信号放大器直放站的宽带波动校准技术

常见问题解答 / 2025-05-26 11:17:01

对于直放站来说，其模拟射频电路部分有调制滤波，当不同频点载波信号通过所述模拟电路时就会存在增益异常，即波动现象。
直放站技术要求：直放站系统工作频率范围内最大电平和最小电平的差值即带内波动≤3dB(峰峰值)。系统的带内波动主要由系统信号链路模拟部分，比如双工器、声表滤波器等的带内频率响应的不平坦引起，如果整个系统设计不是选用具有较好带内波动的器件或者滤波器的匹配做的不够好的话，很难满足直放站系统带内波动≤3dB的要求。
因此对数字直放站设备一般都需要做波动校准。采用数字信号处理技术来补偿数字直放站系统的带内波动。在系统数字中频加入一个频率响应与系统的带内波动相反的FIR滤波器来抵消系统的带内波动。采用本方法简单易行而且能达到非常理想的效果，大大降低了数字直放站系统工作频带内带内波动≤3dB技术要求的设计难度。
怎么实现呢？
1、通过测试数字直放站系统在没有带内波动补偿的情况下的带内波动。数字直放站在没有带内波动补偿的情况下，系统的输入端加正弦波扫频信号，系统输出接到频谱仪，可以得到系统的频率响应以及系统工作频率范围内的带内波动。当然如果FPGA内部做了直流发射功能，也可以使用FPGA内部的信源替代外部的扫频信号。直放站的数字信号处理芯片来产生信号源，无需配备信号源设备，即可做波动校准，操作灵活，效率高，极大地简化了波动校准流程；而且可以获得更高的校准精度。
2、设计一个FIR补偿滤波器，这个FIR滤波与系统数字中频工作频率范围的带内波动相反。滤波器的设计方法很多：可以根据频率响应离散化后经过IFFT计算得到滤波器的系数，或者是借助MATLAB信号处理工具箱提供的基于窗函数法的FIR滤波器的设计函数fir2。Fir2函数用于设计具有任意频率响应形状的加窗线性相位FIR数字滤波器，其格式为：b＝fir2(N，f，m，window)，其幅频特性由频率点向量f和幅度值向量m给出，f为频率点矢量，且f∈[0，1]，当f＝1时就相应于0.5倍的采样率。矢量f中按升序排列，且第一个必须为0，最后一个必须为1，并允许出现相同的频率值；矢量m中包含与f相对应的期望滤波器响应幅度；矢量f和m的长度必须相同。b＝fir2(N，f，m，window)可将列矢量Windows中指定的窗函数用于滤波器设计，如省略Windows，则自动选取Hamming窗。
3、根据前面计算得到的滤波器系数通过上位机软件配置到数字板的MCU中，然后MCU根据频段需求配置带内波动补偿滤波器的系数。
经过数字波动校准功能补偿的宽带直放站系统带内波动一般能做到＜1.5dB。
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