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频率测量误差计算公式

发布时间:2020-10-30 18:14 作者:人生就是博尊龙

  误差向量幅度(EVM):误差向量(包括幅度和相位的矢量)是在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差。Error Vector Magnitude

  EVM是衡量一个RF系统总体质量指标,定义为信号星座图上测量信号与理想信号之间的误差,它用来表示发射器的调制精度,调制解调器,PA,混频器,TRANISVER等对它都会有影响。

  EVM是表征调制质量的指标,是实际信号矢量减去理想信号矢量得到的新矢量的幅度比上理想信号矢量的幅度的比值,spec规定不超过20%。

  GMSK调制是恒包络的,在星座图上是个圈圈,所以不存在矢量的误差,而用频偏相偏表示调制质量,但是qpsk,8psk等调制方式非恒包络调制就要考察EVM了。

  补充12楼的一点,但凡是高于BPSK的相位调制,就要考察EVM的,除了QPSK,8PSK,还有QAM(16QAM,32QAM等等)。对于GMSK调制,其本质是2FSK,不测EVM,因为从实质上讲,其EVM也就是幅度误差。

  EVM是反映调制频率、相位和幅度误差的综合指标,gsm的GMSK是横幅调制,所以只用频率误差和相位误差表征。EVM就是误差矢量模,其中包含幅度误差和相位误差,是误差矢量的RMS幅度与最大符号幅度之比,并以百分比来表示,是I/Q星座图中被检测的世纪信号与理想信号间的差距。

  由于一般射频接收机最后一级输出电路是I/Q正交解调器,其输出是两路正交基频信号,要测其输出信噪比比较难,所以改测EVM,SNR=-20logEVM。

  EVM的产生通常源于发射电路上的噪音和电路中的非线性失真。具体如PA的非线性引起幅度误差,VCO的不理想引起相位误差。

  EVM就是误差矢量模,其数值等于误差矢量幅度与最大符号幅度之比(取百分数),反应实际信号与理想信号之间的差别;EVM主要包括两个方面的内容:幅度误差---主要造成原因,放大器等的非线性失真;相位误差---主要造成原因振荡器等的不理想。

  测试原因是因为一般射频接收机最后一级电路是I/Q正交解调电路,其信噪比不好测试,所以改测EVM,SNR=-20logEVM。

  EVM是矢量调制误差,只要是数值调制的射频信号都会测试这个参数。其实分解下来,EVM有:

  1、当然因为数值调制信号有PAR分均比这个概念,所以当射频通道被压缩时,EVM会恶化。所以肯定和线、EVM受调制器的SNR影响,受LO的相噪影响

  3、需要说一点的,可能大家没有接触过CFR削波这个概念,做基站都明白,削波系数直接影响EVM

  数字信号频带传输是把基带信号在发送端先经过调制后,送到线路上传输,再在接收端进行相应解调后恢复出原来的基带信号。在这个过程中调制器产生的调制误差、射频器件质量、锁相环(PLL)噪声、PA失真效应、热噪声以及调制器设计等都会产生误差矢量(EVM)。EVM会对调制信号的质量都产生很大的影响,因此调制质量测试项目是射频测试中重要的组成部分之一。

  一般对调制质量有两种衡量方法:波形质量Rho(CDMA2000)和误差矢量幅度EVM(TD-SCDMA和WCDMA)。波形质量是通过计算相关度的方法衡量整个信号由于调制误差引起的能量损失;误差矢量幅度(EVM)则通过测量误差矢量反映调制质量。

  由于EVM是衡量总体调制质量,因此还需进行峰值码域误差测量(PCDE-Peak Code Domain Error)来进一步分析影响调制质量的因素。本期结合实际测试案例来谈谈TD-SCDMA的EVM测试。

  EVM(Error Vector Magnitude)是指测量波形与理想波形之间的矢量差。两个调制波都通过滚降系数α=0.22,带宽为1.28Mhz的匹配根升余弦滤波器后,进一步通过选择频率、绝对相位、绝对幅度及码片时钟定时进行调制,使误差向量最小。

  调制信号可以表示为一个同相(I)分量与一个正交(Q)分量的矢量和,映射到星座图上如下图1所示。在星座图上EVM直接表现为星座点的发散程度,如图2所示。

  根据3GPP TS 34.122 中的 5.7.1的测试要求,EVM 定义为误差向量平均功率与参考信号平均功率之比的平方根,用百分数表示。测量间隔为一个时隙。测试UE的误差矢量幅度不超过17.5%,以避免超过指标要求的EVM增加本信道上行链路的发射误差。我们可按照下图3所示搭建测试平台并按测试步骤进行测试。

  1) 设置UE的输出功率达到最大;2) 测试EVM;3) 降低UE的功率为 -20 —— -19dBm之间;

  包络分析技术是轴承早期故障检测和诊断领域的一种非常有效的信号分析技术。这种技术最早由Mechanical Technology 公司于 1970 年代提出,最初叫做高频共振技术。由于这种技术非常有效,很快就获得了广泛的使用。...

  包络分析技术是轴承早期故障检测和诊断领域的一种非常有效的信号分析技术。这种技术最早由Mechanical Technology 公司于 1970 年代提出,最初叫做高频共振技术。由于这种技术非常有效,很快就获得了广泛的使用。这种技术还被称作幅度解调技术、解调共振分析技术、窄带包络分析技术和包络分析技术。

  简单的说,当轴承内部工作面出现剥离等缺陷时,运动表面与缺陷部位相互碰撞产生冲击振动。这种冲击振动与正常情况下轴承的振动不同,持续时间非常的短,但是具有非常宽的频谱范围,可以激起轴承各部分的共振。由于轴承中运动部件旋转运行会周期性的通过故障点,因此激发出的轴承共振通常具有一定的周期性,并且不同故障类型对应的周期性是不同的。因此,根据探测这种高频共振的重复频率,我们可以获知当前轴承的故障类型。这也就是包络分析技术的基本原理。下面就来讲一讲如何确定轴承各种故障类型的特征频率。

  下图给出的是一个典型的滚动轴承。与轴承故障特征频率相关的几何参数都标示在图上。

  每秒内待测信号的脉冲个数,此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长,得到的

  数字频率计数器的基本功能是测量一个频率稳定度高的频率源的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数,此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长,得到的频率值就越准确,但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短,测的频率值刷新就越快,但测得的频率精度就受影响。本数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器,被测信号可以是正弦波,方波或其它周期性变化的信号。

  2.2 基本工作原理及设计思路根据频率计设计的设计要求,我们可将整个电路系统划分为几个基本模块,各模块均有几种不同的设计方案。

  直接测频法:把被测频率信号经脉冲整形电路处理后加到闸门的一个出入端,只有在闸门开通时间T(以秒计)内,被计数的脉冲送到十进制计数器进行计数;设计数器的值为N,则可得到被测信号频率为f=N/T,经分析,本测量在低频率的相对测量误差较大,即在低频段不能满足本设计的要求。

  组合测频法:是指在高频是采用直接测频法,低频是采用直接测量周期法测信号的周期,然后换算成频率;这种方法可以在一定程度上弥补方法(1)中的不足,但是难以确定最佳分测点,且电路实现较复杂。

  倍频法:是指把频率测量范围分成多个频段,使用倍频技术,根据频段设置倍频系数,将经整形的低频信号进行倍频后在进行测量,对高频段则直接进行测量。倍频法较难实现。

  等精度测频法:其实现方式可用图来说明。图中,预置门控信号是宽度为TPR的一个脉冲,CNT1和CNT2是两个可控计数器。标准频率信号从CNT1的时钟输出端CLK输入,其频率为fs,经整形后的被测信号从CNT2的时钟输入端CLK输入,设其实际频率为fx;当预置门控信号为高时,经整形后的被测信号的上升沿通过D触发器的Q端同时启动计数器CNT1和CNT2。CNT1和CNT2分别对被测信号(频率为fs)和标准频率信号(频率为fx)同时计数。当预置门信号为低时,随后而至的被测信号的上升沿将两个计数器同时关闭。设在一次预置门时间Tpr内对被测信号的计数值为Nx,对标准信号的计数值为Ns。则下式成立:

  根据以上分析,我们可知等精度测频法具有三个特点:1,相对测量误差与被测频率的高低无关;2,增大Tpr或fs可以增大Ns,减少测量误差,提高测量精度;3,测量精度与预置门宽度和标准频率有关,与被测信号的频率无关,在预置门和常规测频闸门时间相同而被测信号频率不同的情况下,等精度测量法的测量精度不变。

  上图数据产生的工作原理:fb频率是由24M400分频提供,由2个D触发器构成控制电路,在fx输入的时候,对第一个D触发器开始时Q=1,此时计数器处于计数状态,当控制循环信号来一个时钟上升沿第二个D触发器Q=D=0,由于那个1经非门得0,此时由门控制电路得到第一个触发器Q=D=0,当第一个D触发器由1变为0时,两计数器停止计数,此信号经后一个非门得到一个上升沿,在上升沿时两个数所存到buffer中,在接下来的高电平时,两计数器清零。由D触发器的性质得:第二个触发器瞬间被置位为1,从而反馈到上一个触发器使其Q=D=1,从而让两计数器又开始计数,当控制信号再来下一个时钟上升沿的时候,又对上第一个D触发器置位是0,而两个计数器还在计数,当fx得时钟上升沿刚好来的时候与fb刚好,此时计数完成,而对计数器清零则延时一段时间再清,从而避免数据丢失,这样在门控信号的作用下,计数器循环计数。

  计数模块在闸门时间内对被测信号进行计数, 并根据被测输入信号的频率范围自动切换量程, 控制小数点显示位置。

  图2给出了系统的工作时序。CLK是由脉冲发生器产生的频率为1Hz的标准时钟信号,当测频控制信号发生器TESTCTL的TSTEN端为高电平时允许计数、低电平时停止计数,在停止计数期间,测频控制信号发生器TESTCTL的Load端产生一个上升沿,将计数器在前1s的计数值锁存进32b锁存器REG32B中,并由8个7段译码器将计数结果译出稳定显示。锁存信号之后经过半个CLK周期,测频控制信号发生器TESTCTL的CLR_CNT端产生一个上升沿,对计数器进行清零。为下1s的计数操作做准备。

  为了产生这个时序图,首先有一个D触发器构成二分频器,在每次时钟CLK的上升沿到来使其值翻转。D触发器的输出高电平正好是1s,因此可以作为测频控制信号发生器TESTCTL的TSTEN端,用来控制计数。而Load信号正好是TSTEN端信号的翻转。在计数结束后半个CLK周期,CLK与TSTEN都为低电平,这时CLR_CNT产生一个上升沿作为清零信号。

  我们利用EDA 工具MAX+PLUS II对VHDL 的源程序进行编译,适配,优化,逻辑总和,自动地把VHDL 描述转变成门级电路,进而完成电路分析,纠错和验证,自动布局布线,仿真等各项测试工作,仿线 所示。

  ,因为在闸门开始的时间内,计数不一定就开始了。例如测频方法,在低频时相对

  就大了。虽然有高频测频低频测周的说法,但难以确定一个界限。因此要找一个一劳永逸的

  之前讲到的测周测频存在+1误差,因为在闸门开始的时间内,计数不一定就开始了。例如测频方法,在低频时相对误差就大了。虽然有高频测频低频测周的说法,但难以确定一个界限。因此要找一个一劳永逸的频率算法。

  等精度频率测量可以满足需要。它最大的特点在于,闸门时间永远是被测信号周期的整数倍。也就是说,当闸门使能时,实际闸门并未开始,而是要等到被测信号的上升沿到来之时,两个计数器才同时开始计数。闸门关闭也是要等到信号上升沿到来才真正的关闭。下面这个时序图(摘自百度文库)很好的说明这点。

  这种计数便能消除+1误差。所谓等精度,就是说相对误差和频率本身没有关系,无所谓高低频的顾虑。误差取决于标准信号,可以用锁相环产生。要进一步减少误差,应该提高标准信号的频率,使计数值增大。

  今天又看了一遍等精度测量的原理,觉得之前很多都理解的不到位,上面的代码也修改了一番。

  有段话说的好:等精度测频能够在整个频域内保持恒定的精度。当然,这不是说等精度测频没有误差,而是由于误差恒定,不催被测信号频率变化而变化,所以方便了频率补偿,有助于提高精度。这个恒定的误差只限于标准信号频率上。

  ,得到一系列x1,x2,…,xnx_1, x_2, …,x_nx1​,x2​,…,xn​...

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  注:以前在**负责激光测速频率信号采集相关研究,今日整理资料时看到,近乎遗忘,共享了~ -------------------------------------------------------------------------------...数字

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