[發明專利]一種數字相關器的測試系統及方法

有效

• 申請號: 201710879449.3
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107782993B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 宋廣南;李一楠;盧海梁;胡泰洋;李鵬飛;楊小嬌;何征;呂容川;王佳坤
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

本發明涉及一種數字相關器的測試系統及方法，屬于空間微波遙感技術領域。本發明的系統及方法首先采用高頻的信號源進行分路、放大、濾波及移相，然后對信號進行下變頻至所需中頻，最后再進行放大及合路輸出；由于輸出信號頻率與信號源頻率不同并采取了分段放大的方式，有效地避免了通道間串擾、放大器自激等情況，極大提高了輸出信號的穩定性，本發明的系統及方法中噪聲信號的移相操作放在較高頻段進行，降低了信號的帶寬頻率比(B/f<<0.05)，有效消除了相關噪聲信號的“去相關效應”，輸出信號相關精度大大提高，該方法適用于所有數字相關器的測試。

技術領域

本發明涉及一種數字相關器的測試系統及方法，屬于空間微波遙感技術領域。

背景技術

數字相關器是綜合孔徑輻射計系統中關鍵單機，其主要功能是對多路接收通道輸出的中頻信號進行同步采集和兩兩相關處理，從而得到任意兩路中頻信號的相關值和相位差。因此，在數字相關器研制過程中，對其相關精度和鑒相精度的測試尤為重要。

傳統測試通常采用任意波形發生器或直接相關噪聲合成等方法。

任意波形發生器利用軟件產生所需數字波形并導入存儲器，然后采用高速D/A對存儲器的數字波形進行循環播放。該種方法雖然較為靈活，但其存在以下幾點不足：

(1)由于存儲器容量有限導致輸出信號長度較短，從而造成其輸出信號相關精度很難滿足高精度數字相關器的測試需求；

(2)每次更改相位或相關值均需要重新導入新的數據，其單次導入流程時間較長導致整個相關器測試流程過長。

直接相關噪聲合成方法包括獨立的兩個噪聲源，噪聲源1和噪聲源2，噪聲源1由功分器分成兩路，其中一路通過移相器后輸出信號a，另一路通過可調衰減器后進入合路器，噪聲源2同樣通過功分器和可調衰減器后進入合路器與噪聲源1的信號合路后輸出信號b。信號a和信號b通過開關矩陣后傳輸至數字相關器。由于信號b中有部分信號與信號a相關，因此，兩路噪聲信號具有部分相關性，其相關值取決于合成信號b的兩路噪聲信號的合路功率比，相關相位取決于移相器的移相值。

該種方法解決了任意波形發生器輸出信號長度不夠的問題，結構簡單，但是該種方法存在以下幾點不足：

(1)該方法中，噪聲源均采用噪聲二級管加放大器組及濾波器等器件實現，為了滿足多通道同時測試的需求，放大器組的增益通常需要達到100dB(100億倍)以上，需要嚴格控制整個鏈路的信號泄露、反射等，否則極易引起通道間串擾、放大器自激等情況，造成輸出信號的失真；

(2)由于合路器隔離度通常只有30dB以內，兩個噪聲源輸出的高增益放大后信號會通過合路器互相耦合至對方的輸出端口，從而造成輸出信號的相關精度降低，無法滿足測試需求；

(3)經過前期仿真及試驗測試，兩路相關噪聲的相關值會隨著兩路信號的時延增大而降低，帶來“去相關效應”，去相關系數ρ＝ρ₀*sinc(Δθ*B/πf)，(ρ₀為真實相關值，B為信號帶寬，f為中心頻率，Δθ為通道間相位差。當數字相關器輸入中頻信號B/f較大(B/f≥0.05)時，去相關效應則不可忽略。比如對兩路中頻75MHz，帶寬20MHz的相關噪聲信號進行移相，當相位差為360°時，其相關值會下降至原來的88.7％，對相關精度影響較大。而數字相關器的測試通常需要對相關噪聲相位差進行一個周期(0°～360°)的相位遍歷，顯然采用該方法無法完成測試。

(4)該方法中，相關噪聲的輸出相關值通過公式計算得到，其中P1和P2分別是兩路相關噪聲合路前的功率值。該方法首先在測試前測量得到P1和P2的初始功率，測試過程中通過控制可調衰減器來控制功率比。其缺點是無法避免噪聲信號的功率漂移，從而造成輸出噪聲相關值誤差增大。

發明內容