CN102170318A - 用于接收机性能测试的频谱分析算法 - Google Patents

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CN102170318A CN2011100041065A CN201110004106A CN102170318A CN 102170318 A CN102170318 A CN 102170318A CN 2011100041065 A CN2011100041065 A CN 2011100041065A CN 201110004106 A CN201110004106 A CN 201110004106A CN 102170318 A CN102170318 A CN 102170318A
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Abstract

一种用于接收机性能测试的频谱分析算法包括以下步骤：步骤1:对采集来的数据调用该算法的不同函数计算相应指标：IrrDb（）指镜像抑制比；SfdrDb（）指无杂散动态范围；SnrDb（）指信噪比；SinadDb（）指信号与噪声加失真比；ThdDb（）指总谐波失真；Enob（）指有效位；以上为ADC动态性能指标；AmpErr（）指幅度一致性误差；PhaseErr（）指相位正交性误差；以上为I路和Q路信号的正交特性指标；步骤2：求解上述指标：（1）ADC动态性能指标的具体求解方法为：（2）I路和Q路信号的正交特性指标的求解方法为：步骤3：通过在算法程序中设定有效位数，可以控制算法精度。

Description

用于接收机性能测试的频谱分析算法
技术领域
本发明涉及一种频谱分析算法,尤其涉及一种用于接收机性能测试的频谱分析算法，属于信号处理算法。
背景技术
ADC动态性能测试和IQ正交特性测试是接收机性能测试的关键指标。
目前对AD转换器动态特性测试主要有两种已成体系的标准：IEEE-1241和DYNAD。
DYNAD基于标准ADC输出信号的频域的对称性，仅研究0到                                                （为采样频率）范围频域，没有考虑实际I、Q通道的不平衡造成复数信号的频谱总会存在一定的镜像。IEEE-1241虽然考察从到
Figure 741729DEST_PATH_IMAGE001
的整个频域的性能，但和DYNAD一样都没有对信噪比（SNR）加以研究。
这两种标准都没有对具体的频谱分析方法、窗函数选择方法和不同能量谱线数量提取方法加以讨论。
至于IQ正交特性测试方法国内虽有众多研究，并没有形成有效标准。
另外，对于这些测试方案已有的讨论都没有涉及分析工具和测试精度。
发明内容
所要解决的技术问题：
针对以上不足本发明提供了一种对采集到的数据进行频谱分析，确定窗函数的选择方法，从而确定直流、信号、镜像、谐波、噪声及杂散等分量的提取方法和频谱旁瓣数量的估算方法；在整个频域完成ADC动态性能测试和IQ正交特性测试，ADC动态性能测试包含信噪比（）在内五项指标的用于接收机性能测试的频谱分析算法。
技术方案：
一种用于接收机性能测试的频谱分析算法，包括以下步骤：
步骤1: 对采集来的数据调用该算法的不同函数计算相应指标：
IrrDb（）指镜像抑制比；
SfdrDb（）指无杂散动态范围；
SnrDb（）指信噪比；
SinadDb（）指信号与噪声加失真比；
ThdDb（）指总谐波失真；
Enob（）指有效位；
以上为ADC动态性能指标；
AmpErr（）指幅度一致性误差；
PhaseErr（）指相位正交性误差；
以上为I路和Q路信号的正交特性指标；
步骤2：求解上述指标：
（1）ADC动态性能指标的具体求解方法为：
a, 根据信号幅度即ADC位数决定窗函数类型，具体为4位ADC选海明窗，6位ADC选布莱克曼窗，8～22位ADC选布莱克曼海瑞－7窗，其他位数ADC选汉宁窗；
b，对加窗后的I、Q两路数据进行复数FFT，得到复数数组的频谱；
c, 在整个频域内找出各分量的谱线集合，谱线数目均由所用的窗函数决定，具体为布莱克曼窗选分量谱线左右各3根谱线，布莱克曼海瑞－7窗选分量谱线左右各7根谱线，其他窗选分量谱线左右各2根谱线；
d, 根据定义求出各个指标：
镜像抑制比
Figure 2011100041065100002DEST_PATH_IMAGE005
；
无杂散动态范围
Figure 15902DEST_PATH_IMAGE006
；
信噪比
Figure 2011100041065100002DEST_PATH_IMAGE007
；
信号与噪声加失真比
Figure 139715DEST_PATH_IMAGE008
；
总谐波失真
Figure 2011100041065100002DEST_PATH_IMAGE009
；
有效位
Figure 987848DEST_PATH_IMAGE010
；
（2）I路和Q路信号的正交特性指标的求解方法为：
a,对I、Q两路数据直接进行实数FFT，得到两路数据的幅度谱;
b,依次求出两路幅度谱的最大值，即分别为I路、Q路信号频域最大模值，根据幅度一致性误差定义，求得I路和Q路信号的幅度一致性误差；
c，根据相位正交性误差定义，求得I路和Q路信号的相位正交性误差；
步骤3：通过在算法程序中设定有效位数，可以控制算法精度；
当待采集信号特性为16位AD、IQ两路标准正弦信号幅度一致即
Figure 2011100041065100002DEST_PATH_IMAGE013
＝0 dB且相位正交即
Figure 553007DEST_PATH_IMAGE014
＝0°时，调用该算法的结果是幅度一致性误差
Figure 796907DEST_PATH_IMAGE013
-0.007585dB、相位正交性误差
Figure 547432DEST_PATH_IMAGE014
 -0.000022°、信噪比172.342920dB、无杂散动态范围 96.498415dB、信号与噪声加失真比95.555793dB、总谐波失真-95.523528dB、有效位15.580696。
有益效果：
本发明的数据采集量N≥2K时，幅度一致性（
Figure 426340DEST_PATH_IMAGE013
）准确度0.008 dB、相位正交性（
Figure 875776DEST_PATH_IMAGE014
）准确度0.0001°、信噪比（）准确度0.18 dB、无杂散动态范围（）准确度0.000001 dB、信号与噪声加失真比（）准确度0.00001 dB、总谐波失真（）准确度0.00001 dB、有效位（）准确度0.000001 dB。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细地说明。
用于接收机性能测试的频谱分析算法包括以下步骤：
步骤1: 对采集来的数据调用该算法的不同函数计算相应指标：
IrrDb（）指镜像抑制比；
SfdrDb（）指无杂散动态范围；
SnrDb（）指信噪比；
SinadDb（）指信号与噪声加失真比；
ThdDb（）指总谐波失真；
Enob（）指有效位；
以上为ADC动态性能指标；
AmpErr（）指幅度一致性误差；
PhaseErr（）指相位正交性误差；
以上为I路和Q路信号的正交特性指标；
步骤2：求解上述指标：
（1）、ADC动态性能指标的具体求解方法为：
a, 根据信号幅度（即ADC位数）决定窗函数类型，具体为4位ADC选海明窗，6位ADC选布莱克曼窗，8～22位ADC选布莱克曼海瑞－7窗，其他位数ADC选汉宁窗；
b，对加窗后的I、Q两路数据进行复数FFT，得到复数数组的频谱；
c, 在整个频域内找出各分量的谱线集合，谱线数目均由所用的窗函数决定，具体为布莱克曼窗选分量谱线左右各3根谱线，布莱克曼海瑞－7窗选分量谱线左右各7根谱线，其他窗选分量谱线左右各2根谱线；
d, 根据定义求出各个指标：
镜像抑制比
Figure 474040DEST_PATH_IMAGE005
；
无杂散动态范围
Figure 504313DEST_PATH_IMAGE006
；
信噪比；
信号与噪声加失真比
Figure 374366DEST_PATH_IMAGE008
；
总谐波失真
Figure 239554DEST_PATH_IMAGE009
；
有效位
Figure 942193DEST_PATH_IMAGE010
。
（2）、I路和Q路信号的正交特性指标的求解方法为：
a,对I、Q两路数据直接进行实数FFT，得到两路数据的幅度谱;
b,依次求出两路幅度谱的最大值，即分别为I路、Q路信号频域最大模值，根据幅度一致性误差定义
Figure 587938DEST_PATH_IMAGE011
，求得I路和Q路信号的幅度一致性误差；
c，根据相位正交性误差定义
Figure 837654DEST_PATH_IMAGE012
，求得I路和Q路信号的相位正交性误差；
步骤3：通过在算法程序中设定有效位数，可以控制算法精度。
当待采集信号特性为16位AD、IQ两路标准正弦信号幅度一致（
Figure 885244DEST_PATH_IMAGE013
＝0 dB）且相位正交（
Figure 257320DEST_PATH_IMAGE014
＝0°）时，调用该算法的结果是幅度一致性误差
Figure 328044DEST_PATH_IMAGE013
-0.007585dB、相位正交性误差
Figure 942302DEST_PATH_IMAGE014
 -0.000022°、信噪比172.342920dB、无杂散动态范围 96.498415dB、信号与噪声加失真比95.555793dB、总谐波失真-95.523528dB、有效位15.580696。

Claims (1)

1.一种用于接收机性能测试的频谱分析算法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1: 对采集来的数据调用该算法的不同函数计算相应指标：
IrrDb（）指镜像抑制比；
SfdrDb（）指无杂散动态范围；
SnrDb（）指信噪比；
SinadDb（）指信号与噪声加失真比；
ThdDb（）指总谐波失真；
Enob（）指有效位；
以上为ADC动态性能指标；
AmpErr（）指幅度一致性误差；
PhaseErr（）指相位正交性误差；
以上为I路和Q路信号的正交特性指标；
步骤2：求解上述指标：
（1）ADC动态性能指标的具体求解方法为：
a, 根据信号幅度即ADC位数决定窗函数类型，具体为4位ADC选海明窗，6位ADC选布莱克曼窗，8～22位ADC选布莱克曼海瑞－7窗，其他位数ADC选汉宁窗；
b，对加窗后的I、Q两路数据进行复数FFT，得到复数数组的频谱；
c, 在整个频域内找出各分量的谱线集合，谱线数目均由所用的窗函数决定，具体为布莱克曼窗选分量谱线左右各3根谱线，布莱克曼海瑞－7窗选分量谱线左右各7根谱线，其他窗选分量谱线左右各2根谱线；
d, 根据定义求出各个指标：
镜像抑制比                                                
Figure 193786DEST_PATH_IMAGE001
；
无杂散动态范围
Figure 367278DEST_PATH_IMAGE002
；
信噪比
Figure 941741DEST_PATH_IMAGE003
；
信号与噪声加失真比
Figure 972014DEST_PATH_IMAGE004
；
总谐波失真
Figure 68146DEST_PATH_IMAGE005
；
有效位
Figure 576488DEST_PATH_IMAGE006
；
（2）I路和Q路信号的正交特性指标的求解方法为：
a,对I、Q两路数据直接进行实数FFT，得到两路数据的幅度谱;
b,依次求出两路幅度谱的最大值，即分别为I路、Q路信号频域最大模值，根据幅度一致性误差定义
Figure 707255DEST_PATH_IMAGE007
，求得I路和Q路信号的幅度一致性误差；
c，根据相位正交性误差定义，求得I路和Q路信号的相位正交性误差；
步骤3：通过在算法程序中设定有效位数，可以控制算法精度；
当待采集信号特性为16位AD、IQ两路标准正弦信号幅度一致即
Figure 52709DEST_PATH_IMAGE009
＝0 dB且相位正交即
Figure 302425DEST_PATH_IMAGE010
＝0°时，调用该算法的结果是幅度一致性误差
Figure 350015DEST_PATH_IMAGE009
-0.007585dB、相位正交性误差
Figure 722091DEST_PATH_IMAGE010
 -0.000022°、信噪比172.342920dB、无杂散动态范围 96.498415dB、信号与噪声加失真比95.555793dB、总谐波失真-95.523528dB、有效位15.580696。
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