高精度多通道相参信号源系统测量与校准技术

多通道相参信号测量与校准方法

　　为了对多通道相参信号源系统中各个通道的相位进行灵活而精确地设置，需要对相参系统进行精确地相参测量和校准，其主要目的是测量并补偿由于各路信号源射频通道路径时延和初始相位不同带来的相参误差。对此，我们采用了基于信号相关处理的相参测量与校准方法。以两路相参信号和为例，设基带信号表达式为

(1)

　　其中，为实信号包络，。基带信号经过信号源射频调制，等效于基带信号频谱由零频率搬移到载频 ，同时由于射频通路的时延和初相不同，在将会在射频信号上引入固定相位偏移。假设两路相参信号源的射频通路之间存在路径延时差，两相参信号的射频复信号形式可以表示为

(2)

　　其中是两相参信号源的射频通路初始相位。根据上式可知，由路径时延误差 引起的相参信号误差包括两项：一是基带信号的包络误差和相位误差，分别是;二是射频信号的相位误差。因此，多通道相参信号测量与校准的关键就在于如何精确地测量出上述误差并予以补偿。

　　(1) 基带信号误差项的测量与校准

　　对于基带信号误差项的测量与校准，我们首先通过测量两路(多路)相参信号的包络延时得到路径延时误差，然后通过对基带信号进行延时补偿实现校准。

　　包络延时的测量有许多种有效地方法，我们采用经典的信号相关法进行测量：

(3)

　　上式中当且仅当达到最大值，因此可以通过检测相关函数的峰值位置得到包络延时的测量值。

　　利用测量得到的重新产生第二通道的基带信号

(4)

　　于是，经过基带延时误差校准的第二通道相参信号表达式为

(5)

　　当包络延时测量精度满足精度要求的时候，我们可以认为中的基带信号误差被完全校准，仅剩余射频相位误差。

　　(2) 射频信号相位误差的测量与校准

　　对于与，由于两信号的包络已经对齐，因此射频相位误差的测量可通过测量两信号0时刻互相关函数的相位获得

(6)

　　射频相位误差的校准可以通过在第二通道基带信号中加入相位补偿实现。同时，我们通过加入额外的任意固定相位使得两相参信号具有任意的固定相位差

(7)

　　因此经过射频相位误差校准后的第二通道相参信号表达式为

(8)

　　当与估计精度满足精度要求时，我们认为与相参，并且具有固定的相位差。