變頻系統(tǒng)群時延的雙音正交測量方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變頻系統(tǒng)群時延的雙音正交測量方法，用于變頻系統(tǒng)群時延的精 密測量。
【背景技術】
[0002] 群時延是描述媒質以及收-發(fā)系統(tǒng)性能的一個重要指標，與信號經(jīng)過系統(tǒng)時的 失真以及時延大小密切相關。由于變頻系統(tǒng)的輸入端與輸出端工作頻率不同，變頻系統(tǒng) 群時延的測量是群時延測量領域的難點。文獻"Groupdelayandphasemeasurements atconvertersandmultistageconverterswithoutL0access'，（ProceedingsofIEEE InternationalConferenceonMicrowaves,Communications,AntennasandElectronics Systems，TelAviv，2009,pp. 1-5.)中提出了一種雙音群時延測量方法。在利用該方法測量 變頻系統(tǒng)的群時延時，只需知道本振信號源的頻率，無需提供或獲取任何與被測系統(tǒng)本振 有關的信號。然而，由于器件老化以及工作環(huán)境變化等因素的影響，變頻系統(tǒng)的本振頻率可 能會發(fā)生未知的漂移。本振頻率的漂移將會影響雙音法的測量精度。特別在利用快速傅里 葉變換（FFT)及其改進算法進行數(shù)字相位估計時，本振頻率的漂移將會導致輸出雙音信號 的頻率處于算法頻率分辨率的非整數(shù)倍位置，引起信號頻譜泄露。當信號頻譜出現(xiàn)泄露時， 相位的估計值將會是雙音信號各自相位真值相互作用的結果，進而嚴重影響群時延的測量 精度。

【發(fā)明內容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有雙音法測量變頻系統(tǒng)群時延時的技術缺點，本發(fā)明的目的在于提供 一種變頻系統(tǒng)群時延的雙音正交測量方法，該測量方法與被測系統(tǒng)本振信號完全無關，克 服了本振信號漂移對群時延測量精度的影響。
[0004] 本發(fā)明的技術解決方案是：通過正交處理，將雙音法測量群時延時，雙音信號相位 差的估計轉換為頻率為雙音信號頻差的單音信號的相位估計。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0006] 變頻系統(tǒng)群時延的雙音正交測量方法，包括如下步驟：
[0007] (1)、利用矢量信號源，產(chǎn)生頻率分別為fJPf2、頻差為Af的雙音信號：
[0008]
[0009] (2)、將產(chǎn)生的雙音信號分為兩路，一路輸入第一A/D變換器，另一路在進行適當 衰減后輸入變頻系統(tǒng)，并將變頻系統(tǒng)的輸出信號經(jīng)過一定衰減后作為第二A/D變換器的輸 入；然后同步采樣第一A/D變換器和第二A/D變換器的輸入信號；
[0010] ⑶、將第一A/D變換器得到的數(shù)據(jù)分別乘以Sin(23if'和C〇S(23if'。〇,其 中f^為數(shù)字混頻處理時的本振頻率，t為時間變量，然后利用低通濾波器濾除信號中的 和頻（高頻）部分，并對濾波后的信號進行求平方和運算，得到用于數(shù)字比相的頻率為Af 的單音參考信號
[0011]
[0012] 其中叫、、狗分別為輸入雙音信號中第一個音的幅度、頻率以及相位；a2、f2、妁 分別為輸入雙音信號中第二個音的幅度、頻率和相位；t為時間變量；
[0013] 對第二A/D變換器得到的數(shù)據(jù)進行與第一A/D變換器相同的正交處理，得到用于 數(shù)字比相的頻率為Af的單音測量信號：
[0014]
[0015] 其中A為輸入雙音信號中第一個音的頻率；f2為輸入雙音信號中第二個音的頻 率；a'ρ滅分別為輸出雙音信號中第一個音的幅度與相位；a' 2、成分別為輸出雙音信號 中第二個音的幅度與相位；t為時間變量；
[0016](4)、將求平方和后得到的數(shù)據(jù)減去其均值，以抑制數(shù)據(jù)中的直流分量；然后利用 數(shù)字相位估計方法，分別估計出進行直流抑制后數(shù)據(jù)中頻率為Af分量的相位奶-奶和 成-餐，進而實現(xiàn)群時延的估計：
[0017]
[0018] (5)、維持雙音信號頻差△f不變，同步改變雙音信號頻率匕和f2的值，得到變頻 系統(tǒng)帶寬內各頻點的群時延值。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：
[0020] 1、變頻系統(tǒng)群時延的測量完全與被測系統(tǒng)的本振無關，克服了本振信號漂移對群 時延測量精度的影響。
[0021] 2、通過正交處理，將雙音法測量變頻系統(tǒng)群時延時的雙音信號的相位差的估計問 題轉換為了單音信號的相位估計問題，能夠方便地將單音信號相位的精密測量技術應用于 變頻系統(tǒng)群時延的精密測量。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的原理框圖。
[0023]圖2為本發(fā)明實施例中矢量信號源產(chǎn)生的雙音信號的波形。
[0024] 圖3為本發(fā)明實施例中輸入與輸出雙音信號在正交處理后的波形。
[0025]圖4為本發(fā)明實施例中的精度改善效果圖。
[0026]圖5為本發(fā)明實施例中的測量方差的改善效果圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0028] 本發(fā)明變頻系統(tǒng)群時延的雙音正交測量方法，包括如下步驟：
[0029] 1、利用矢量信號源，產(chǎn)生頻率分別為fJPf2、頻差為Af的雙音信號；
[0030] 2、然后，將產(chǎn)生的雙音信號分為兩路，一路輸入第一A/D變換器，另一路在進行適 當衰減后輸入變頻系統(tǒng)，并將變頻系統(tǒng)的輸出信號經(jīng)過一定衰減后作為第二A/D變換器的 輸入；同步采樣兩個A/D變換器的輸入信號。在同步采樣時，如進行欠采樣，要求輸入雙音 信號的頻率？1和？2的均值、變頻系統(tǒng)輸出雙音信號的頻率f'JPf' 2的均值均不是采樣 率匕的整數(shù)倍。此外，采樣率f，須滿足：fs> 2Δf。
[0031] 3、將第一A/D變換器得到的數(shù)據(jù)分別乘以Sin(23if'和C〇S(23if'Qt)，然 后利用低通濾波器濾除信號中的和頻（高頻）部分，并對濾波后的信號進行求平方和運算； 對第二A/D變換器得到的數(shù)據(jù)進行與第一A/D變換器相同的正交處理。為了便