一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法技术

本发明专利技术公开了一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法，首先设置参考信号为两种类型信号交错组成，然后对参考信号分别进行非线性失配的检测与校准、群时延失配的检测与校准和幅频/相频响应失配的检测与校准，再将非线性失配的检测与校准、群时延失配的检测与校准和幅频/相频响应失配的检测与校准的结果传输至校准网络，完成校准，采用在中频处理单元中设置参考源，利用数字信号处理算法实现通道误差检测与校准网络，来处理射频系统的多通道不一致性问题，该方法主要基于数字信号处理算法及软件代码，可利用中频处理单元的剩余计算能力，可以显著提升设备的能耗比，有效降低研制成本，具有一定经济价值。具有一定经济价值。具有一定经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法


[0001]本专利技术涉及通道校准
，具体为一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法。

技术介绍

[0002]在应用了阵列天线或MIMO多天线的雷达、通信、电子对抗系统的接收机中，理想的状况下各信号通道间原始参数特性应完全一致。然而除了天线单元本身的通道差异，各射频通道间由于T/R组件增益、器件非线性特性、滤波器群时延特性不同，以及多个并行ADC器件的采样时钟失步等因素导致不同接收通道间参数失配，这将造成阵列天线方向图畸变或MIMO信号的流间正交性损失，最终导致接收机整体性能恶化，设备能耗比低，成本高等问题。因此，对于上述具有并行多射频通道的雷达、通信、电子对抗系统的接收机，必须进行多通道间的一致性校准，特别是考虑到多通道参数往往与器件的工作条件有关，这种校准需要是在现场实时或动态进行的。
[0003]考虑到上述的雷达/通信接收机一般从中频开始数字化，主要的功能性数字信号处理过程(如雷达目标信号检测、通信信号解调译码)在基带进行。在模数转换器件与基带处理单元之间，往往设置专门的中频信号处理单元，用于实现频谱搬移、滤波、样点速率转换、接收信号强度检测等中频信号样点流的实时处理。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法，以克服现有技术中通道参数校准设备能耗比低，成本高等问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法，包括：
[0007]设置参考信号为两种类型信号交错组成，对参考信号分别进行非线性失配的检测校准、群时延失配的检测校准和幅频/相频响应失配的检测校准，将非线性失配的检测与校准、群时延失配的检测与校准和幅频/相频响应失配的检测与校准的结果传输至校准网络，完成校准。
[0008]优选地，参考信号中的两种类型信号分别为LFM信号和非线性检测信号，所述非线性检测信号由一组频点变化的单音信号或双音正弦信号构成。
[0009]优选地，LFM信号的公式为：
[0010][0011]其中，其中，t是时间，φ0是随机初相，是随机初相的复矢量，a是线性调频率控制因子，T是调制符号周期，M为符号周期数1/2，p(t)是功率掩膜函数。
[0012]优选地，单音信号公式为：
[0013]x
2,k
(t)＝A
k
cos(2πf
k
t+θ
k
)
[0014]其中，A
k
、f
k
和θ
k
分别是第k个单音信号的振幅、频率和初始相位。
[0015]优选地，双音正弦信号公式为：
[0016]x
3,l
(t)＝A
′
l
[cos(2πf
1,l
t+θ
1,l
)+cos(2πf
2,l
t+θ
2,l
)][0017]其中，A
′
l
是第l个双音信号的振幅，f
1,l
和f
2,l
分别为第l个双音信号的频率1和频率2，θ
1,l
和θ
2,l
分别为第l个双音信号的初始相位1和初始相位2。
[0018]优选地，非线性失配的检测校准中的检测目标为非线性模型，非线性模型的表示如下：
[0019]y(t)＝a0+a1x+a2x2+a3x3+
…
[0020]其中x为输入信号，y为非线性信号，x
k
为非线性导致的k阶分量，a
k k＝0.1.2.3
…
为各阶系数。
[0021]优选地，非线性检测的目的就是计算出非线性模型中的各阶系数，计算出各阶系数后按照如下公式将信号y(t)校准为y
′
(t)；
[0022][0023]优选地，所述群时延失配的检测具体为，通过在对各通道的接收信号进行滑动相关，比较相关结果的时间位置，检测出各通道的群时延参数，选择群时延值最大的通道作为参考通道，其他通道以参考通道为基准进行群时延校准。
[0024]优选地，所述幅频/相频响应失配的检测与校准具体为，首先检测本体相关的系统函数，再通过本体相关的系统函数计算出待校准通道与参考通道的频域系统函数，然后根据计算结果计算出校准网络中的滤波器的频域系统函数，通过IFFT变换将滤波器的频域系统函数变为各抽头系数，置入滤波器之中，实现幅频/相频响应的校准。
[0025]优选地，所述幅频/相频响应失配的检测与校准具体公式为：
[0026][0027]|H
err,k
(jω)|为第k个通道的幅频失配特性，θ
err,k
(jω)为第k个通道的相频失配特性，X
ref
(jω)为经过参考通道后的信号频谱，X
k
(jω)为参考信号经过第k个第k个失配通道后的信号频谱。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法，首先设置参考信号为两种类型信号交错组成，然后对参考信号分别进行非线性失配的检测与校准、群时延失配的检测与校准和幅频/相频响应失配的检测与校准，再将非线性失配的检测与校准、群时延失配的检测与校准和幅频/相频响应失配的检测与校准的结果传输至校准网络，完成校准，采用在中频处理单元中设置参考源，利用数字信号处理算法实现通道误差检测与校准网络，来处理射频系统的多通道不一致性问题，该方法主要基于数字信号处理算法及软件代码，可利用中频处理单元的剩余计算能力，可以显著提升设备的能耗比，有效降低研制成本，具有一定经济价值。
附图说明
[0029]图1是本专利技术多通道一致性校准原理框图；
[0030]图2是本专利技术参考信号结构图；
[0031]图3是本专利技术单音信号非线性畸变后的FFT频谱图；
[0032]图4是本专利技术群时延检测原理；
[0033]图5是本专利技术幅频/相频响应失配检测与校准原理图；
[0034]图6是采用多通道一致性校准方法的接收机实例。
具体实施方式
[0035]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0036]如图1
‑
5所示，本专利技术提供了一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法
[0037](1)具有一致性校准能力的多通道中频处理单元结构
[0038]基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法采用采用“参考信号——失配检测——校准网络”的闭环反馈环路架构，图1是其原理框图。在中频处理单元中设置专用的参考信号源，参考信号通过某个发射机通道后经过分配网络连接至接收机各通道，参考本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法，其特征在于，包括：设置参考信号为两种类型信号交错组成，对参考信号分别进行非线性失配的检测校准、群时延失配的检测校准和幅频/相频响应失配的检测校准，将非线性失配的检测与校准、群时延失配的检测与校准和幅频/相频响应失配的检测与校准的结果传输至校准网络，完成校准。2.根据权利要求1所述的一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法，其特征在于，所述参考信号中的两种类型信号分别为LFM信号和非线性检测信号，所述非线性检测信号由一组频点变化的单音信号或双音正弦信号构成。3.根据权利要求2所述的一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法，其特征在于，LFM信号的公式为：其中，其中，t是时间，φ0是随机初相，是随机初相的复矢量，a是线性调频率控制因子，T是调制符号周期，M为符号周期数1/2，p(t)是功率掩膜函数。4.根据权利要求2所述的一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法，其特征在于，单音信号公式为：x
2,k
(t)＝A
k
cos(2πf
k
t+θ
k
)其中，A
k
、f
k
和θ
k
分别是第k个单音信号的振幅、频率和初始相位。5.根据权利要求2所述的一种基于中频处理单元的接收机多通道一致性校准方法，其特征在于，双音正弦信号公式为：x
3,l
(t)＝A
′
l
[cos(2πf
1,l
t+θ
1,l
)+cos(2πf
2,l
t+θ
2,l
)]其中，A
′
l
是第l个双音信号的振幅，f
1,l
和f
2,l
分别为第l个双音信号的频率1和频率2，θ
1,l
和θ
2,l<...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺鹏超，杨栋，刘曦，杜尚涛，秦瑞皎，曲翕，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：