高精度多通道相参信号源系统测量与校准技术

在许多无线通讯和军工领域的应用系统中，例如MIMO(Multiple Input Multiple Output)通讯，波束形成(Beam forming)、相控阵雷达、合成孔径雷达(SAR)系统等，都需要利用多个信号源产生相互之间具有稳定相位关系的多路信号，即多通道相参信号。各路相参信号之间相对相位的精度和稳定度对于上述应用系统的性能起着非常关键的作用。

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如图1所示，对于一个多通道相参信号源系统，影响其相参性能(相参相位精确度、稳定度)的主要因素包括四个方面：

(1)各通道本振(LO)不同步，造成载波信号的相位随时间漂移;

(2)各通道基带采样时钟不同步，造成基带调制包络不同步;

(3)各通道基带触发信号不同步，造成基带调制包络产生时延差;

(4)各通道路径时延和初始相位不同，造成射频信号产生相位偏移。

因此高性能的多通道相参信号源系统需要有效地消除上述系统误差，实现通道间信号精确、稳定地相参。

安捷伦多通道相参信号源系统解决方案

根据上述对于多通道相参信号源系统的需求与分析，安捷伦(Agilent)公司基于自身的高性能矢量信号源产品，推出了高精度、高稳定度的多通道相参信号源系统的解决方案。该方案能够灵活并精确地设置各通道的相参相位，并且能够达到很高的相参稳定度。以基于高端矢量信号源PSG(E8267D)的双通道相参信号源系统为例，系统框图如图2。

在图2的解决方案中，首先，相参系统通过将主信号源(E8267D)的本振经过信号分配放大器共享到从信号源的方法将各个信号源的本振同步，解决了本振同步的问题;其次，该系统利用一台额外的射频模拟信号源作为共享基带采样时钟输入给主/从信号源，解决了基带采样时钟同步的问题;再次，系统通过主信号源发送触发信号给从信号源的方法，解决了基带触发信号同步的问题。图2中的系统可以根据应用需求灵活地扩展以支持更多通道。

得益于E8267D优秀的射频性能，该相参信号源系统具有非常高的相参稳定度，图3为两路相参信号相位差随时间漂移的测试曲线。由测试结果可见，经过8小时测试，相参系统的相位最大漂移在1°左右。

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