一种低峰均功率比的数字梳状谱模块设计
电子技术应用
秘志贺，郑宏斌
中国电子科技集团公司第十三研究所
摘要： 为了提高多通道接收机的通道间误差校准效率，设计并实现了一种低峰均功率比的数字梳状谱校准源模块。该模块基于FPGA+DAC的硬件结构，采用软件DDS原理方式来产生梳状谱信号。为了降低梳状谱信号的峰均功率比，利用遗传算法对信号的各个子载波的初始相位进行了优化，计算出一组优于代数次优解的初始相位组合，将峰均功率比从次优解的4.98 dB降低到了3.98 dB，同时提高了梳状谱信号的子载波功率和带外杂散抑制，优化了梳状谱模块的信号质量。该模块在梳状谱信号输出范围170 MHz~230 MHz，频谱间隔1 MHz情况下，子载波功率为-35.5 dBm，带外杂散抑制为64 dBc，完全满足校准源指标要求。
中圖分類號(hào)：TN79 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234500
中文引用格式： 秘志賀，鄭宏斌. 一種低峰均功率比的數(shù)字梳狀譜模塊設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(5)：13-18.
英文引用格式： Mi Zhihe，Zheng Hongbin. Design of a digital comb spectrum module with low peak to average power ratio[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(5)：13-18.
中文引用格式： 秘志賀，鄭宏斌. 一種低峰均功率比的數(shù)字梳狀譜模塊設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(5)：13-18.
英文引用格式： Mi Zhihe，Zheng Hongbin. Design of a digital comb spectrum module with low peak to average power ratio[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(5)：13-18.
Design of a digital comb spectrum module with low peak to average power ratio
Mi Zhihe，Zheng Hongbin
The 13th Research Institute， CETC
Abstract： In order to improve the calibration efficiency of inter-channel error of multi-channel receiver，a digital comb spectrum calibration source module with low peak to average power ratio(PAPR) is designed and implemented. This module is based on the hardware structure of FPGA+DAC and uses the DDS principle to generate comb spectrum signal. In order to reduce the PAPR of the comb spectrum signal, the genetic algorithm is used to optimize the initial phase of each subcarrier of the signal, and a group of initial phase combination which is better than the algebraic suboptimal solution is calculated. The PAPR is reduced from 4.98 dB of the suboptimal solution to 3.98 dB, and the subcarrier power and outside pass-band spur suppression of the comb spectrum signal are improved, optimizing the signal quality of the comb spectrum module. When the output range of the comb spectrum signal is170 MHz ~230 MHz with the spectrum interval of 1 MHz, the subcarrier power is -35.5 dBm and the outside pass-band spur suppression is 64 dBc, which fully meets the requirements of the calibration source.
Key words : comb spectrum；genetic algorithm；peak to average power ratio；FPGA
引言
多通道機(jī)接收機(jī)常常采用微波校正源對(duì)接收機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)以消除通道間的相位和幅度等誤差。常用的校準(zhǔn)信號(hào)形式有單載波、梳狀譜等[1]，單載波形式的校正源在同一時(shí)刻只能輸出一個(gè)頻率點(diǎn)，這使得多通道接收機(jī)的校正時(shí)間較長(zhǎng)，影響接收機(jī)的工作實(shí)時(shí)性[2]。為了縮短接收機(jī)通道校準(zhǔn)的時(shí)間，提高接收機(jī)的工作效率，可以采用梳狀譜形式的校正源，可以同時(shí)輸出多根譜線，大大提高校準(zhǔn)效率。
經(jīng)典的梳狀譜發(fā)生器一般以阻容等非線性器件為基礎(chǔ)，利用非線性特性實(shí)現(xiàn)一定周期的脈沖信號(hào)輸出從而獲得各次諧波的梳狀譜信號(hào)[3]。但基于常規(guī)的非線性模擬器件難以做到高平坦度、窄步進(jìn)等指標(biāo)，且具有調(diào)試復(fù)雜、移植性差、頻譜間隔不可調(diào)等缺點(diǎn)[4]。相比基于軟件無線電形式的數(shù)字梳狀譜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能夠通過軟件方便靈活地對(duì)譜線數(shù)量和譜線間隔等進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)需求生成譜線，更容易滿足指標(biāo)要求。
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作者信息：
秘志賀，鄭宏斌
（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所，河北 石家莊 050051）
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