MWC系统射频调制通道设计分析与校准方法研究

发布时间：2019-11-12 18:21

【摘要】：MWC系统是基于压缩感知的一种模拟信息转换架构,能够针对载频未知的多频带信号进行压缩采样,其结构主要包括对被测信号混频、滤波、低速采样以及算法重构,在硬件结构上信号调制通道主要包括功分器、混频器、滤波器等器件,其物理结构简单易于实现。虽然数值仿真得到很完全的信号重构,但由于实际物理系统特别是射频系统中存在各类非理想特性,对重构信号影响很大。本文将设计MWC系统射频调制通道,分析器件的非理想特性对MWC系统的影响,并研究相应的校准方法,验证其对多频带信号的频谱感知能力。具体内容如下:1、对MWC系统理论进行深入研究,设置相应的调制通道系统参数。分析混频、滤波和采样等环节在MWC系统中的具体作用,介绍MWC系统物理通道扩展原理,分析其信号重构过程,指出其实现信号完全重构的条件。根据验证的多频带信号的指标,确定MWC射频系统调制通道的设计指标。2、根据射频调制通道的设计指标进行总体方案设计。完成对功分器、混频器、滤波器和放大器等器件的选型,并研究器件的非理想特性,如功分器的回波损耗和插入损耗,混频器的回波损耗、变频损耗和隔离度,滤波器的非矩形频响特性等。并设计其实验测试平台,主要包括信号源、射频调制通道、采样模块以及高速伪随机序列生成模块。3、根据选购的器件特性,简化其非理想特性模型,分析不同特性对MWC系统的影响,针对滤波器非理想的频响特性提出滤波器频域补偿法,采用正弦激励法来测量畸变的感知矩阵。在扩展系统中,提出逐次移相修正法减小正弦激励法中对激励信号初始相位的要求。并对这些非理想模型建模仿真,分析校准方法的有效性和可行性。4、组建MWC系统射频调制通道和实验测试平台,进行多频带信号欠采样验证、器件非理想特性分析。该调制通道以400MSa/s的总采样率,实现对奈奎斯特为2GHz的未知载频QPSK多频带信号的压缩采样,在使用校准方法的情况下,能以高概率重构出多频带信号的载频位置和带宽等频域特征,并实验验证了器件非理性特性对MWC系统的不良影响,最终总结了MWC系统中硬件的各类非理性特性的原因、影响和校准方法。
【图文】：

波形,随机序列,波形,功分器

图 3-2 高速伪随机序列发生器输出随机序列波形频调制通道调制通道在 MWC 系统中是对被测信号进行调制的关键，调制影响被测信号的重构效果，因此在选择器件进行设计时需要特特性。本文中选择现有的射频产品进行搭建，功分器、混频器放大器采用的是 mini-circuits 公司的分立连接器件。分器行实验验证时需要将多频带被测信号分为四路，因为被测信号必须采用射频功分器。采用的功分器型号是 mini-circuits 公司的一个四路功分器，具有良好的宽带特性，频带可以达到 1~1000宽带信号进行四路分配的要求。在 MWC 理论中的功分器是理用的功分器具有各种非理想特性，如驻波比（VSWR）、插入损下图所示是该功分器各类非理想因素的简化示意图。

伪随机序列,伪随机序列,采样数据

图 3-13 放大后的高速伪随机序列模块及触发时序对 MWC 系统射频调制通道进行实验验证，因此采样模块404A 示波器，它具有四路模拟通道，满足实验的通道数要求z，采样率高达 20GS/s，分辨率为 10 位，最大被测信号幅度的采样率是四通道 100MS/s，因此在对射频 MWC 系统进行求。当得到采样数据后，将采样数据传递到 PC 机中使用构。伪随机序列发生器工作后，将会在不同时刻触发矢量信号波器进行采样。其触发时序关系如图 3-14 所示，伪随机序信号下启动后，首先输出信号源控制信号，将其置高用以触测信号。在延迟 50ns 之后，，该板卡输出采样触发信号，A 示波器进行采样。 CLK伪随机序列激励线
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN911.7

【参考文献】