RF 至位解决方案可为材料分析应用提供精密的相位和幅度数
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表1. 接收器子系统各组件的输入和输出电压电平
| RF 输入 | ADL5380 输出 本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/201702/338426.htm | AD7903 输入 | |
| (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 |
接收器子系统误差校准
接收器子系统有三个主要误差源：失调、增益和相位。
I 和Q 通道的各个差分直流幅度与RF 和LO 信号的相对相位存在 正弦关系。因此，I 和Q 通道的理想直流幅度可以通过以下方式计算得到：
随着相位移过极化坐标，理想状况下，有些位置会产生相同的电 压。例如，I（余弦）通道上的电压应与+90°或–90°相移相同。然而，对于本应产生相同直流幅度的输入相位，恒定相移误差（不受RF 和LO 的相对相位影响）会导致子系统通道产生不同结果。这种情况如图6 和图7 所示，其中，当输入应为0 V 时，结果产生了两个不同的输出码。这种情况下，–37°的相移远远大于含有锁相环的真实系统的预期值。结果，+90°实际上表现为+53°，–90°表现为–127°。
通过10 个步骤从–180°到+180°收集结果，其中，未校正数据产生图6 和图7 所示椭圆形。通过确定系统中的额外相移量，可以解决该误差问题。表2 显示，系统相移误差在整个传递函数范围内都是恒定不变的。
表2. 接收器子系统在0-dBm RF 输入幅度条件下的实测相移小结
| 输入相位 RF至LO | 平均I 通道输出代码 | 平均Q 通道输出代码 | I 通道电压 | Q 通道电压 | 实测相位 | 实测接收器 |
子系统相移 | ||||||
| –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° |
系统相位误差校准
对于图5 所示系统，当步长为10°时，平均实测相移误差为–37.32°。 在已知该额外相移时，可以算出经调整的子系统直流电压。变量 ϕPHASE_SHIFT 定义为观测到的额外系统相移的平均值。相位补偿信 号链中产生的直流电压可以计算如下：
对于给定的相位设置，等式5 和等式6 提供了目标输入电压。现在，子系统已线性化，可以校正失调误差和增益误差了。图6 和图7 中同时显示了线性化的I 和Q 通道结果。对数据集进行线性回归计算，结果将产生图中所示最优拟合线。该拟合线为各个转换信号链的实测子系统传递函数。
图6. 线性化的I 通道结果
图7. 线性化的Q 通道结果
系统O_set 误差和增益误差校准
接收器子系统中各信号链的理想失调应为0 LSB，但是，对于I通道和Q 通道，实测失调分别为–12.546 LSB 和_22.599 LSB。最优拟合线的斜率代表子系统的斜率。理想子系统斜率可计算如下：
图6 和图7 中的结果表明，I 通道和Q 通道的实测斜率分别为6315.5 和6273.1。为了校正系统增益误差，必须调整这些斜率。校正增益误差和失调误差可以确保，利用等式1 计算得到的信号幅度与理想信号幅度相匹配。失调校正与实测失调误差正好相反：
要计算各子系统信号链的感知模拟输入电压，则须在I 通道和Q通道上使用等式11。利用这些完全调整过的I 通道和Q 通道电压来计算以各直流信号幅度定义的RF 信号幅度。要评估整个校准程序的精度，可以把收集到的结果转换成理想子系统电压，后者产生于调解器输出端，假设条件是不存在相移误差。这可以通过以下方式实现：用前面计算得到的平均直流幅度乘以每次试验的实测相位正弦分数（除掉其中计算得到的相移误差）。计算过程如下：
ϕ 相移为前面计算得到的相位误差，平均校准后幅度为来自等式1 的 直流幅度结果，已经过失调误差和增益误差补偿。表3 所示为在0 dBm RF 输入幅度条件下，各目标相位输入的校准程序的结果。等式12 和等式13 计算得到的校正因子将集成到旨在以此处所示方式检测相位和幅度的任何系统之中。
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