RF 至位解決方案可為材料分析應(yīng)用提供精密的相位和幅度數(shù)
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時(shí)間：2017-02-06
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表1. 接收器子系統(tǒng)各組件的輸入和輸出電壓電平
| RF 輸入 | ADL5380 輸出 本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201702/338426.htm | AD7903 輸入 | |
| (dBm) | (dBm) | (Vp-p) | (dBFS) |
11.6 | 6.957 | 4.455 | –1.022 |
0 | –4.643 | 1.172 | –12.622 |
| –20 | –24.643 | 0.117 | –32.622 |
| –40 | –44.643 | 0.012 | –52.622 |
| –68 | –72.643 | 466µ | –80.622 |
接收器子系統(tǒng)誤差校準(zhǔn)
接收器子系統(tǒng)有三個(gè)主要誤差源：失調(diào)、增益和相位。
I 和Q 通道的各個(gè)差分直流幅度與RF 和LO 信號(hào)的相對(duì)相位存在 正弦關(guān)系。因此，I 和Q 通道的理想直流幅度可以通過(guò)以下方式計(jì)算得到：
隨著相位移過(guò)極化坐標(biāo)，理想狀況下，有些位置會(huì)產(chǎn)生相同的電 壓。例如，I（余弦）通道上的電壓應(yīng)與+90°或–90°相移相同。然而，對(duì)于本應(yīng)產(chǎn)生相同直流幅度的輸入相位，恒定相移誤差（不受RF 和LO 的相對(duì)相位影響）會(huì)導(dǎo)致子系統(tǒng)通道產(chǎn)生不同結(jié)果。這種情況如圖6 和圖7 所示，其中，當(dāng)輸入應(yīng)為0 V 時(shí)，結(jié)果產(chǎn)生了兩個(gè)不同的輸出碼。這種情況下，–37°的相移遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于含有鎖相環(huán)的真實(shí)系統(tǒng)的預(yù)期值。結(jié)果，+90°實(shí)際上表現(xiàn)為+53°，–90°表現(xiàn)為–127°。
通過(guò)10 個(gè)步驟從–180°到+180°收集結(jié)果，其中，未校正數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖6 和圖7 所示橢圓形。通過(guò)確定系統(tǒng)中的額外相移量，可以解決該誤差問(wèn)題。表2 顯示，系統(tǒng)相移誤差在整個(gè)傳遞函數(shù)范圍內(nèi)都是恒定不變的。
表2. 接收器子系統(tǒng)在0-dBm RF 輸入幅度條件下的實(shí)測(cè)相移小結(jié)
| 輸入相位 RF至LO | 平均I 通道輸出代碼 | 平均Q 通道輸出代碼 | I 通道電壓 | Q 通道電壓 | 實(shí)測(cè)相位 | 實(shí)測(cè)接收器 |
子系統(tǒng)相移 | ||||||
| –180° | –5851.294 | 4524.038 | –0.893 | 0.69 | +142.29° | –37.71° |
| –90° | –4471.731 | –5842.293 | –0.682 | –0.891 | –127.43° | –37.43° |
| 0° | 5909.982 | –4396.769 | 0.902 | –0.671 | –36.65° | –36.65° |
| +90° | 4470.072 | 5858.444 | 0.682 | 0.894 | +52.66° | –37.34° |
| +180° | –5924.423 | 4429.286 | –0.904 | 0.676 | +143.22° | –36.78° |
系統(tǒng)相位誤差校準(zhǔn)
對(duì)于圖5 所示系統(tǒng)，當(dāng)步長(zhǎng)為10°時(shí)，平均實(shí)測(cè)相移誤差為–37.32°。 在已知該額外相移時(shí)，可以算出經(jīng)調(diào)整的子系統(tǒng)直流電壓。變量 ?PHASE_SHIFT 定義為觀(guān)測(cè)到的額外系統(tǒng)相移的平均值。相位補(bǔ)償信 號(hào)鏈中產(chǎn)生的直流電壓可以計(jì)算如下：
對(duì)于給定的相位設(shè)置，等式5 和等式6 提供了目標(biāo)輸入電壓?，F(xiàn)在，子系統(tǒng)已線(xiàn)性化，可以校正失調(diào)誤差和增益誤差了。圖6 和圖7 中同時(shí)顯示了線(xiàn)性化的I 和Q 通道結(jié)果。對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行線(xiàn)性回歸計(jì)算，結(jié)果將產(chǎn)生圖中所示最優(yōu)擬合線(xiàn)。該擬合線(xiàn)為各個(gè)轉(zhuǎn)換信號(hào)鏈的實(shí)測(cè)子系統(tǒng)傳遞函數(shù)。
圖6. 線(xiàn)性化的I 通道結(jié)果
圖7. 線(xiàn)性化的Q 通道結(jié)果
系統(tǒng)O_set 誤差和增益誤差校準(zhǔn)
接收器子系統(tǒng)中各信號(hào)鏈的理想失調(diào)應(yīng)為0 LSB，但是，對(duì)于I通道和Q 通道，實(shí)測(cè)失調(diào)分別為–12.546 LSB 和_22.599 LSB。最優(yōu)擬合線(xiàn)的斜率代表子系統(tǒng)的斜率。理想子系統(tǒng)斜率可計(jì)算如下：
圖6 和圖7 中的結(jié)果表明，I 通道和Q 通道的實(shí)測(cè)斜率分別為6315.5 和6273.1。為了校正系統(tǒng)增益誤差，必須調(diào)整這些斜率。校正增益誤差和失調(diào)誤差可以確保，利用等式1 計(jì)算得到的信號(hào)幅度與理想信號(hào)幅度相匹配。失調(diào)校正與實(shí)測(cè)失調(diào)誤差正好相反：
要計(jì)算各子系統(tǒng)信號(hào)鏈的感知模擬輸入電壓，則須在I 通道和Q通道上使用等式11。利用這些完全調(diào)整過(guò)的I 通道和Q 通道電壓來(lái)計(jì)算以各直流信號(hào)幅度定義的RF 信號(hào)幅度。要評(píng)估整個(gè)校準(zhǔn)程序的精度，可以把收集到的結(jié)果轉(zhuǎn)換成理想子系統(tǒng)電壓，后者產(chǎn)生于調(diào)解器輸出端，假設(shè)條件是不存在相移誤差。這可以通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：用前面計(jì)算得到的平均直流幅度乘以每次試驗(yàn)的實(shí)測(cè)相位正弦分?jǐn)?shù)（除掉其中計(jì)算得到的相移誤差）。計(jì)算過(guò)程如下：
? 相移為前面計(jì)算得到的相位誤差，平均校準(zhǔn)后幅度為來(lái)自等式1 的 直流幅度結(jié)果，已經(jīng)過(guò)失調(diào)誤差和增益誤差補(bǔ)償。表3 所示為在0 dBm RF 輸入幅度條件下，各目標(biāo)相位輸入的校準(zhǔn)程序的結(jié)果。等式12 和等式13 計(jì)算得到的校正因子將集成到旨在以此處所示方式檢測(cè)相位和幅度的任何系統(tǒng)之中。
評(píng)論