一种混频器自动校准系统及方法
阅读说明：本技术 一种混频器自动校准系统及方法 (Automatic calibration system and method for frequency mixer ) 是由 李清石 刘强 金长新 于晓艳 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种混频器自动校准系统及方法,属于混频器校准技术领域。本发明的混频器自动校准系统,包括上位机、信号发生器、微波源、混频器和频谱分析仪,上位机中设有混频器自动校准程序,混频器自动校准程序包括直流偏置校准模块和边带校准模块,上位机分别与信号发生器、频谱分析仪相通信,信号发生器与混频器的I端口和Q端口相通信,微波源与混频器的LO端口相通信,混频器的RF端口与频谱分析仪相通信。该发明的混频器自动校准系统能够有效的消除信号泄漏和不需要的频率信号,具有很好的推广应用价值。(The invention discloses an automatic calibration system and method for a frequency mixer, and belongs to the technical field of frequency mixer calibration. The automatic calibration system of the frequency mixer comprises an upper computer, a signal generator, a microwave source, the frequency mixer and a spectrum analyzer, wherein an automatic calibration program of the frequency mixer is arranged in the upper computer, the automatic calibration program of the frequency mixer comprises a direct current offset calibration module and a sideband calibration module, the upper computer is respectively communicated with the signal generator and the spectrum analyzer, the signal generator is communicated with an I port and a Q port of the frequency mixer, the microwave source is communicated with an LO port of the frequency mixer, and an RF port of the frequency mixer is communicated with the spectrum analyzer. The automatic calibration system of the frequency mixer can effectively eliminate signal leakage and unnecessary frequency signals, and has good popularization and application values.)
技术领域
本发明涉及混频器校准技术领域，具体提供一种混频器自动校准系统及方法。
背景技术
理想混频器可以在输出端口产生单一频率信号，但实际中的混频器不能达到理想状态，这会导致信号泄漏和不需要的频率信号的产生。通过校准混频器可以有效地消除信号泄漏和不需要的频率信号，如何高效地实现混频器的自动校准是一个需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的技术任务是针对上述存在的问题，提供一种能够有效的消除信号泄漏和不需要的频率信号的混频器自动校准系统。
本发明进一步的技术任务是提供一种混频器自动校准方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种混频器自动校准系统，包括上位机、信号发生器、微波源、混频器和频谱分析仪，上位机中设有混频器自动校准程序，混频器自动校准程序包括直流偏置校准模块和边带校准模块，上位机分别与信号发生器、频谱分析仪相通信，信号发生器与混频器的I端口和Q端口相通信，微波源与混频器的LO端口相通信，混频器的RF端口与频谱分析仪相通信。
作为优选，所述混频自动校准程序控制信号发生器发送两路中频信号到混频器的I端口和Q端口，微波源产生的本振信号输入到混频器的LO端口，两路中频信号与本振信号在混频器中混频，在混频器的RF端口输出混频信号。
作为优选，其中所述直流偏置校准模块控制信号发生器调整输入混频器的I端口和Q端口的两路直流信号。
作为优选，其中所述边带校准模块控制信号发生器调整输入混频器I端口和Q端口的两路正弦信号的幅值和相位。
一种混频器自动校准方法，该方法通过所述的混频器自动校准系统来实现，混频器自动校准程序控制信号发生器发送两路中频信号到混频器的I端口和Q端口，微波源产生的本振信号输入到混频器的LO端口，两路中频信号与本振信号在混频器中混频，在混频器的RF端口输出射频信号，频谱分析仪在射频信号相应的频率上测量信号幅值，混频器自动校准程序获取频谱分析仪的测量值，进行处理得到混频器校准参数。
作为优选，通过直流偏置校准模块实现直流偏置校准，具体过程为：
(1)直流偏置校准模块控制信号发生器调整输入混频器I端口和Q端口的两路直流信号的幅值；
(2)频谱分析仪在本振信号频率处测量混频器RF端口泄漏出来的来自混频器LO端口的本振信号幅值；
(3)直流偏置校准模块与频谱分析仪通信获取本振信号幅值；
(4)在直流偏置幅值可调区间内，直流偏置校准模块控制信号发生器遍历两路直流信号幅值的组合，同时获取频谱分析仪测量得到的本振信号幅值；
(5)直流偏置校准模块选取使得本振信号幅值最小的两路直流信号幅值的组合作为抑制本振泄漏的直流偏置校准参数并存储到非易失性存储器。
作为优选，通过边带校准模块实现边带校准，具体过程为：
(a)边带校准模块控制信号发生器调整输入混频器I端口和Q端口的两路正弦信号的幅值和相位；
(b)频谱分析仪在不需要的边带信号频率处测量混频器RF端口输出的不需要的边带信号幅值；
(c)边带校准模块与频谱分析仪通信获取不需要的边带信号幅值；
(d)在幅值和相位可调区间内，边带校准模块控制信号发生器遍历输入混频器I端口和Q端口的两路正弦信号的幅值和相位，同时获取频谱分析仪测量得到的不需要的边带信号幅值；
(e)边带校准模块选取使得不需要的边带信号幅值最小的两路正弦信号幅值和相位的组合作为抑制镜频干扰的边带校准参数并存储到非易失性存储器。
作为优选，在设置不变的情况下，混频器自动校准程序在混频器校准过程中存储到非易失性存储器中的校准参数可用于混频器的后续混频，无需对混频器进行校准。
与现有技术相比，本发明的混频器自动校准方法具有以下突出的有益效果：所述混频器自动校准方法能够有效的消除信号泄漏和不需要的频率信号，并且混频器自动校准程序在混频器校准过程中获取的校准参数可保存在非易失性存储器中，在系统设置不变的情况下，后续混频时可无需校准，具有良好的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明所述混频器自动校准系统的拓扑图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，对本发明的混频器自动校准系统及方法作进一步详细说明。
实施例
如图1所示，本发明的混频器自动校准系统，包括上位机、信号发生器、微波源、混频器和频谱分析仪，上位机中设有混频器自动校准程序，混频器自动校准程序包括直流偏置校准模块和边带校准模块，上位机分别与信号发生器、频谱分析仪相通信，信号发生器与混频器的I端口和Q端口相通信，微波源与混频器的LO端口相通信，混频器的RF端口与频谱分析仪相通信。
混频自动校准程序控制信号发生器发送两路中频信号到混频器的I端口和Q端口，微波源产生的本振信号输入到混频器的LO端口，两路中频信号与本振信号在混频器中混频，在混频器的RF端口输出混频信号。其中直流偏置校准模块控制信号发生器调整输入混频器的I端口和Q端口的两路直流信号。边带校准模块控制信号发生器调整输入混频器I端口和Q端口的两路正弦信号的幅值和相位。
混频器自动校准系统在工作过程中，混频器自动校准程序中的直流偏置校准模块控制信号发生器调整输入混频器I端口和Q端口的两路直流信号的幅值，频谱分析仪在本振信号频率处测量混频器RF端口泄漏出的来自混频器LO端口的本振信号幅值，选取使得本振信号幅值最小的两路直流信号幅值的组合作为抑制本振泄漏的直流偏置校准参数。混频器自动校准程序中的边带校准模块控制信号发生器调整输入混频器I端口和Q端口的两路正弦信号的幅值和相位，频谱分析仪在不需要的边带信号频率处外差法测量混频器RF端口输出的不需要的边带信号幅值，选取使得不需要的边带信号幅值最小的两路正弦信号幅值和相位的组合作为抑制镜频干扰的边带校准参数。混频器自动校准程序在混频器校准过程中获取的校准参数可保存在非易失性存储器中，在系统设置不变的情况下，后续混频时可无需校准。
本发明的混频器自动校准方法，该方法通过本发明的混频器自动校准系统来实现。混频器自动校准程序控制信号发生器发送两路中频信号到混频器的I端口和Q端口，微波源产生的本振信号输入到混频器的LO端口，两路中频信号与本振信号在混频器中混频，在混频器的RF端口输出射频信号，频谱分析仪在射频信号相应的频率上测量信号幅值，混频器自动校准程序获取频谱分析仪的测量值，进行处理得到混频器校准参数。
其中，通过直流偏置校准模块实现直流偏置校准，具体过程为：
(1)直流偏置校准模块控制信号发生器调整输入混频器I端口和Q端口的两路直流信号的幅值；
(2)频谱分析仪在本振信号频率处测量混频器RF端口泄漏出来的来自混频器LO端口的本振信号幅值；
(3)直流偏置校准模块与频谱分析仪通信获取本振信号幅值；
(4)在直流偏置幅值可调区间内，直流偏置校准模块控制信号发生器遍历两路直流信号幅值的组合，同时获取频谱分析仪测量得到的本振信号幅值；
(5)直流偏置校准模块选取使得本振信号幅值最小的两路直流信号幅值的组合作为抑制本振泄漏的直流偏置校准参数并存储到非易失性存储器。
通过边带校准模块实现边带校准，具体过程为：
(a)边带校准模块控制信号发生器调整输入混频器I端口和Q端口的两路正弦信号的幅值和相位；
(b)频谱分析仪在不需要的边带信号频率处测量混频器RF端口输出的不需要的边带信号幅值；
(c)边带校准模块与频谱分析仪通信获取不需要的边带信号幅值；
(d)在幅值和相位可调区间内，边带校准模块控制信号发生器遍历输入混频器I端口和Q端口的两路正弦信号的幅值和相位，同时获取频谱分析仪测量得到的不需要的边带信号幅值；
(e)边带校准模块选取使得不需要的边带信号幅值最小的两路正弦信号幅值和相位的组合作为抑制镜频干扰的边带校准参数并存储到非易失性存储器。
在设置不变的情况下，混频器自动校准程序在混频器校准过程中存储到非易失性存储器中的校准参数可用于混频器的后续混频，无需对混频器进行校准。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。