基于欠采样补偿的宽带测量装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于欠采样补偿的宽带测量装置，包括基带信号处理单元、数模转换器、上变频单元、耦合器、下变频单元和模数转换器；基带信号单元输出端和数模转换器输入端相连；所述数模转换器输出端与所述上变频单元输入端相连；所述上变频单元输出端与待测宽带功放的输入端相连；所述耦合器的输出端经衰减器与下变频单元的输入端相连；下变频单元的输出端和所述模数转换器的输入端相连，所述模数转换器的输出端与所述基带信号处理单元的输入端相连。本发明专利技术可以降低对模数转换器采样速率要求，减少成本。

【技术实现步骤摘要】
基于欠采样补偿的宽带测量装置及其方法
本专利技术涉及一种宽带功率放大器的非线性特性提取方法领域，具体涉及一种基于欠采样补偿的宽带测量装置及其方法。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，当前和未来无线通信系统需求高的数据传输率，具有高频谱利用率的宽带调制方案得到了广泛应用，但是宽带激励功放情况下产生了频谱扩展畸变，如图1所示。为了保证通信质量，需要对发射系统的宽带非线性进行线性化补偿，确保发射系统的线性化指标满足行业要求，其中，如何有效测量和分析发射系统(主要是宽带功率放大器PA)的特性是进行线性化补偿的关键。为了获取输出发射信号的完整特性，需要对宽带功放输出信号进行足够采样率的解调，宽带情况下，输出端需要的采样速率应该是输入信号带宽的5倍以上。例如，现在通信中采用的LTE-A信号带宽达100MHz，测量端需要的采样速率要高于500Ms/s。目前研究中实验分析多数都是利用现有的仪器设备进行分析，通过任意波形发生器(arbitrarywaveformgeneratior,AWG)将RF测试信号注入PA，并利用矢量信号分析仪(vectorsignalanalyzer,VSA)解调PA输出信号。只有价格昂贵的VSA能够满足部分宽带信号激励情况下的特性测试问题。而且，在一些情况下，可用的仪器无法满足PA线性化样本率和动态范围的需求，反馈环路的采样率限制成为当前宽带发射系统测量技术的瓶颈问题。因此，发展一种有效的宽带发射系统测量方法和装置具有非常重要的科学意义和工程应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于欠采样补偿的宽带测量装置及其方法，可以降低对模数转换器采样速率要求，减少成本。本专利技术提供了一种基于欠采样补偿的宽带测量装置，其特征在于包括：基带信号处理单元、数模转换器、上变频单元、耦合器、下变频单元和模数转换器；基带信号单元输出端和数模转换器输入端相连，数模转换器将来自将基带信号处理单元的预处理信号转变为模拟信号；所述数模转换器输出端与所述上变频单元输入端相连，上变频单元将模拟信号上变频到期望的发射频段；所述上变频单元输出端与待测宽带功放的输入端相连，待测宽带功放输出端和所述耦合器的输入端相连，待测宽带功放将发射频段放大到足够的功率水平并发射至耦合器；所述耦合器的输出端经衰减器与下变频单元的输入端相连，耦合器的耦合部分输出功率信号；衰减器用于控制下变频输入功率，下变频单将功率信号下变频到期望的中频频段并传递至模数转换器；下变频单元的输出端和所述模数转换器的输入端相连，所述模数转换器的输出端与所述基带信号处理单元的输入端相连；模数转换器对下变频输出RF信号进行采样并传递至基带信号处理单元。所述的基带信号处理单元包括基带信号源单元、基带预处理单元、基带后处理单元以及算法执行单元；所述的基带信号源单元输出端分别与所述的基带预处理单元和算法执行单元的输入端连接，所述的基带预处理单元的输出端所述的数模转换器输入端连接，所述的基带后处理单元的输入端与所述的模数转换器输出端连接，所述的基带后处理单元的输出端与所述的算法执行单元的输入端连接；基带信号源单元的输出基带信号源至基带预处理单元，基带预处理单元对输入基带信号源进行样本延迟和合成处理，获取合成的原始测试信号并输出至数模转换器；基带后处理单元接收模数转换器采样后的下变频输出RF信号，基带后处理单元对下变频输出RF信号，并对接收的信号进行时间对准、信号重构等处理，并将处理后的信号输入到算法处理单元。所述的算法执行单元为软件执行单元(DSP/FPGA等)，主要基于基带信号单元的输出信号和基带后处理单元的输出信号完成信号重构算法、PA5特性建模算法、模型参量辨识算法等。基于所述的基于欠采样补偿的宽带测量装置的测量方法，其特征在于包括以下步骤：S1.基带预处理单元首先需要对降采样的倍数N进行初始化，然后根据N的需求对原始的基带信号进行样本延迟产生基带信号的(N-1)个延迟信号；延迟信号与原始信号级联构建合成测试信号；S2.测试信号经通过耦合器耦合、衰减器控制以及下变频以后，由具有原始需求采样率的低采样模数转换器进行欠采样，获取测试信号输出样本，并将信号进行分割，输出N个子信号单元；S3.基带后处理单元利用分割的N个子信号重构高速输出信号；S4.算法执行单元利用原始的基带信号和重构的高采样率输出信号分析PA特性。与现有技术相比，本专利技术的优点在于通过设置基带信号处理单元，充分利用时间复用技术，对基带信号进行预处理和后处理，通过采样信号的时域处理，实现宽带功放畸变观测环路或者是基于数字预失真畸变补偿环路带宽的拓展，能够有效降低对ADC采样速率的要求，有效解决了宽带畸变信号测试中的瓶颈难题，同时降低了生产成本。附图说明图1为宽带功放输出畸变信号带宽分布示意图；图2为本专利技术原理框图；图3为基带信号处理单元原理框图；图4信号重构过程基带波形图(N＝2)；图5输出信号重构算法原理框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，便于清楚地了解本专利技术，但它们不对本专利技术构成限定。如图1所示，一种基于欠采样补偿的宽带测量装置，包括基带信号处理单元12、数模转换器DAC3、上变频单元4、待测宽带功放5、耦合器6、下变频单元8和模数转换器ADC9；基带信号单元12输出端和数模转换器3输入端相连，数模转换器3将来自将基带信号处理单元12的预处理信号转变为模拟信号；所述数模转换器3输出端与所述上变频单元4输入端相连，上变频单元4将模拟信号上变频到期望的发射频段；所述上变频单4元输出端与待测宽带功放5的输入端相连，待测宽带功放5输出端和所述耦合器6的输入端相连，待测宽带功放5将发射频段放大到足够的功率水平并发射至耦合器6；所述耦合器6的输出端经衰减器7与下变频单元8的输入端相连，耦合器6的耦合部分输出功率信号，输出功率放大、畸变带宽展宽的放大信号通过耦合器6的输入端耦合部分信号进入反馈环路；衰减器7用于控制下变频输入功率，通过可变衰减器7调整适当的反馈环路耦合信号的耦合功率，控制反馈信号的功率水平；下变频单元8将功率信号下变频到期望的中频频段并传递至模数转换器9；下变频单元8的输出端和所述模数转换器9的输入端相连，通过低采样率的模数转换器ADC9进行模拟信号的欠采样离散化处理，获取欠采样的数字信号所述模数转换器9的输出端与所述基带信号处理单元12的输入端相连；模数转换器9对下变频输出RF信号进行采样并传递至基带信号处理单元，RF信号进入基带信号处理单元12进行数字信号的后补偿，实现输出采样信号的重构，并进行测试功放特性的分析。如图2所示，基带信号处理单元12分析比较原始输入的基带信号源和经上述模块处理后的放大输出信号。如图3所示，一种基于欠采样补偿的宽带测量方法和装置，其基带信号处理单元12包括基带信号源单元1、基带预处理单元2、基带后处理单元10和算法执行单元11。其中，基带信号源单元1的第一输出端连接基带预处理单元2的输入单，对输入基带信号源进行样本延迟和合成处理，获取合成的原始测试信号。基带信号源单元1的第二输出端连接算法执行单元11的输出端，基带后处理单元10的输出端连接算法执行单元11的输入端。其中，算法执行单元是基带信号处理单元的核心，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于欠采样补偿的宽带测量装置，其特征在于包括：基带信号处理单元、数模转换器、上变频单元、耦合器、下变频单元和模数转换器；基带信号单元输出端和数模转换器输入端相连，数模转换器将来自将基带信号处理单元的预处理信号转变为模拟信号；所述数模转换器输出端与所述上变频单元输入端相连，上变频单元将模拟信号上变频到期望的发射频段；所述上变频单元输出端与待测宽带功放的输入端相连，待测宽带功放输出端和所述耦合器的输入端相连，待测宽带功放将发射频段放大到足够的功率水平并发射至耦合器；所述耦合器的输出端经衰减器与下变频单元的输入端相连，耦合器的耦合部分输出功率信号；衰减器用于控制下变频输入功率，下变频单将功率信号下变频到期望的中频频段并传递至模数转换器；下变频单元的输出端和所述模数转换器的输入端相连，所述模数转换器的输出端与所述基带信号处理单元的输入端相连；模数转换器对下变频输出RF信号进行采样并传递至基带信号处理单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于欠采样补偿的宽带测量装置，其特征在于包括：基带信号处理单元、数模转换器、上变频单元、耦合器、下变频单元和模数转换器；基带信号单元输出端和数模转换器输入端相连，数模转换器将来自将基带信号处理单元的预处理信号转变为模拟信号；所述数模转换器输出端与所述上变频单元输入端相连，上变频单元将模拟信号上变频到期望的发射频段；所述上变频单元输出端与待测宽带功放的输入端相连，待测宽带功放输出端和所述耦合器的输入端相连，待测宽带功放将发射频段放大到足够的功率水平并发射至耦合器；所述耦合器的输出端经衰减器与下变频单元的输入端相连，耦合器的耦合部分输出功率信号；衰减器用于控制下变频输入功率，下变频单将功率信号下变频到期望的中频频段并传递至模数转换器；下变频单元的输出端和所述模数转换器的输入端相连，所述模数转换器的输出端与所述基带信号处理单元的输入端相连；模数转换器对下变频输出RF信号进行采样并传递至基带信号处理单元。2.根据权利要求1所述的基于欠采样补偿的宽带测量装置，其特征在于：所述的基带信号处理单元包括基带信号源单元、基带预处理单元、基带后处理单元以及算法执行单元；所述的基带信号源单元输出端分别与所述的基带预处理单元和算法执行单元的输入端连接，所述的基带预处理单元的输出端所述的数模转换器输入端连接，所述的基带后处理单元的输入端与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，孟进，葛松虎，何方敏，邢金岭，吴灏，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42