一种超宽带多通道的自动化快速校准系统的制作方法

本发明属于校准，具体涉及一种超宽带多通道的自动化快速校准系统。

背景技术：

1、对于超宽带多通道接收系统，阵列天线、lna(low noise amplifier，低噪声放大器)、滤波器、变频器、数模转换器等相关模拟器件存在不可避免的幅度和相位的差异性。并且，工作环境、温度变化等因素均会对器件的幅度和相位的一致性带来影响。模拟信号数字化引入的量化误差，以及信号处理中fpga(field programmable gate array，现场可编程逻辑门阵列)芯片的有限字长效应等非线性引起的失真误差都会影响通道间的幅度和相位的一致性。通道间的幅度和相位的不一致性会对后续的信号处理产生(比如宽带dbf(digital beam forming，数字波束形成))严重的影响，甚至使系统无法正常工作。

2、因此，在工程实现工程中，需要一种方便、快捷、易于实现、资源消耗少的快速自动化校准方法，以实现对宽带信号通道间的幅度和相位一致性的校准。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种超宽带多通道的自动化快速校准系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供一种超宽带多通道的自动化快速校准系统，所述自动化快速校准系统包括：

3、时钟与控制模块，用于获取秒脉冲信号，在收到所述秒脉冲信号后，产生第 m个同步脉冲信号ts，并在第一预设时间间隔后，产生第 m个同步脉冲信号td，在第二预设时间间隔后，产生第 m个同步脉冲信号te，1≤ m≤ m， m为在一个所述秒脉冲信号内，所述同步脉冲信号ts的总数量；

4、校准源产生模块，用于在收到第 m个所述同步脉冲信号ts后，将频率切换至第 m个频率，以产生所述第 m个频率的 n路待校准信号；

5、幅相计算模块，用于接收第 m个所述同步脉冲信号td，在接收到第 m个所述同步脉冲信号td之后，在同一时刻，计算所述第 m个频率的每路所述待校准信号的幅度和相位，在接收到第 m个所述同步脉冲信号te后，完成所述第 m个频率的每路所述待校准信号的幅度和相位的计算，循环执行所述待校准信号的幅度和相位的生成过程，直至收到 m个所述同步脉冲信号te之后，完成所有频率的所有所述待校准信号的幅度和相位的计算；

6、补偿系数计算模块，用于根据所述待校准信号的幅度和相位得到补偿系数；

7、滤波器，用于利用所述补偿系数对所述滤波器的系数进行更新，得到更新后的滤波器，以利用更新后的滤波器对每个频率的每路所述待校准信号进行校准，得到校准后的信号。

8、在本发明的一个实施例中，所述时钟与控制模块还用于设置起始频率、终止频率、频率间隔；

9、所述第 m个频率为所述起始频率与 m-1个所述频率间隔之和；

10、其中，将频率切换至第 m个频率，以产生所述第 m个频率的 n路待校准信号，包括：

11、判断第 m个频率是否小于或者等于所述终止频率，若是，则将频率切换至所述第 m个频率，以产生第 m个频率的 n路待校准信号，若否，则停止产生待校准信号。

12、在本发明的一个实施例中，计算所述第 m个频率的每路所述待校准信号的幅度和相位，包括：

13、对第 n路所述待校准信号进行傅里叶变换，得到第 n路待校准频域信号，1≤ n≤ n；

14、根据所述第 n路待校准频域信号的幅度最大值得到第 n路所述待校准信号的相位和幅度。

15、在本发明的一个实施例中，根据所述第 n路待校准频域信号的幅度最大值得到第 n路所述待校准信号的相位和幅度，包括：

16、确定第 n路所述待校准频域信号的幅度最大值，并得到所述幅度最大值的复数值；

17、根据所述幅度最大值的复数值得到第 n路所述待校准信号的相位和幅度。

18、在本发明的一个实施例中，根据所述待校准信号的幅度和相位得到补偿系数，包括：

19、根据 m个频率的待校准信号的幅度和相位得到 m个频率的时域信号，并根据 m个频率的所述时域信号得到n路通道的输入信号；

20、在所述 n路通道的输入信号内选取第路通道的输入信号作为参考通道的信号；

21、根据基于所述参考通道的信号得到的参考通道的频率响应和基于第 e路通道的输入信号得到的第 e路通道的频率响应，得到第 e路通道的滤波器频率响应，其中，；

22、基于最小二乘法，根据第 e路通道的滤波器频率响应得到第 e路通道的补偿系数。

23、在本发明的一个实施例中，根据 m个频率的待校准信号的幅度和相位得到 m个频率的时域信号，并根据 m个频率的所述时域信号得到n路通道的输入信号，包括：

24、根据第 m个频率的第 n路待校准信号的幅度和相位得到第 m个频率的第 n路时域信号，所述第 m个频率的第 n路时域信号表示为：

25、；

26、其中，为第 m个频率的第 n路时域信号，为第 m个频率的第 n路待校准信号的幅度，为第 m个频率的第 n路待校准信号的相位，为自然指数，为虚数单位，为离散时间变量，为第 m个频率；

27、根据 m个频率的第 n路时域信号得到第 n路通道的输入信号，所述第 n路通道的输入信号表示为：

28、；

29、其中，为第 n路通道的输入信号；

30、根据第1路通道的输入信号至第 n路通道的输入信号得到 n路通道的输入信号。

31、在本发明的一个实施例中，在所述 n路通道的输入信号内选取第路通道的输入信号作为参考通道的信号，包括：

32、在所述 n路通道的输入信号内选取带内波动最小的第路通道的输入信号作为所述参考通道的信号。

33、在本发明的一个实施例中，根据基于所述参考通道的信号得到的参考通道的频率响应和基于第 e路通道的输入信号得到的第 e路通道的频率响应，得到第 e路通道的滤波器频率响应，包括：

34、根据所述参考通道的信号得到所述参考通道的频率响应，所述参考通道的频率响应表示为：

35、；

36、其中，为参考通道的频率响应， t为fft长度，为离散时间变量， k为fft长度变量，1≤ k≤ t，为第路通道的输入信号，为自然指数，为虚数单位；

37、根据所述第 e路通道的输入信号得到所述第 e路通道的频率响应，所述第 e路通道的频率响应表示为：

38、；

39、其中，为第 e路通道的频率响应，为第 e路通道的输入信号；

40、根据所述参考通道的频率响应和所述第 e路通道的频率响应得到所述第 e路通道的滤波器频率响应，所述第 e路通道的滤波器频率响应表示为：

41、；

42、；

43、其中，为第 e路通道的滤波器频率响应，为滤波器的长度。

44、在本发明的一个实施例中，所述第 e路通道的补偿系数表示为：

45、；

46、；

47、其中，为第 e路通道的补偿系数，为矩阵 i的共轭转置，为第 e路通道的滤波器频率响应， t为fft的长度， k为fft长度变量，1≤ k≤ t，为滤波器的长度，为虚数单位。

48、在本发明的一个实施例中，自动化快速校准系统还包括多通道数据采集模块，用于采集所述第 m个频率的 n路待校准信号，并将所述 n路待校准信号传输至所述幅相计算模块，还用于在利用所述补偿系数计算模块得到的所述补偿系数对所述滤波器的系数更新之后，将所述待校准信号传输至所述滤波器。

49、本发明的有益效果：本发明提供的自动化快速校准系统设置有同步脉冲信号ts、同步脉冲信号td和同步脉冲信号te，因此宽带自动化校准会遵循系统设置的工作时序。时钟与控制模块通过秒脉冲信号产生各阶段的同步脉冲信号，作为整个自动化快速校准系统各个阶段工作的同步信号，依据设置的时序，可以方便实现超宽带多通道幅度和相位一致性的自动化校准功能。并且，本发明提供的自动化快速校准系统通过幅相计算模块计算得到所有待校准信号的幅度和相位，然后基于所得到的幅度和相位得到滤波器的补偿系数，以更新滤波器的系数，再利用更新后的滤波器对待校准信号进行校准，得到校准后的信号，从而对超宽带信号通道间的幅度和相位一致性进行快速、准确的校准。这种形式在工程实现中，使用方便、快捷、易于实现且资源消耗少，适用于大规模阵列天线的幅度和相位的校准。

50、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。