[發(fā)明專利]一種群時(shí)延的測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811383728.1
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN109510734B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李凌云;駱睿
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H04L12/26
• 分類號(hào): H04L12/26;H04B17/309
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

本發(fā)明提供一種群時(shí)延的測量方法，包括：在一定頻率步長間隔下，使用測量設(shè)備測量待測系統(tǒng)在不同頻率點(diǎn)上的相位，得到頻率點(diǎn)、相位測量值以及相位噪聲水平參數(shù)；根據(jù)頻率點(diǎn)和相位測量值分段構(gòu)造相位函數(shù)，對(duì)相位函數(shù)進(jìn)行Tikhonov正則化處理，求解其待定系數(shù)，得到相位函數(shù)表達(dá)式；利用解得的相位函數(shù)計(jì)算群時(shí)延值。本發(fā)明的群時(shí)延的測量方法在測量時(shí)獲取頻率點(diǎn)、相位值和測量設(shè)備的相位噪聲水平參數(shù)，利用光滑三次樣條函數(shù)擬合相位值，對(duì)擬合函數(shù)進(jìn)行Tikhonov正則化處理，得到群時(shí)延的值。克服了傳統(tǒng)測量方法抗噪聲能力差，分辨率低的問題，可以有效地提高測量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種群時(shí)延的測量方法。

背景技術(shù)

群時(shí)延是用于描述信號(hào)傳輸系統(tǒng)的相頻特性的物理量，是信號(hào)傳輸系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)之一。群時(shí)延不僅決定了信號(hào)傳輸系統(tǒng)傳輸時(shí)延的大小，也反映了信號(hào)經(jīng)過整個(gè)傳輸系統(tǒng)的失真程度。因此，正確測量信號(hào)傳輸系統(tǒng)在不同頻率點(diǎn)的群時(shí)延參數(shù)，對(duì)確定整個(gè)信號(hào)傳輸系統(tǒng)的性能指標(biāo)具有重要意義。

在高穩(wěn)定性系統(tǒng)的構(gòu)建過程中，如衛(wèi)星導(dǎo)航，國際原子時(shí)對(duì)比等領(lǐng)域，對(duì)時(shí)間同步的精度要求越來越高。系統(tǒng)中的放大器、混頻器和射頻電纜的群時(shí)延波動(dòng)已成為時(shí)間同步的主要誤差，如何精密地測量群時(shí)延已成為高穩(wěn)定系統(tǒng)構(gòu)建過程中亟需解決的問題。

現(xiàn)有的群時(shí)延測量方法是利用差商法對(duì)測量的相位值對(duì)角頻率微分，該方法存在著分辨率和精度之間的矛盾，在相位測量誤差一定的情況下，提高頻率分辨率減小頻率步長，會(huì)增大群時(shí)延的計(jì)算誤差。

雖然現(xiàn)有的群時(shí)延測量系統(tǒng)可以采用增大采樣間距的方法，如“KEYSIGHT TECHN-OLOGIES.Understanding the Fundamental Principles of Vector Network Analysis,”https://literaturecdnkeysightcom/litweb/pdf/59657707Epdf，2017，來減小測量誤差對(duì)群時(shí)延值的影響，但該方法同時(shí)也降低了頻率分辨率，依然存在著分辨率與精度的矛盾。

鑒于此種情況，有必要采用新的群時(shí)延測量方法，增強(qiáng)抗噪聲能力，減小測量誤差和步長選擇對(duì)群時(shí)延值計(jì)算的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種基于Tikhonov正則化的群時(shí)延的測量方法，以實(shí)現(xiàn)分辨率高且精確度高的群時(shí)延測量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種群時(shí)延的測量方法，包括：

S1：以頻率步長Δf為相鄰兩個(gè)頻率點(diǎn)的間隔,使用測量設(shè)備測量待測系統(tǒng)在不同頻率點(diǎn)上的相位，并獲取該測量設(shè)備的相位噪聲水平參數(shù)δ，得到頻率點(diǎn)f_i、相位測量值以及相位噪聲水平參數(shù)δ，i＝0,1,…,n-1；

S2：根據(jù)步驟S1得到的頻率點(diǎn)f_i和相位測量值分段構(gòu)造相位函數(shù)g(f)，對(duì)相位函數(shù)進(jìn)行Tikhonov正則化處理，求解相位函數(shù)的待定系數(shù)，得到完整的相位函數(shù)表達(dá)式；所構(gòu)造的相位函數(shù)g(f)為基于三次樣條函數(shù)的Tikhonov正則化函數(shù)；

S3：利用S2解得的相位函數(shù)的待定系數(shù)計(jì)算待測系統(tǒng)的群時(shí)延值。

優(yōu)選地，所述測量設(shè)備為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。

優(yōu)選地，所述頻率步長Δf小于10MHz。

優(yōu)選地，所述群時(shí)延的測量方法的實(shí)驗(yàn)溫度設(shè)置為恒定溫度。

優(yōu)選地，所述S1還包括：每次測量前對(duì)測量設(shè)備進(jìn)行雙端口校準(zhǔn)。

優(yōu)選地，所述相位噪聲水平參數(shù)δ的定義為：

其中，為相位測量值，為相位的真值函數(shù)；δ為相位噪聲水平參數(shù)。

優(yōu)選地，所構(gòu)造的相位函數(shù)g(f)為：