多通道相參矢量信號(hào)產(chǎn)生和分析系統(tǒng)

1、應(yīng)用要求：
現(xiàn)在很多電子系統(tǒng)采用多通道相參技術(shù)，典型的應(yīng)用包含無線通信系統(tǒng)中MIMO技術(shù)和相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都通過采用多通道相參技術(shù)來提高系統(tǒng)的工作性能，圖1為典型的多通道電子系統(tǒng)的應(yīng)用。例如MIMO提供通過多通道傳輸來提高接收機(jī)信噪比，改善復(fù)雜電磁環(huán)境下高速數(shù)字通信的質(zhì)量。MIMO技術(shù)充分利用多天線特性來抑制信道衰落，從而有效克服多徑衰落、干擾等影響通信質(zhì)量的主要因素，提高信號(hào)的鏈路性能；并能在不增加帶寬的情況下，成倍提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率，因而MIMO技術(shù)已成為下一代無線局域網(wǎng)發(fā)展的趨勢。與發(fā)射機(jī)相比，MIMO接收機(jī)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，它包含了諸如分集接收模塊、同步估計(jì)與補(bǔ)償模塊、信道估計(jì)與均衡模塊等決定系統(tǒng)性能的組成部分，也正是MIMO系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。

因此對(duì)MIMO接收機(jī)的測試是MIMO系統(tǒng)完整測試過程中不可或缺且至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。而相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)通過相參多通道來提高電磁波束的掃描速度，并利用多波束技術(shù)來實(shí)現(xiàn)多功能或多用戶應(yīng)用。這些 相參電子系統(tǒng)包含多個(gè)天線單元，通過信號(hào)處理、控制，達(dá)到對(duì)天線的波束合成、發(fā)射模式的自動(dòng)優(yōu)化功能。為了實(shí)現(xiàn)該功能，每個(gè)天線單元發(fā)射的信號(hào)必須滿足相位相干的要求。

圖1:典型的多通道電子系統(tǒng)應(yīng)用

多通道相參測試驗(yàn)證系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提出了前所未有的挑戰(zhàn)，主要的技術(shù)難題包含：

1、在發(fā)射端，要求多臺(tái)信號(hào)源模擬的多路信號(hào)之間必須真正實(shí)現(xiàn)相位相干和時(shí)間相關(guān)。

2、在接收端，必須確保多路接收通道之間的相干接收以及為通信信號(hào)提供精確的解調(diào)分析，以確定信號(hào)的質(zhì)量。

3 、多路相參信號(hào)在合成和分析的算法實(shí)現(xiàn)。信號(hào)處理軟件需要具備信道恢復(fù)等處理能力。

2、多通道矢量信號(hào)合成和分析系統(tǒng)技術(shù)方案

多通道驗(yàn)證測試系統(tǒng)包含多通道相參信號(hào)合成和多通道相參信號(hào)分析儀表。系統(tǒng)的組成框圖如圖2。

1：利用ADS，Matlab, Signal Studio等軟件完成復(fù)雜調(diào)制信號(hào)波形建立，按照合成信號(hào)要求進(jìn)行雷達(dá)脈沖調(diào)制信號(hào)計(jì)算，數(shù)字調(diào)制信號(hào)基帶編碼，時(shí)空編碼等。

2：利用E4438C信號(hào)源或E8267D信號(hào)源構(gòu)建多路相位相參矢量調(diào)制信號(hào)系統(tǒng)，輸出的各路信號(hào)間時(shí)間，相位和功率關(guān)系可控。

3：對(duì)多路寬帶接收信號(hào)進(jìn)行相參處理，包含寬帶相參下變頻處理和ADC采樣處理。

4：利用ADS,89601A矢量分析軟件對(duì)多路調(diào)制信號(hào)進(jìn)行完整矢量分析，包含：時(shí)域分析，頻域分析，解調(diào)分析，時(shí)空解碼處理等。

圖2：4通道矢量信號(hào)合成分析系統(tǒng)

2.1多路相參矢量調(diào)制信號(hào)合成：

多路相參信號(hào)的合成流程，首先利用ADS、或Matlab仿真軟件負(fù)責(zé)完成多路相參信號(hào)的模擬和仿真,這些軟件支持完整的MIMO信號(hào)合成和雷達(dá)信號(hào)實(shí)現(xiàn)，能完成兩路脈沖調(diào)制信號(hào)的參數(shù)控制和MIMO信號(hào)時(shí)空編碼模塊。仿真計(jì)算得到的信號(hào)數(shù)據(jù)通過GPIB或Lan下載給MXG矢量射頻信號(hào)源或E8267D微波矢量信號(hào)發(fā)生器, 矢量信號(hào)源完成信號(hào)波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，DAC處理和IQ調(diào)制。MXG和E8267D具備基帶相參合成和相參本振信號(hào)合成能力，從而保證輸出的調(diào)制信號(hào)的相參性。信號(hào)源的矢量調(diào)制帶寬能達(dá)到300MHz。

多路相參矢量信號(hào)合成的關(guān)鍵是保證多路信號(hào)間的穩(wěn)定相位關(guān)系。對(duì)于矢量信號(hào)源采用的IQ調(diào)制技術(shù)，需要在相參信號(hào)合成中保證載波信號(hào)和基帶信號(hào)的相參性。Agilent E4438C/E8267D/N5182A矢量信號(hào)源都具備本振相參和基帶DAC處理相參的控制能力。從而保證輸出矢量調(diào)制信號(hào)的相參性。另外多路矢量信號(hào)合成的重要功能要求是能對(duì)多路相參信號(hào)的時(shí)間相位關(guān)系進(jìn)行精確控制，信號(hào)間時(shí)間相位關(guān)系的控制是通過矢量源間基帶信號(hào)合成的觸發(fā)控制來實(shí)現(xiàn)的。圖3為多路矢量信號(hào)源間時(shí)間關(guān)系控制的設(shè)置，主源輸出射頻調(diào)制信號(hào)的同時(shí)，會(huì)從Event1端口輸出同步控制信號(hào)，該信號(hào)用于從信號(hào)源的基帶外觸發(fā)控制，可以通過設(shè)置從信號(hào)源的觸發(fā)延遲來改變兩臺(tái)信號(hào)源間輸出信號(hào)的時(shí)間關(guān)系。使用E8267D矢量信號(hào)源，時(shí)間控制的分辨率為10ns，使用N8241A完成基帶信號(hào)合成，時(shí)間控制分辨率可以達(dá)到0.8ns。 對(duì)于基帶信號(hào)的波形建立，可以使用ADS,Matlab，Agilent Signal studio等波形建立軟件完成。

圖3：多臺(tái)相參信號(hào)源輸出時(shí)間關(guān)系控制