一种相参小信号产生及幅相监测校准方法和系统与流程

本技术涉及卫星载荷测试及电子战应用领域，特别涉及一种适用于通信卫星有效载荷测试、相参微小信号产生及幅相监测校准方法和系统。

背景技术：

1、在复杂电磁环境的半实物仿真构建、卫星载荷测试以及电子战环境激励仿真等应用场合中，为了能够在实验室环境下模拟通信卫星或雷达监测预警接收机真实工作状态下对射频微波信号处理能力，验证设备对地观测及通信功能，都需要产生多通道的相参小信号，即产生多路相参射频信号，各路信号的频率一致、相位相参、时延和幅度可控，否则就会对仿真效果的可信性及测试结果的精度产生重要影响。

2、在传统的卫星指标测试过程中，多路相参信号产生方式主要三种方式：

3、(1)同一源功分后通过每路加移相衰减网络后实现不同幅相差信号输出；

4、(2)多路源通过捆绑参考时钟信号后实现不同幅相差信号输出；

5、(3)多路矢量信号源通过共享本振信号后实现不同幅相差信号输出；

6、对于第1种方法，同一源功分多路输出的方式保证了其相参性，但是在幅相控制上使用了可调衰减器和可调移相器，由于可调衰减器和可调移相器有限幅度与相位调节分辨率与精度，同时也存在寄生调幅与寄生调相的情况，所以在使用测试前需要精确的将每一个输出频点上的各种幅度与相位的组合量全部测试一遍并保存校准数据以备在测试时由软件根据用户需要的幅相分布输出查校准数据表后设置不同的衰减与移相量实现幅度相位可调输出。这种方式原理上看似简单，但实际操作时存在系统自校准复杂且自校准数据庞大，查表效率低，调整调节精度差的问题；

7、对于第2种方法，多台信号源产生两路输出信号，通过将多台源的参考信号互联在一起，实现多台信号源的pll频综源的参考频率是共用的，通过pll锁相环路的作用实现多路输出信号的频率跟踪锁定，但是锁相环输出信号的相位是不相关的，随着输出频率的上升，多个信号源内部的频综源输出信号的相位噪声越大，相位的噪声抖动就越大且两路输出的噪声抖动是不相关的，也就意味着输出的信号相位差的稳定性不好，相干性差；

8、对于第3种方法，使用矢量信号源作为核心设备，从基本原理上矢量信号内部包含有数字基带板、iq调制器、频率综合源等部分组成，其中数字基带板根据实际需求可输出任意iq输出基带波形，iq输出信号通过iq调制器与频综源产生的本振信号进行上混频加载到输出的载波频率上，而输出信号的幅度由输出的alc电路与步进衰减器来实现。多台矢量信号源之间实现载波相参的方式是直接将一台矢量信号源的lo信号除了给自己的iq调制器做本振使用外，另外直接分出一路直接送个另一台矢量信号源的iq调制器也做本振使用。通过本振信号的共用实质上实现了多台矢量信号源的载波信号实际上是同一个信号从而实现了载波相参，然而多台矢量信号源共用同一个本振源，如果改变本振源的输出相位两个矢量信号源的输出载波相位都将同步变化，无法实现输出相位差任意可调，这种方式只能保证多路信号相位输出关系是稳定的。为了实现输出相位的可调，需要矢量信号源的基带板产生输出iq偏置信号调制载波信号的输出信号相位，从而实现对两路输出信号相位差可以调整，通过上述方式可以实现多路信号的相位相参且输出的相位可调整。在输出信号的幅度方面，一方面可通过矢量信号源内部alc与步进衰减器实现稳定电平输出，另一方面可通过基带板的数字衰减实现两路信号输出幅度差的微调。

9、在上述相参系统中，参考时钟、本振以及触发信号等因素都会影响到系统的相参性，特别的是在被测对象要求在小信号激励场景下，系统中的线缆、输出频率以及设备使用环境的温度都会对信号造成很大的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，设计了一种对相参信号的各通道的幅度和相位偏差进行实时监测及校准的方法和系统，从而有效地提高相参输出小信号幅度和相位一致性,为了减少上述各因素对信号造成的影响。

2、本技术提供的一种相参小信号产生及幅相监测校准方法和系统采用如下的技术方案：

3、一种相参小信号产生及幅相监测校准方法，包括：

4、将被测件、多端口矢量网络分析仪和矢量信号发生器分别与幅相监测校准装置相连；

5、对连接待测件长测试电缆的损耗与相移进行校准；

6、对幅相监测校准箱监测校准通道的损耗值进行定标；

7、为幅相监测校准箱的相参输出口与校准输出口间的固有幅相差进行定标；

8、通过设置信号源的输出功率对相参信号输出幅度进行修正；

9、基于矢量信号源的iq电压修改对相参信号相位差参数进行修正。

10、进一步的，所述连接待测件长测试电缆的损耗与相移校正的参数获取方法包括：在uosm校准方法中，分别接矢量网络分析仪的左右校准端面，直通件可以使用未知直通的方式unknow through，未知直通件只需满足互易即可。

11、进一步的，所述幅相监测校准箱监测校准通道损耗校正参数获取方法包括：先对矢量网络分析仪进行两端口校准，然后将测试线缆接在幅相监测校准箱监测校准口和矢量信号源输入口上，测试传输s参数，导出并保存测试结果数据备后面产生相参信号时作为校正数据使用。

12、进一步的，所述幅相监测校准箱校准口与相参输出口固有幅相差校正参数获取方法包括：使用矢量信号源作为激励源，在校准输出口上接上同相等幅功分的电阻型功分器，矢量网络分析仪测试电缆接在功分器的输出口，将矢量网络分析仪自身的幅度相位差归零；将矢量网络分析仪的测试电缆分别接在校准输出口和相参输出口上，使用矢量信号源作为激励源进行幅相监测校准箱的相参输出口与校准输出口的固有幅度与相位差校正参数的获取。

13、进一步的，所述对相参信号输出幅度进行修正包括以下步骤：

14、s501、根据系统预校正参数计算得到信号源的初始设置电平值，设置信号源输出；

15、s502、矢网接收机测试监测校准口的实际输出幅度；

16、s503、比较输出幅度和目标输出幅度得到幅度误差；

17、s504、若幅度误差在limit范围，则幅度修正结束，若不在，则按幅度误差值校正信号源输出功率，返回s502。

18、进一步的，所述相参信号相位差参数进行修正包括以下步骤：

19、s601、根据系统预校正参数计算得到在两校准输出口上应该获得的目标相位差值；

20、s602、矢网比相测试监测校准口的实际输出相位差；

21、s603、比较实际输出相位差和目标输出相位差值得到相位差误差；

22、s604、若相位差误差在limit范围，则幅度修正结束，若不在，则按相位差误差值校正两信号源相位差，返回s602。

23、一种相参小信号产生及幅相监测校准系统，包括矢量信号发生器、幅相监测校准装置、矢量网络分析仪、工控机以及测试附件，矢量信号发生器设有若干个，分别通过网线与工控机连接，用于在工控机的控制下产生相参的多通通信号；矢量网络分析仪与工控机通过网线连接，主要用于系统固有误差校准以及实时监测各通道之间误差；幅相监测校准装置分别与矢量信号发生器、矢量网络分析仪相连，用于将矢量信号发生器输出进行分配，一路衰减较小、输出信号电平较高送给矢量网络分析仪做幅度相位差的修正，另外两路衰减较高且各有不同的输出的电平范围。

24、进一步的，所述幅相监测校准装置包括宽带定向耦合器、电阻型功分器、固定衰减器以及半刚性射频线缆，所述幅相监测校准装置的信号输入端与矢量信号发生器的输出端相连，其监测通道与矢量网络分析仪测试端口相连，其相参输出通道与被测件相连。

25、综上所述，本技术包括以下至少一个有益技术效果：

26、(1)幅度相位一致性好，校准快，精度高；本发明通过对系统误差提取，并通过矢量网络分析仪实时监测幅度、相位偏差，通过工控机实时进行误差修正，从而保证了被测信号的相参特性，为实现相参特性的高精度测量提供保证；

27、(2)采用的可计量性设计，保证了溯源链完整性；避免了现有的多通道高精度相参特性测试系统，因缺乏更高精度的更高精度相参信号发生器和通道一致性好的功分器，无法计量，导致了多通道高精度相参特性校准的溯源链不完整的不足；将各通道相位一致性溯源至各条通路的相位一致性，电缆通路的相位一致性可溯源至国家基准，从而实现校准系统相参特性的溯源，为实现多通道相参目标模拟器的完整溯源链提供保证。