[发明专利]一种数字相关器的测试系统及方法

说明书

本发明涉及一种数字相关器的测试系统及方法，属于空间微波遥感技术领域。本发明的系统及方法首先采用高频的信号源进行分路、放大、滤波及移相，然后对信号进行下变频至所需中频，最后再进行放大及合路输出；由于输出信号频率与信号源频率不同并采取了分段放大的方式，有效地避免了通道间串扰、放大器自激等情况，极大提高了输出信号的稳定性，本发明的系统及方法中噪声信号的移相操作放在较高频段进行，降低了信号的带宽频率比(B/f<<0.05)，有效消除了相关噪声信号的“去相关效应”，输出信号相关精度大大提高，该方法适用于所有数字相关器的测试。

技术领域

本发明涉及一种数字相关器的测试系统及方法，属于空间微波遥感技术领域。

背景技术

数字相关器是综合孔径辐射计系统中关键单机，其主要功能是对多路接收通道输出的中频信号进行同步采集和两两相关处理，从而得到任意两路中频信号的相关值和相位差。因此，在数字相关器研制过程中，对其相关精度和鉴相精度的测试尤为重要。

传统测试通常采用任意波形发生器或直接相关噪声合成等方法。

任意波形发生器利用软件产生所需数字波形并导入存储器，然后采用高速D/A对存储器的数字波形进行循环播放。该种方法虽然较为灵活，但其存在以下几点不足：

(1)由于存储器容量有限导致输出信号长度较短，从而造成其输出信号相关精度很难满足高精度数字相关器的测试需求；

(2)每次更改相位或相关值均需要重新导入新的数据，其单次导入流程时间较长导致整个相关器测试流程过长。

直接相关噪声合成方法包括独立的两个噪声源，噪声源1和噪声源2，噪声源1由功分器分成两路，其中一路通过移相器后输出信号a，另一路通过可调衰减器后进入合路器，噪声源2同样通过功分器和可调衰减器后进入合路器与噪声源1的信号合路后输出信号b。信号a和信号b通过开关矩阵后传输至数字相关器。由于信号b中有部分信号与信号a相关，因此，两路噪声信号具有部分相关性，其相关值取决于合成信号b的两路噪声信号的合路功率比，相关相位取决于移相器的移相值。

该种方法解决了任意波形发生器输出信号长度不够的问题，结构简单，但是该种方法存在以下几点不足：

(1)该方法中，噪声源均采用噪声二级管加放大器组及滤波器等器件实现，为了满足多通道同时测试的需求，放大器组的增益通常需要达到100dB(100亿倍)以上，需要严格控制整个链路的信号泄露、反射等，否则极易引起通道间串扰、放大器自激等情况，造成输出信号的失真；

(2)由于合路器隔离度通常只有30dB以内，两个噪声源输出的高增益放大后信号会通过合路器互相耦合至对方的输出端口，从而造成输出信号的相关精度降低，无法满足测试需求；

(3)经过前期仿真及试验测试，两路相关噪声的相关值会随着两路信号的时延增大而降低，带来“去相关效应”，去相关系数ρ＝ρ₀*sinc(Δθ*B/πf)，(ρ₀为真实相关值，B为信号带宽，f为中心频率，Δθ为通道间相位差。当数字相关器输入中频信号B/f较大(B/f≥0.05)时，去相关效应则不可忽略。比如对两路中频75MHz，带宽20MHz的相关噪声信号进行移相，当相位差为360°时，其相关值会下降至原来的88.7％，对相关精度影响较大。而数字相关器的测试通常需要对相关噪声相位差进行一个周期(0°～360°)的相位遍历，显然采用该方法无法完成测试。

(4)该方法中，相关噪声的输出相关值通过公式计算得到，其中P1和P2分别是两路相关噪声合路前的功率值。该方法首先在测试前测量得到P1和P2的初始功率，测试过程中通过控制可调衰减器来控制功率比。其缺点是无法避免噪声信号的功率漂移，从而造成输出噪声相关值误差增大。

发明内容