摘？要：終端測試儀是通信測試領域的重要環(huán)節(jié)，本文對此類儀器的校準方法進行了分析和研究，闡述了一種利用數字穩(wěn)幅電路校準終端測試儀內部信號源的功率，利用內置信號源校準內部接收機功率的自動校準的方法，同時給出終端綜測儀硬件平臺總體方案及自動校準軟件流程圖，提供了一套針對該類型儀表功率的自動校準的可行方案做為參考。

關鍵詞：數字穩(wěn)幅；功率；自動校準

0 引言

隨著移動通信技術的不斷演進，終端測試設備作為通信測試領域的重要儀表越來越受到業(yè)界的關注。終端的質量和性能優(yōu)劣對整個通信產業(yè)鏈的健康發(fā)展有著舉足輕重的影響，終端測試儀表及測試平臺的發(fā)展是移動通信產業(yè)化的重要環(huán)節(jié)，不僅可以為面向商用終端基帶芯片等提供專業(yè)測試驗證儀表，而且可以通過對終端芯片研發(fā)的支持，帶動通信測試領域的全面發(fā)展[1]。

終端綜測儀作為通信測試王牌儀器，是業(yè)內所有儀表廠家發(fā)展的核心和重點，也是市場競爭最為激烈的焦點。由于多種制式、大帶寬、多頻點、多種調制技術等特點，使得終端綜測儀的功率校準成為了一個難題。儀表在正式交付時都要經過精密儀器測試，功率等各相關儀表指標都能滿足儀表指標要求。但是經過一段時間以后，儀表的各項指標由于環(huán)境變化、溫度不同等因素的影響，功率等指標達不到設計的要求。儀表就需要重新校準，儀表廠商現場校準成本較高。因綜測儀自身帶有的信號源和接收機的特點，利用信號發(fā)射與信號分析并行反饋校準技術，通過具體實踐充分證明了該方法的正確性和有效性[2]。

1 終端綜測儀硬件平臺及總體方案

綜測儀硬件平臺原理框圖如圖1所示，主要由以下幾個部分組成：發(fā)射參考時鐘輸出經過鎖相的高穩(wěn)參考信號；基帶數據產生單元，依據設置的不同通信制式輸出不同的兩路IQ數據；上變頻器單元的功能是把FPGA產生的基帶信號經DAC、正交調制等處理后產生中頻信號。寬帶本振單元利用DDS鎖相技術環(huán)路輸出（0.4～6）GHz本振信號；射頻混頻單元，利用混頻技術把中頻信號混到射頻，利用攜帶通信信息的射頻信號進行傳輸；開閉環(huán)轉換單元用于調制器開環(huán)和閉環(huán)的切換，同時還可以通過模數轉換器把數據調整為模擬信號來控制調制器。調制器單元是一個利用數字電路控制可調諧的衰減器，通過設置不同數據來調整調制器的不同衰減量；多級放大單元對通路中的射頻信號進行放大，提高儀表的最大輸出功率。功分器單元將射頻信號功率分配分成兩路，一路進行傳輸，一路反饋給調制器。檢波采樣單元用于把反饋回來的射頻信號轉換成數字信號。時分同步運算單元用于對反饋回數字信號求和運算、平均等數據處理，采用負反饋來控制調制器。功率調整單元可以控制發(fā)射信號的功率輸出，進行最大120 dB衰減或0衰減量。MIMO接口單元主要起合路器的作用，將發(fā)射信號和接收信號合路，合路后的端口可分時輸入或輸出。

接收功率衰減單元主要調整輸入的大功率信號，對輸入信號進行最大50 dB衰減或0衰減量。前置增益控制單元用于輸入小功率信號的調整放大，接收衰減單元和前置增益控制單元的主要功能是對大信號衰減，小信號放大，根據后端電路處理要求擴大儀表的測試信號范圍。寬帶本振單元輸出（0.4～6）GHz本振信號?；祛l單元將高頻射頻信號降頻，匹配濾波單元，濾除混頻中無用的信號，留下有效信號。下變頻器單元的功能是將中頻經過模數轉換實現數據采樣，將數據流分成兩路，得到IQ兩路基帶信號。接收參考時鐘單元通過固定分頻鎖相環(huán)輸出的參考時鐘信號用于內部信號抽取采樣。數據分析單元是對接收到的IQ數據進行解調分析[3]。

2 發(fā)射數字穩(wěn)幅具體實現

綜測儀發(fā)射單元功率控制主要是通過衰減器和調制器協(xié)同工作完成。衰減器進行大范圍控制，調制器實現對功率的精確控制，因此調制器校準精度直接影響到輸出功率精確度。衰減器最大衰減量為120 dBm，通過對衰減器的不同設置，可以實現對輸出信號0衰減量或120 dBm衰減量每10 dB一檔的動態(tài)控制，當達到最大衰減時，可以實現最小功率。調制器的控制范圍超過25 dB，保證了與衰減器的配合可以在大范圍中實現精確控制。為確保發(fā)射單元的功率準確度，采用了數字穩(wěn)幅技術，以TD-LTE信號為例，發(fā)射的信號采用多子幀通信，且每個子幀內又存在多個時隙[4]，具體1個幀周期內的時隙分布圖見圖2。在通信時，并不是每個時隙內都一定有信號，這就要求時隙內沒有通信信號時，穩(wěn)幅環(huán)路不工作，保持一個固定狀態(tài)。而傳統(tǒng)ALC穩(wěn)幅環(huán)路由于采用有效值檢波，并通過采用負反饋環(huán)路控制調制器，實現信號的穩(wěn)定輸出，很難完成這種脈沖內檢波、脈沖外保持的穩(wěn)幅要求。因TD-LTE通信中每個子幀周期是固定的，在判斷到有上升沿后，就開始讀取A/D采集的數據，并求和處理，由于導頻時隙的寬度是固定的，可以根據高速時鐘A/D的采集速率和導頻時隙的寬度來調整計數器的終止數據。經過功率調整的調制信號一路作為信號發(fā)射到端口，另一路通過反饋數據處理來控制調制器的輸出功率。觸發(fā)信號以TD-LTE幀周期的同步信號上升沿來判斷，按照通信制式不同選擇不同的保護時隙，如果有上升沿，則開始采樣時隙內數據，并累加A/D采集的數據，等累加到導頻時隙的寬度時，就停止累加，并計算出A/D累加的平均值，然后與參考數據比較，根據數據比較的結構，修正輸出到DAC的數據。經過幾個幀的修正后，實現功率穩(wěn)定。具體采集數據如圖3所示。這是一個逐步穩(wěn)定的過程，延遲的時間包括時隙在幀周期所處的位置、一定的保護時隙、通道延遲時間[3]，只要去掉幀同步判斷就可實現連續(xù)波的穩(wěn)幅，數字穩(wěn)幅具體流程見圖4。

3 衰減器與頻響校準流程

4 測試結果

通過指定通信制式信號源發(fā)射信號，經過校準后的綜測儀實測功率值與安立MS2692A進行對比測試。信號源功率設置為-20.0 dBm，頻率為（0.4～6）GHz。表1選取了部分頻率點記錄了測試結果。

從表1中可以看出，終端儀實測值與MS2692A實際測量結果非常接近，誤差僅在0.2 dBm以下，這是由于儀器自身差別和環(huán)境溫度造成的，綜上，綜測儀經過校準后的功率測試較準確，充分說明校準的有效性。

5 結束語

本文首先分析了當前終端綜測儀研究的國內外現狀，終端測試領域存在巨大的發(fā)展空間。結合我單位研發(fā)的終端綜測儀，深入理解了綜測儀整機方案和射頻通道模塊的校準原理。分別對調制器功率校準以及衰減器校準進行了深入的分析，通過實際校準驗證了整個流程的正確性和有效性。但是，在實際的校準過程中還有許多不確定的因素影響校準結果。后續(xù)還需要更加深入的研究，并充分地理解硬件設計思想和探索硬件實際運行特性。

參考文獻：

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[3] 楊政.一種多模多頻多通道系統(tǒng)的功率自校準裝置及方法[P].中國：ZL 2014 1 0571753.8，2014.

[4] 王凱.數字通信調制參數自動校準的研究[J].電視技術，2013， 37（9）.

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[6] 付興.TD-SCDMA終端綜合測試儀物理層的軟硬件設計[J].儀器儀表學報，2007（4）：340-342.

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