一種自動校準超高速dac采樣窗時漂和溫漂技術的制作方法
【專利摘要】本發明公開的一種自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術提供了一種消除溫度和時間對物理硬件特性的改變造成的采樣窗偏移的自動修正的技術，然后利用信號耦合通道、信號濾波通道、功率監控、高精度采集實時獲取自動校準單音信號的功率，最后通過控制軟件自動校準采樣窗。由于該技術對輸出信號進行了一個反饋監控，可以實時校準由于溫度和時間引起的采樣窗的偏移，該方式就克服了時漂、溫度采集誤差、校準的盲目性。該技術具有在多種平臺上改進、可移植性強、成本低、靈活性強等特點，讓高速調制器平臺能在惡劣的環境中工作。
【專利說明】—種自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術
【技術領域】
[0001]本發明涉及太赫茲通信【技術領域】，尤其涉及一種自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術。
【背景技術】
[0002]目前，太赫茲通信【技術領域】中基帶碼速率高于其他通信領域，因此基帶數字信號直接數字上變頻后需求基帶部分能實現單芯片采樣率為8Gsps、分辨率為12bit并且直接合成帶寬在2.5GHz以上的調制信號。在高速電路中，由于高速芯片和印制板材料會隨著溫度和時間的變化發生物理特性的改變，所以就會導致采樣時鐘觸發沿與有效信號(即采樣窗)發生不可預知的偏移。
[0003]在采樣率在8Gsps的高速調制器中，傳統的方式直接設計溫度傳感器在某些特定區域采集溫度信息，從而通過大量高低溫工作實驗去獲取溫度與采樣窗的二維關系曲線，軟件再通過該曲線去調整FPGA(現場可編程門陣列)的IO Delay和高速芯片DAC的采樣相位完成系統校準。顯而易見，該方式通過大量實驗獲得溫度與采樣窗的關系曲線所需的實驗周期長、成本高，無法做到真正意義上的實時自動校準。溫度傳感器無法獲取每個芯片內部真實溫度，針對有效數據時間在0.25ns范圍內，誤差會很大，并且無法處理時漂問題。根據實驗數據進行校準，系統無法自動得知是否校準成功，超高速DAC采樣窗的信號仍然可能是有誤差的。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題和提出的技術任務是對現有技術進行改進，提供一種自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術，解決目前技術中超高速DAC采樣窗工作時產生的溫漂和時漂無法實時自動校準的問題。
[0005]為解決以上技術問題，本發明的技術方案是:
[0006]一種自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術，包括硬件和控制軟件，其特征在于，所述的硬件包含信號耦合通道、信號濾波通道、功率監控和高精度采集，控制軟件包含單音校準信號合成、功率實時監控、自動調整采樣相位，控制軟件通過下發命令控制FPGA中DDS合成一定頻率的單音校準信號，高速調制器中DAC芯片輸出對應頻點的校準信號A，校準信號A通過信號耦合通道后得到用于被實時監控的校準信號B，校準信號B與校準信號A特性相同，信號濾波通道完成對校準信號B的濾波得到校準信號C，功率監控采用檢波器對校準信號C進行功率測量，高精度采集對檢波器的輸出進行采樣映射出校準信號A的功率，從而實現控制軟件對校準信號A的功率實時監控，判斷是否需要調整采樣相位。本發明消除了超高速DAC采樣窗時漂與溫漂，首先通過FPGA內部DDS的IP核產生一定頻率的自動校準單音信號，然后利用信號耦合通道、信號濾波通道、功率監控、高精度采集實時獲取校準信號的功率，最后通過控制軟件自動校準采樣窗。由于該技術對輸出信號進行了一個反饋監控，可以實時校準由于溫度和時間引起的采樣窗的偏移，該方式就克服了時漂、溫度采集誤差，以及傳統校準方式的盲目性。
[0007]進一步的，所述的DDS合成的單音校準信號的頻率采用信號頻帶外的頻點。與信號頻帶區分開來可方便后續的濾波檢測，避免信號頻帶對檢測結果造成干擾，從而使得校準失效。
[0008]進一步的，所述的信號耦合通道包括巴倫和功分器，并且校準信號A通過信號耦合通道后特性不改變。利用巴倫和功分器將校準信號A分成兩路相同的信號，并且特性相同，避免校準信號失真發生特性改變從而使得后續功率測量誤差大，最終達不到校準的目的。
[0009]進一步的，所述的信號濾波通道采用帶通濾波器，對校準信號B濾波后得到的校準信號C的頻率與DDS合成頻率一致。通過檢測校準信號C的功率，可以得到DDS合成頻率的功率變化，從而進一步可以推算出校準信號A的功率變化情況，根據校準信號A的功率變化差值來調整采樣相位。
[0010]進一步的，所述的檢波器采用典型動態為46dB，溫度穩定性在±0.5dB范圍內的檢波器，穩定性好，避免環境變化影響檢測結果。
[0011 ] 進一步的，所述的高精度采集采用采樣率為60Msps分辨率為12bit的ADC，提高反饋的精度，保證校準的精確性。
[0012]進一步的，所述的控制軟件對采集反饋回的數據進行計算推斷出校準信號功率，對比校準信號功率與閘值，校準信號功率小于閘值則調整采樣相位重新得到校準信號功率直至校準信號功率值大于閘值，完成自動校準。采用循環反饋校準的方式，不斷調校直至校準信號功率值大于閘值后停止校準，從而實現了自動校準的功能，無需人工干預，也不會出現信號功率達到正常值后還反復校準的現象，提高系統工作效率，避免無效的校準產生，降低系統功耗，節約資源。
[0013]與現有技術相比，本發明優點在于:
[0014]本發明所述的自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術對輸出信號設置了一個反饋監控，可以實時的檢測到信號的變化并根據變化對輸出信號進行校準，采用循環反饋校準的方式，不斷調校直至校準信號功率值大于閘值后停止校準，保證了輸出信號的精準，同時在信號達到正常值后不會反復校準浪費系統資源，從而有效避免了傳統校準方式的盲目性；
[0015]本發明校準技術的調校周期短、成本低，無需通過大量長時間的實驗來繪制溫度與采樣窗的關系曲線，無需人工干預，實現真正意義上的自動校準。
[0016]本發明無需利用溫度傳感器測定溫度后再校準信號，有效降低了校準系統的制作難度，避免了溫度檢測的誤差對信號校準的影響，直接對比校準信號的變化，根據變化量來校準輸出信號，校準精度高，可靠性強；
[0017]本發明同時還克服了傳統校準技術無法校準的時漂；
[0018]本發明能在多種平臺上改進、可移植性強、靈活性強等特點，讓高速調制器能在惡劣的環境中工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的結構示意圖；[0020]圖2為本發明的控制軟件流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0022]本發明實施例公開一種自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術，以解決現有技術不能自動校準采樣窗的時漂與溫漂，降低實驗成本，縮短研發周期，同時避免溫度采集的誤差帶來的校準失敗，提高高速調制器的穩定度為目的。
[0023]參見圖1，一種自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術，包括硬件和控制軟件，其特征在于，所述的硬件包含信號耦合通道、信號濾波通道、功率監控和高精度采集，控制軟件包含單音校準信號合成、功率實時監控、自動調整采樣相位。FPGA采用Xilinx公司芯片，型號為XC6VSX475T，控制軟件采用獨立狀態機實現，DDS采用Xilinx公司的IP核實現。硬件部分的信號耦合通道包括巴倫和功分器，巴倫采用min1-circuits公司的ETC1-1-13，功分器采用LRPS-2-11A+ ;信號濾波通道采用min1-circuits公司的帶通濾波器；功率監控采用ADI公司的AD8313檢波器，檢波器的典型動態為46dB，溫度穩定性在±0.5dB范圍內；高精度采集采用ADI公司采樣率為60Msps、分辨率為12bit的高精度ADC，型號為AD9214。
[0024]控制軟件通過下發命令控制FPGA中DDS合成一定頻率的單音校準信號，DDS合成的單音校準信號的頻率采用信號頻帶外的頻點，高速調制器中DAC芯片輸出對應頻點的校準信號A，校準信號A通過信號耦合通道后得到用于被實時監控的校準信號B，校準信號B與校準信號A特性相同，并且校準信號A通過信號耦合通道后特性不改變。
[0025]信號濾波通道采用帶通濾波器，信號濾波通道完成對校準信號B的濾波得到校準信號C，并且校準信號C的頻率與DDS合成頻率一致。功率監控采用檢波器對校準信號C進行功率測量，高精度采集對檢波器的輸出進行采樣映射出校準信號A的功率，從而實現控制軟件對校準信號A的功率實時監控，判斷是否需要調整采樣相位。
[0026]如圖2所示，控制軟件的校準控制流程如下，控制軟件通過下發命令控制FPGA中DDS核合成單音校準信號，高速調制器中DAC芯片輸出對應頻點的單音校準信號；控制軟件對采集反饋回的數據進行計算推斷出校準信號功率；控制軟件通過對校準信號功率的監測，對比校準信號功率與閘值，校準信號功率小于閘值則調整采樣相位重新得到校準信號功率直至校準信號功率值大于閘值，完成自動校準。
[0027]以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出的是，上述優選實施方式不應視為對本發明的限制，本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明的精神和范圍內，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術，包括硬件和控制軟件，其特征在于，所述的硬件包含信號耦合通道、信號濾波通道、功率監控和高精度采集，控制軟件包含單音校準信號合成、功率實時監控、自動調整采樣相位，控制軟件通過下發命令控制FPGA中DDS合成一定頻率的單音校準信號，高速調制器中DAC芯片輸出對應頻點的校準信號A，校準信號A通過信號耦合通道后得到用于被實時監控的校準信號B，校準信號B與校準信號A特性相同，信號濾波通道完成對校準信號B的濾波得到校準信號C，功率監控采用檢波器對校準信號C進行功率測量，高精度采集對檢波器的輸出進行采樣映射出校準信號A的功率，從而實現控制軟件對校準信號A的功率實時監控，判斷是否需要調整采樣相位。
2.根據權利要求1所述的自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術，其特征在于，所述的DDS合成的單音校準信號的頻率采用信號頻帶外的頻點。
3.根據權利要求1所述的自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術，其特征在于，所述的信號耦合通道包括巴倫和功分器，并且校準信號A通過信號耦合通道后特性不改變。
4.根據權利要求1所述的自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術，其特征在于，所述的信號濾波通道采用帶通濾波器，對校準信號B濾波后得到的校準信號C的頻率與DDS合成頻率一致。
5.根據權利要求1所述的自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術，其特征在于，所述的檢波器采用典型動態為46dB，溫度穩定性在±0.5dB范圍內的。
6.根據權利要求1所述的自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術，其特征在于，所述的高精度采集采用采樣率為60Msps分辨率為12bit的ADC。
7.根據權利要求1所述的自動校準超高速DAC采樣窗時漂和溫漂技術，其特征在于，所述的控制軟件對采集反饋回的數據進行計算推斷出校準信號功率，對比校準信號功率與閘值，校準信號功率小于閘值則調整采樣相位重新得到校準信號功率直至校準信號功率值大于閘值，完成自動校準。
【文檔編號】H03M1/10GK103560791SQ201310552163
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】陳航, 盧崢, 王能, 梅勇 申請人:綿陽市維博電子有限責任公司, 四川省綿陽西南自動化研究所