一种数字相关器的测试系统及方法技术方案

技术编号:17441133 阅读:23 留言:0更新日期:2018-03-10 13:35
本发明专利技术涉及一种数字相关器的测试系统及方法,属于空间微波遥感技术领域。本发明专利技术的系统及方法首先采用高频的信号源进行分路、放大、滤波及移相,然后对信号进行下变频至所需中频,最后再进行放大及合路输出;由于输出信号频率与信号源频率不同并采取了分段放大的方式,有效地避免了通道间串扰、放大器自激等情况,极大提高了输出信号的稳定性,本发明专利技术的系统及方法中噪声信号的移相操作放在较高频段进行,降低了信号的带宽频率比(B/f<<0.05),有效消除了相关噪声信号的“去相关效应”,输出信号相关精度大大提高,该方法适用于所有数字相关器的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种数字相关器的测试系统及方法
本专利技术涉及一种数字相关器的测试系统及方法,属于空间微波遥感

技术介绍
数字相关器是综合孔径辐射计系统中关键单机,其主要功能是对多路接收通道输出的中频信号进行同步采集和两两相关处理,从而得到任意两路中频信号的相关值和相位差。因此,在数字相关器研制过程中,对其相关精度和鉴相精度的测试尤为重要。传统测试通常采用任意波形发生器或直接相关噪声合成等方法。任意波形发生器利用软件产生所需数字波形并导入存储器,然后采用高速D/A对存储器的数字波形进行循环播放。该种方法虽然较为灵活,但其存在以下几点不足:(1)由于存储器容量有限导致输出信号长度较短,从而造成其输出信号相关精度很难满足高精度数字相关器的测试需求;(2)每次更改相位或相关值均需要重新导入新的数据,其单次导入流程时间较长导致整个相关器测试流程过长。直接相关噪声合成方法包括独立的两个噪声源,噪声源1和噪声源2,噪声源1由功分器分成两路,其中一路通过移相器后输出信号a,另一路通过可调衰减器后进入合路器,噪声源2同样通过功分器和可调衰减器后进入合路器与噪声源1的信号合路后输出信号b。信号a和信号b通过开关矩阵后传输至数字相关器。由于信号b中有部分信号与信号a相关,因此,两路噪声信号具有部分相关性,其相关值取决于合成信号b的两路噪声信号的合路功率比,相关相位取决于移相器的移相值。该种方法解决了任意波形发生器输出信号长度不够的问题,结构简单,但是该种方法存在以下几点不足:(1)该方法中,噪声源均采用噪声二级管加放大器组及滤波器等器件实现,为了满足多通道同时测试的需求,放大器组的增益通常需要达到100dB(100亿倍)以上,需要严格控制整个链路的信号泄露、反射等,否则极易引起通道间串扰、放大器自激等情况,造成输出信号的失真;(2)由于合路器隔离度通常只有30dB以内,两个噪声源输出的高增益放大后信号会通过合路器互相耦合至对方的输出端口,从而造成输出信号的相关精度降低,无法满足测试需求;(3)经过前期仿真及试验测试,两路相关噪声的相关值会随着两路信号的时延增大而降低,带来“去相关效应”,去相关系数ρ=ρ0*sinc(Δθ*B/πf),(ρ0为真实相关值,B为信号带宽,f为中心频率,Δθ为通道间相位差。当数字相关器输入中频信号B/f较大(B/f≥0.05)时,去相关效应则不可忽略。比如对两路中频75MHz,带宽20MHz的相关噪声信号进行移相,当相位差为360°时,其相关值会下降至原来的88.7%,对相关精度影响较大。而数字相关器的测试通常需要对相关噪声相位差进行一个周期(0°~360°)的相位遍历,显然采用该方法无法完成测试。(4)该方法中,相关噪声的输出相关值通过公式计算得到,其中P1和P2分别是两路相关噪声合路前的功率值。该方法首先在测试前测量得到P1和P2的初始功率,测试过程中通过控制可调衰减器来控制功率比。其缺点是无法避免噪声信号的功率漂移,从而造成输出噪声相关值误差增大。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提出一种数字相关器的测试系统及方法,该系统及方法能够有效解决了现有测试方法中存在的测试精度低、测试时间长、输出不稳定、链路耦合大以及不适用于输入信号带宽频率比较大(B/f≥0.05)的相关器测试等问题。本专利技术的技术解决方案是:一种数字相关器的测试系统,该系统包括噪声源1、噪声源2、功分器、移相器、变频放大器1、变频放大器2、变频放大器3、可调衰减器1、可调衰减器2、单刀双掷开关1、单刀双掷开关2、隔离器1、隔离器2、负载1、负载2、合路器和开关矩阵;负载1为50Ω的匹配负载,负载2为50Ω的匹配负载;所述的噪声源1采用噪声二极管进行放大和滤波来实现,其输出信号为高斯白噪声带限信号,信号带宽(B)与被测数字相关器的带宽相同,信号中心频率(f)满足f≥20B;噪声源1产生的噪声信号输出给功分器;所述的噪声源2采用另一噪声二极管进行放大和滤波来实现,其输出信号为高斯白噪声带限信号,信号带宽(B)与被测数字相关器的带宽相同,信号中心频率(f)满足f≥20B;噪声源2产生的噪声信号输出给变频放大器3;所述的噪声源1和噪声源2不相干;所述的功分器用于接收噪声源1产生的噪声信号,并对接收到的噪声信号进行一分二处理,其中一路信号输出给移相器进行移相处理,另一路信号输出给变频放大器1进行噪声信号的下变频与功率放大;所述的移相器用于接收功分器输出的一路噪声信号,并对接收到的噪声信号进行移相处理,移相范围为0°~360°,移相步进≤10°,移相处理后的噪声信号的频率为f±B/2,移相处理后的噪声信号输出给变频放大器2;所述的变频放大器2用于接收移相器输出的频率为f±B/2的噪声信号,并对接收到的噪声信号进行下变频与功率放大,输出与数字相关器输入频率相同的噪声信号;并对输出的噪声信号a输出给开关矩阵;所述的变频放大器1用于接收功分器的另一路噪声信号,并对接收到的噪声信号进行下变频与功率放大,输出与数字相关器输入频率相同的噪声信号;并对输出的噪声信号输出给可调衰减器1;所述的可调衰减器1用于接收变频放大器1输出的噪声信号,并对接收到的噪声信号进行衰减处理,衰减范围为0~80dB;并将衰减后的噪声信号输出给单刀双掷开关1的1端口;衰减后的噪声信号与数字相关器输入频率相同;所述的负载1与单刀双掷开关1的2端口连接;所述的单刀双掷开关1用于接收可调衰减器1输出的噪声信号或是负载1的输入信号,并输出信号给隔离器1;单刀双掷开关1的开关隔离度≥80dB;所述的隔离器1用于接收单刀双掷开关1输出的信号,并输出信号给合路器的1端口;隔离器1的隔离度≥20dB;所述的变频放大器3用于噪声源2产生的噪声信号,并对接收到的噪声信号进行下变频与功率放大,输出与数字相关器输入频率相同的噪声信号;并对输出的噪声信号输出给可调衰减器2;所述的可调衰减器2用于接收变频放大器3输出的噪声信号,并对接收到的噪声信号进行衰减处理,衰减范围为0~80dB;并将衰减后的噪声信号输出给单刀双掷开关2的1端口;衰减后的噪声信号与数字相关器输入频率相同;所述的负载2与单刀双掷开关2的2端口连接;所述的单刀双掷开关2用于接收可调衰减器2输出的噪声信号或是负载2的输入信号,并输出信号给隔离器2;单刀双掷开关2的开关隔离度≥80dB;所述的隔离器2用于接收单刀双掷开关2输出的信号,并输出信号给合路器的2端口;隔离器2的隔离度≥20dB;所述的合路器用于接收隔离器1输出的信号和隔离器2输出的信号,并对两路信号进行合路处理,并将合路后的信号b输出给开关矩阵;所述的开关矩阵用于接收变频放大器2输出的信号a和合路器输出的信号b,并对两路信号分别选择一个端口进行信号输出。由于信号b中有部分信号与信号a同源,因此两路噪声信号具有相关性,其相关值取决于合成信号b的两路噪声信号的合路功率比,相关相位取决于移相器的移相值。一种数字相关器的测试方法,该方法的步骤包括:(1)将数字相关器的输入端口与开关矩阵的输出端口通过高频电缆进行连接,对系统加电并预热30分钟;(2)调整开关矩阵的输出信号输出至数字相关器的两个被测通道A和B;(3)设定可调衰减器1的衰减值的初值P10=0dB、可调本文档来自技高网
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一种数字相关器的测试系统及方法

【技术保护点】
一种数字相关器的测试系统,其特征在于:该系统包括噪声源1、噪声源2、功分器、移相器、变频放大器1、变频放大器2、变频放大器3、可调衰减器1、可调衰减器2、单刀双掷开关1、单刀双掷开关2、隔离器1、隔离器2、负载2、合路器和开关矩阵;所述的噪声源1与功分器连接,功分器与变频放大器1和移相器连接,移相器与变频放大器2连接,变频放大器2与开关矩阵连接;变频放大器1与可调衰减器1连接,可调衰减器1与单刀双掷开关1连接,单刀双掷开关1与隔离器1连接,隔离器1与合路器连接,合路器与开关矩阵连接;噪声源2与变频放大器3连接,变频放大器3与可调衰减器2连接,可调衰减器2与单刀双掷开关2连接,单刀双掷开关2与隔离器2连接,隔离器2与合路器连接。

【技术特征摘要】
1.一种数字相关器的测试系统,其特征在于:该系统包括噪声源1、噪声源2、功分器、移相器、变频放大器1、变频放大器2、变频放大器3、可调衰减器1、可调衰减器2、单刀双掷开关1、单刀双掷开关2、隔离器1、隔离器2、负载2、合路器和开关矩阵;所述的噪声源1与功分器连接,功分器与变频放大器1和移相器连接,移相器与变频放大器2连接,变频放大器2与开关矩阵连接;变频放大器1与可调衰减器1连接,可调衰减器1与单刀双掷开关1连接,单刀双掷开关1与隔离器1连接,隔离器1与合路器连接,合路器与开关矩阵连接;噪声源2与变频放大器3连接,变频放大器3与可调衰减器2连接,可调衰减器2与单刀双掷开关2连接,单刀双掷开关2与隔离器2连接,隔离器2与合路器连接。2.根据权利要求1所述的一种数字相关器的测试系统,其特征在于:所述的噪声源1采用噪声二极管进行放大和滤波来实现,其输出信号为高斯白噪声带限信号,信号带宽B与被测数字相关器的带宽相同,信号中心频率f满足f≥20B;噪声源1产生的噪声信号输出给功分器;所述的噪声源2采用另一噪声二极管进行放大和滤波来实现,其输出信号为高斯白噪声带限信号,信号带宽B与被测数字相关器的带宽相同,信号中心频率f满足f≥20B;噪声源2产生的噪声信号输出给变频放大器3;所述的噪声源1和噪声源2不相干。3.根据权利要求1所述的一种数字相关器的测试系统,其特征在于:所述的功分器用于接收噪声源1产生的噪声信号,并对接收到的噪声信号进行一分二处理,其中一路信号输出给移相器进行移相处理,另一路信号输出给变频放大器1进行噪声信号的下变频与功率放大;所述的移相器用于接收功分器输出的一路噪声信号,并对接收到的噪声信号进行移相处理,移相处理后的噪声信号的频率为f±B/2,移相处理后的噪声信号输出给变频放大器2;所述的变频放大器2用于接收移相器输出的频率为f±B/2的噪声信号,并对接收到的噪声信号进行下变频与功率放大,输出与数字相关器输入频率相同的噪声信号;并对输出的噪声信号a输出给开关矩阵。4.根据权利要求1所述的一种数字相关器的测试系统,其特征在于:所述的变频放大器1用于接收功分器的另一路噪声信号,并对接收到的噪声信号进行下变频与功率放大,输出与数字相关器输入频率相同的噪声信号;并对输出的噪声信号输出给可调衰减器1;所述的可调衰减器1用于接收变频放大器1输出的噪声信号,并对接收到的噪声信号进行衰减处理,并将衰减后的噪声信号输出给单刀双掷开关1的1端口;衰减后的噪声信号与数字相关器输入频率相同;所述的单刀双掷开关1用于接收可调衰减器1输出的噪声信号,并输出信号给隔离器1;所述的隔离器1用于接收单刀双掷开关1输出的信号,并输出信号给合路器的1端口。5.根据权利要求1所述的一种数字相关器的测试系统,其特征在于:所述的变频放大器3用于接收噪声源2产生的噪声信号,并对接收到的噪声信号进行下变频与功率放大,输出与数字相关器输入频率相同的噪声信号;并对输出的噪声信号输出给可调衰减器2;所述的可调衰减器2用于接收变频放大器3输出的噪声信号,并对接收到的噪声信号进行衰减处理,并将衰减后的噪声信号输出给单刀双掷开关2的1端口;衰减后的噪声信号与数字相关器输入频率相同;所述的负载2与单刀双掷开关2的2端口连接;所述的单刀双掷开关2用于接收可调衰减器2输出的噪声信号或是负载2的输入信号,并输出信号给隔离器2;所述的隔离器2用于接收单刀双掷开关2输出的信号,并输出信号给合路器的2端口;所述的合路器用于接收隔离器1输出的信号和隔离器2输出的信号,并对两路信号进行合路处理,并将合路后的信号b输出给开关矩阵。6.根据权利要求1所述的一种数字相关器的测试系统,其特征在于:所述的开关矩阵用于接收变频放大器2输出的信号a和合路器输出的信号b,并对两路信号分别选择一个端口进行信号输出。7.根据权利要求1所述的一种数字相关器的测试系统,其特征在于:负载2为50Ω的匹配负载。8.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋广南李一楠卢海梁胡泰洋李鹏飞杨小娇何征吕容川王佳坤
申请(专利权)人:西安空间无线电技术研究所
类型:发明
国别省市:陕西,61

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