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《哈尔滨工业大学》 2010年
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多频正弦信号相位谱的频域对准研究

时远海  
【摘要】:伴随着测量仪器的发展,现在我们不仅能够精确的测得宽带微波信号的幅度谱,同样能够精确的测得其相位谱。尽管精确的测量宽带信号的幅度谱并不新鲜,但是精确的测量其相应的相位谱却面临着种种挑战。在实际测量中,频谱是在有限的时窗中获得的。对于一个周期信号而言,频谱的幅度信息与时窗的位置无关,因此可以将不同时刻测量的结果直接进行比较。然而,频谱的相位信息却与时窗位置相关,这就使得同一个波形不同时刻测得的相位谱是不同的。由此可见,比较不同时窗下测量的多个相位谱是困难的,将多次测量的结果合并建立模型更是具有挑战性的。 精确的宽带矢量信号分析需要三个必要条件:高动态范围的测量仪器,精确的校准方法以及可行的相位分析方法。 首先,本文介绍了一些已经提出的相位分析方法,它们都可以用来对准相位谱以便多次测量有效的比较和建模。然后,我们对目前存在的几种频域对准算法做了详细的研究,并以运行时间和内存占用空间为参考标准对这几种方法的性能进行了分析比较。在对多频正弦信号频域对准算法的深入理解的基础上,本文提出了一种新的改进的频域对准算法——基于线性相位的频域对准算法。有效的解决了以往频域对准算法处理相位从-180度到180度跳变时存在的困难,同时我们验证了该新方法的正确性和通用性。接下来,我们讨论了频域对准算法用于二端口网络的测量,给出了求解放大器对输入信号产生的线性相位延时和高阶相位失真的方法。最后,我们以一些实验来检验基于线性相位的频域对准算法。我们利用该新方法分析了矢量信号源的频谱信息;通过对反相放大器进行性能表征证实了该新方法较以往频域对准算法的优势;并且利用该新方法获得了矢量信号源不同时刻发射信号的实际初相位。 通过本文的研究工作,相位分析方法得以发展,一种简单易行并且有效的相位分析方法被提出。这些工作将对下一代宽带高速率系统的发展做出积极贡献。
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