进行测量，得到矢量调制器输出信号两个边带的总功率，求这两个功率的差值，可以得到矢量调制器Q路相对于I路的增益误差k，得到矢量调制器的增益误差k后，保存至幅度校准数据中；(二)本振重新进行扫频，控制矢量调制校准电路的程控放大器，对每个频率点的增益进行补偿，控制函数发生器输出信号频率为设备中频的中心频率，两路信号同时输出，相位差90度，控制两路4位宽带数控移相器的相对相位，从最小值到最大值进行扫描，同时控制频谱仪进行测量，分别得到矢量调制器输出信号中有效信号及镜像信号的功率，求这两个功率的差值，可以得到矢量调制器镜像抑制指标，对同一频点的多次测量镜像抑制指标进行检索，找到镜像抑制指标最大的点，其对应的数控移相器相对相位即为移相补偿值‑δ，如此，得到每个频率点的移相补偿值，并保存至移相校准数据中，完成以上步骤后，拆掉与设备相连的测试仪器；(3)增益误差k以及移相误差δ的补偿以后设备的本振每输出一个频率，就取出该频点的幅度校准数据1/k和移相校准数据‑δ，控制矢量调制校准电路，对矢量调制器的误差进行补偿。