CN102246053A - 射频（rf）信号发生器及提供用于测试多个rf信号接收器的测试信号的方法 - Google Patents

Abstract

用于允许在多个被测设备(DUT)之间共享多个测试信号发生器的测试信号接口和方法。多个测试信号发生器产生的数字基带测试信号被组合且转换成基带模拟信号，该基带模拟信号用于转换成射频(RF)信号以用于测试多个DUT。

Description

射频(RF)信号发生器及提供用于测试多个RF信号接收器的测试信号的方法

技术领域

本发明涉及用于测试多个射频(RF)信号接收器的系统和方法，且更具体而言，涉及使用共享RF信号发生器测试多个RF信号接收器。

背景技术

例如全球卫星定位(GPS)信号接收器的只接收RF信号的系统的制造测试通常通过使用在多个被测设备(DUT)中共享的单个RF信号源实现。一般地，这容易完成，因为信号源典型地仅需要提供连续信号，而这还具有减小成本的优势。

参考图1，这种测试实现方式使用公共RF信号源12，该信号源12根据提供哪个输入信号13接收一个或多个控制信号11。这种信号13被提供到1:N(例如1:4)功分器14，该功分器14在其多个输出信号15a、15b、15c、15d之间划分信号13(按信号功率)，每个输出信号用作用于相应DUT 16a、16b、16c、16d的测试信号。如本领域技术人员容易意识到的，这种功分器14在本领域中是公知的且可以使用几乎任意数目的输出信号端口实现，或备选地通过级联具有较少信号端口的多个功分器实现，使得根据公知技术，上游功分器的输出端口为下游功分器的输入端口提供信号。因此，使用单个RF信号源12可以测试几乎任意数目的DUT 16。

然而，尤其当数目不断增加的DTU需要被测试时，这种类型的测试实现方式具有与馈入DUT 16的不同信号15之间的相互功率差异相关的很多问题。换句话说，确保每个DUT 16接收与每个其他DUT具有相同功率的信号并不是件小事。例如，由于在功分器14内实现到其输出信号端口14a、14b、14c、14d的功率划分之间的差异，功分器14将不为每个信号15提供相同功率等级。另外，提供测试信号15的线缆的制造容差和不同长度将在信号15之间引入进一步的功率差异。因此，为了确保在DUT 16处有相同的信号等级，需要使用且外部地控制可调节信号衰减器(未示出)。由于所需的外部控制以及每个信号路径的校准(例如，线缆加上衰减器)，这增加了系统成本且使得测试变复杂。而且，如果每个衰减器在特征信号阻抗方面并不完美匹配，则信号反射可以导致信号15的功率等级之间的进一步差异。

在测试GPS信号接收器的情况中，信号源12正常情况下将是单信道GPS信号发生器。通常，它仅希望测试每个DUT 16的信噪比(SNR)，由此有效地测试接收器的噪声指数。(如果使用多信道GPS信号发生器，将利用多个信号载波测试载波噪声比(CNR)。)如果噪声指数足够低且DUT可以在给定SNR(或CNR)看到卫星信号，则它是确保锁定卫星的信号的数字信号处理。因为数字信号处理由信号处理芯片的供应商测试(且因此应当假设正确工作)，它通常是足够的。

另一方面，如果希望测试GPS位置锁定，位于测试设施的顶上的天线可以用于接收和向DUT 16传递实际的GPS信号。然而，因为以这种方式接收的GPS信号例如将随着气候条件变化，这不能被认为是用于测试噪声指数的可靠信号源，因为用于给定卫星信号的输入信号等级并不被很好地限定。因此，这通常仅在确定地理位置的能力，即获得卫星锁定的测试中有用。

备选地，可以使用多信道GPS信号发生器(例如4个信道或更多)以提供DUT 16可以锁定精确信号。然而，常规多信道GPS信号发生器比单个信道发生器更加昂贵，由此限制了其对于其中必须测试GPS信号的可重复锁定的更昂贵的制造需求的用途。

发明内容

根据本发明，提供用于允许在多个被测设备(DUT)之间共享多个测试信号发生器的测试信号接口和方法。多个测试信号发生器产生的数字基带测试信号组合且转换成基带模拟信号，该基带模拟信号用于转换成射频(RF)信号以用于测试多个DUT。

根据目前要求的本发明的一个实施例，用于提供在测试多个RF信号接收器中使用的测试信号的射频(RF)信号发生器包括：

信号发生器电路，通过提供对应于第一多个数字基带信号的组合的模拟基带信号，响应第一多个数字基带信号以及多个数字增益控制信号；以及

频率变换电路，耦合到信号发生器电路，且通过提供对应于第一多个数字基带信号的组合的RF信号，响应模拟基带信号。

根据目前要求的本发明的另一实施例，用于提供在测试多个数据信号接收器中使用的测试数据信号的模拟数据信号发生器包括：

多个数字信号发生器电路，通过提供第一多个数字基带信号，响应多个数字代码信号；

多个数字增益控制电路，耦合到多个数字信号发生器电路，且通过提供第二数字基带信号，响应第一多个数字基带信号和多个数字增益控制信号，其中第一和第二多个数字基带信号的相应相关的数字基带信号的比对应于多个数字增益控制信号中的相应一个；

数字信号组合电路，耦合到多个数字增益控制电路且通过提供与第二多个数字基带信号相关的数字组合信号，响应第二多个数字基带信号；以及

数模转换器(DAC)电路，耦合到数字信号组合电路且通过提供与数字代码信号的组合相关的模拟基带信号，响应数字组合信号。

根据目前要求的本发明的另一实施，用于提供用于测试多个数据信号接收器的测试数据信号的方法包括：

接收第一多个数字代码且通过提供第一多个数字基带信号对其做出响应，该第一多个数字基带信号其中每一个与第一多个数字代码的相应一个相关；

接收第一多个数字基带信号和多个数字增益控制信号，且通过提供第二多个数字基带信号对其做出响应，其中第一和第二多个数字基带信号中的相应相关数字基带信号的比对应于多个数字增益控制信号中的相应一个；

组合第二多个数字基带信号以提供与第二多个数字基带信号相关的数字组合信号；以及

将数字组合信号转换成一个或多个RF信号，其中一个或多个RF信号中的每一个包括与第一多个数字代码相关的多个RF信号分量；

使用多个数字信号接收器中的每一个，将一个或多个RF信号中的相应一个转换成与数字组合信号相关的一个或多个转换的数字基带信号中的相应一个；以及

使用多个数字信号接收器中的每一个，解码一个或多个转换的数字基带信号中的相应一个以恢复第一多个数字代码中的相应一个。

附图说明

图1是用于以单一RF信号源测试多个DUT的常规测试系统的框图。

图2是根据本发明的一个实施例，使用用于为多个DUT提供测试信号的共享RF信号发生器的测试系统的框图。

图3是图2的测试系统的示例性信号功率等级和信号路径衰减值的表格。

图4是根据本发明的一个实施例，使用用于测试多个DUT的测试信号源的测试系统的框图。

图5是图2的数字信号发生器的示例性实施例的示意图。

图6是图1的DUT的示例性实施例的框图。

图7是DUT内的接收器的示例性实施例的框图。

具体实施方式

下面的详细描述是参考附图的本发明的示例性实施例。这种描述旨在说明而非限制本发明的范围。这种实施例被足够详细地描述以使得本领域技术人员能够实践本发明，且应当理解可以以一些变型实践其他实施例而不偏离本发明的精神或范围。

贯穿本说明书，当在上下文中没有明确的相反指示的情况下，应当理解，描述的各个电路元件在数量上可以是单数或复数。例如，术语“电路”和“电路系统”可以包括单个组件或多个组件，这些组件可以是有源和/或无源的且连接或耦合在一起(例如，作为一个或多个集成电路芯片)以提供描述的功能。另外，术语“信号”可以表示一个或多个电流、一个或多个电压或数据信号。在附图中，相似或相关的元件具有相似或相关的字母、数字或字母数字指示符。而且，尽管在使用分立电子电路(优选地，以一个或多个集成电路芯片的形式)的实施方式的语境中讨论了本发明，取决于要处理的信号频率或数据速率，这种电路的任意部分的功能备选地可以使用一个或多个适当编程的处理器实现。

典型的GPS信号接收器接收包含用于对接收器“可见”的所有卫星的功率和数据的组合信号，且可以基于系统中每个卫星使用的不同代码识别每个独立卫星及其时序和功率(即，CNR)。多信道GPS信号发生器典型地能够以高精度独立控制每个仿真的卫星信号的功率等级，例如，以0.1dB的功率分辨率。因为每个信号源于一个基带信号且所有这种基带信号然后组合成在频率中被上变换的复合信号(包括所有卫星信号)，各个卫星信号的相对功率等级可以十分精确，因为它们在数字域中被控制。

参考图2，根据目前要求的本发明的一个实施例的用于使用RF信号发生器来提供用于测试多个DUT的测试信号的测试系统包括：包含多个数字代码源104(例如，GPS信号代码)的测试信号源102、多个数字信号发生器106(例如，GPS信号发生器)、多个信号增益控制电路108、多个增益控制信号源110、信号组合电路112和数模转换(DAC)电路114，所有这些组件基本如所示地互连(用于该示例目的，“多个”为4个)。每个数字信号发生器106a、106b、106c、106d根据来自其数字代码源104a、104b、104c、104d的相应数字代码信号105a、105b、105c、105d提供相应数字基带信号107a、107b、107c、107d。这些信号107a、107b、107c、107d中的每一个具有根据来自其相关增益控制信号源110a、110b、110c、110d的相应增益控制信号111a、111b、111c、111d通过其相应增益控制电路108a、108b、108c、108d设置的信号等级(例如，功率)。所得的相应增益控制信号109a、109b、109c、109d在信号组合电路112中组合(例如，相加)。所得的组合信号113被DAC 114转换成相应的模拟信号115。

该模拟信号115在通过本地振荡器(例如，压控振荡器)118提供的RF信号119驱动的信号混频器116中在频率中上变换。(根据公知技术，混频器116可以是正交信号混频器，其中模拟基带信号115与来自本地振荡器118的正交振荡器信号119混合，不过也可以使用其他公知的频率上变换技术。)所得的调制RF信号117使用放大器电路120放大，该放大器电路120可以具有根据一个或多个增益控制信号121a控制的信号增益以产生增益受控的RF信号121b。该RF信号121b可以被提供到功分器122，该功分器122提供适于测试多个DTU 16(图1)的多个基本相等(在功率方面)的RF信号123a，...，123n。

使用这种测试信号发生器102，当用作GPS信号测试源时，可以在数字域中控制每个独立卫星信号功率。使用在多个测试信号123a中分裂的来自该多信道信号发生器102的信号功率，每个独立DUT可以寻找不同的卫星信号，每个卫星信号可以具有独立控制的相对功率。这允许每个卫星信号被特定DUT接收以具有所需的信号功率。

参考图3，如果可以在4个DUT之间共享信号发生器102，则增益受控信号109a、109b、109c、109d可以被独立控制功率以确保RF测试信号123中的每个相应信号分量具有适当的功率等级以补偿信号路径损耗上的差异。例如，如果DUT1、DUT2、DUT3和DUT4分别具有7.0、7.5、8.0和7.5dB的信号路径损耗，且希望每个DUT接收-145.0dBm的信号功率，则增益控制信号111a、111b、111c、111d可以被设置为确立增益受控信号109a、109b、109c、109d的功率等级，使得其在RF测试信号123中的相应信号分量分别具有-138.0、-137.5、-137.0和-137.5dBm的功率等级。

容易意识到，这允许各个测试信号109a、109b、109c、109d的功率设置在为各个DUT提供用于各个信号路径内不同损耗的补偿的级别。因此，对于每个独立源信号109a、109b、109c、109d，只需要例如经由增益控制信号111a、111b、111c、111d确定每个DUT的独立信号路径损耗以确定必要的调节。

而且，如果数字信号源104提供真正的卫星数据和位置信息，可以对每个DUT执行锁定测试。尽管由于每个DUT看到的功率等级稍微不同，锁定时间可以在不同DUT之间变化，且比简单SNR测试花费更长的时间，这种测试可以作为同一测试的一部分并行地执行。另外，因为卫星在实际使用时并不是真正静止的，将需要用于各个数据信号源104和数字信号发生器106的各个时钟信号或时钟信号控制(例如，通过跳跃时钟周期或引入用于所选时钟信号的信号延时来仿真卫星运动)来精确测试DUT的实际锁定能力。然而，如果仅必须针对从相对于其它卫星信号不被测试的意义上来讲可以是静止的各个卫星信号进行测试，则可以使用单个系统时钟。

备选地，尽管功分器122一般提供额定相等的功率分割，可以在不同相对信号功率测试DUT。如前面所讨论，一旦获知针对每个DUT的信号路径损耗，增益控制电路108可以被控制，使得每个独立增益受控信号109a、109b、109c、109d具有彼此不同的信号功率。使用增益控制信号111a、111b、111c、111d的动态控制，可以为GPS信号分量其中每一个在每个DUT内形成多个测量，由此每个GPS信号的数据可以被测量且插值以确定给定输入信号等级的估计的CNR。进一步备选地，利用不同功率等级的不同的GPS信号，可以确定GPS信号其中哪个可以被接收且哪个不能被接收，由此允许从一些信号而不能从其他信号测量SNR，由此提供接收器噪声指数的估计。

参考图4，根据本发明的一个实施例，使用测试信号源测试多个DUT可以按照如下的描述实现。测试信号源102可以被从控制器200(例如，如在此讨论的，编程为提供必备代码、数据、控制信号和时序信号的一个或多个个人计算机)提供其数字代码信号105及其增益控制信号111。如上面所讨论，所得的模拟信号115在通过本地振荡器信号119驱动的混频器116中被频率上变换。本地振荡器118还可以从控制器200接收一个或多个控制信号201。所得的调制RF信号117根据一个或多个增益控制信号121a(也从控制器200接收)被放大器电路120放大以产生经由功分器122分配的RF信号121b。

每个分配的信号123a，...，123n被相应DUT 16a，...，16n接收，每个DUT通过来自控制器200的一个或多个相应控制信号223a，...，223n控制。根据这些控制信号223a，...，223n(下面更详细地讨论)，每个DUT 16a，...，16n提供包含原始发射信息(例如GPS信号信息)的相应的恢复数据信号17a，...17n。

参考图5，数字信号发生器106可以如所示实现以进行操作。发射的信号信息(例如GPS数据205a)调制信号代码105a(例如，根据公知技术的伪随机代码)，由此产生编码的信号107a以用于发射。如上面所讨论，该信号107a与遵循根据增益控制信号111(图2)的级别设置的剩余编码信号107b、107c，...组合且转换成模拟信号115。

参考图6，DUT 16中的每一个可以实现为包括(尤其是用于执行附加功能的元件或设备)基本如所示地互连的信号混频器212、本地RF信号源214、模数转换器(ADC)216、多个接收器电路218a，...218m以及输出信号路由器(例如，复用器)220。使用来自本地源214的RF信号215，输入RF信号123a在混频器212中被频率下变换。所得的模拟基带信号213通过ADC 216被变换成数字信号217，其用于被接收器电路218a，...，218m(下面更详细讨论)中的每一个接收和处理。所得的恢复数据信号219a，...，219m通过信号路由器220被路由(例如，复用)以提供输出数据信号17a。来自控制器(图4)的控制信号223a包括用于控制各个接收器电路218a，...，218m和信号路由器220的相应的控制信号223aa，...，223am，223az。

参考图7，接收器电路218a，...，218m的示例性实施例包括基本如图所示地互连的锁相环(PLL)236、代码锁定电路238以及信号相关器240。来自ADC 216(图6)的输入数字信号217驱动用作时钟或代码恢复电路的PLL电路236以产生对应于原始数字代码105a的恢复的代码信号237c以及对应于原始数据信号205a(图5)的恢复数据信号237d。代码锁定电路238根据控制数据223aa使用恢复的代码信号237c来相位锁定其期望的数字代码223aa。所得的相位锁定的期望代码信号239根据已知技术与恢复的数据信号237d相关以产生恢复的数据219a(图6)。

本领域技术人员容易意识到，尽管主要在GPS信号测试的环境中描述本发明，根据此处描述的系统和技术，通过控制每个独立数据流的功率且测量每个数据流的误码率(BER)，也可以测试在单个信号中组合多个信息流的其他信号广播系统。

本领域技术人员显知本发明的结构和操作方法中的各种其他修改和备选而不偏离本发明的范围和精神。尽管结合特定优选实施例描述了本发明，应当理解，本发明不应过度地限制为这些特定实施例。旨在表明，下面的权利要求限定本发明的范围且这些权利要求的范围内的结构和方法及其等价物由此被覆盖。

Claims (19)

1.一种包括用于提供在测试多个射频(RF)信号接收器中使用的测试信号的射频信号发生器的装置，包含：

信号发生器电路，通过提供对应于第一多个数字基带信号的组合的模拟基带信号，响应所述第一多个数字基带信号以及多个数字增益控制信号；以及

频率变换电路，耦合到所述信号发生器电路，且通过提供对应于所述第一多个数字基带信号的所述组合的RF信号，响应所述模拟基带信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述信号发生器电路包含：

数字信号发生器电路，通过提供相关的第二多个数字基带信号，响应所述第一多个数字基带信号；

数字增益控制电路，耦合到所述数字信号发生器电路，且通过提供相关的第三多个数字基带信号，响应所述多个数字增益控制信号和所述第二多个数字基带信号，其中所述第二和第三多个数字基带信号中的相应相关的数字基带信号的比对应于所述多个数字增益控制信号中的相应数字增益控制信号；以及

信号变换电路，耦合到所述数字增益控制电路且通过提供所述模拟基带信号，响应所述第三多个数字基带信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述数字增益控制电路包含数字信号乘法电路，其通过提供多个数字乘积信号作为所述相关的第三多个数字基带信号，响应所述多个数字增益控制信号和所述第二多个数字基带信号。

4.根据权利要求2所述的装置，其中所述信号变换电路包含：

信号求和电路，通过提供数字求和信号，响应所述第三多个数字基带信号；以及

数模转换(DAC)电路，耦合到所述信号求和电路，且通过提供所述模拟基带信号，响应所述数字求和信号。

5.根据权利要求1所述的装置，还包含模拟放大器电路，其耦合到所述频率变换电路，且通过提供具有与所述增益控制信号相关的幅度的相应放大RF信号，响应所述RF信号和增益控制信号。

6.根据权利要求1所述的装置，还包含信号划分电路，其耦合到所述频率变换电路，且通过提供多个相应RF信号，响应所述RF信号。

7.根据权利要求1所述的装置，还包含：

模拟放大器电路，耦合到所述频率变换电路，且通过提供具有与增益控制信号相关的幅度的相应放大RF信号，响应所述增益控制信号和所述RF信号；以及

信号划分电路，耦合到所述模拟放大器电路，且通过提供多个相应RF信号，响应所述放大RF信号。

8.一种包括用于提供在测试多个数据信号接收器中使用的测试数据信号的模拟数据信号发生器的装置，包含：

多个数字信号发生器电路，通过提供第一多个数字基带信号，响应多个数字代码信号；

多个数字增益控制电路，耦合到所述多个数字信号发生器电路，且通过提供第二多个数字基带信号，响应第一多个数字基带信号和多个数字增益控制信号，其中所述第一和第二多个数字基带信号中相应相关的数字基带信号的比对应于所述多个数字增益控制信号中相应的数字增益控制信号；

数字信号组合电路，耦合到所述多个数字增益控制电路且通过提供与所述第二多个数字基带信号相关的数字组合信号，响应所述第二多个数字基带信号；以及

数模转换器(DAC)电路，耦合到所述数字信号组合电路且通过提供与所述数字代码信号的组合相关的模拟基带信号，响应所述数字组合信号。

9.根据权利要求8所述的装置，还包含频率变换电路，其耦合到所述DAC电路，且通过提供与所述数字代码信号的所述组合相关的RF信号，响应所述模拟基带信号。

10.根据权利要求9所述的装置，还包含模拟放大器电路，其耦合到所述频率变换电路，且通过提供具有与所述增益控制信号相关的幅度的相应放大RF信号，响应所述RF信号和增益控制信号。

11.根据权利要求9所述的装置，还包含信号划分电路，其耦合到所述频率变换电路，且通过提供多个相应RF信号，响应所述RF信号。

12.根据权利要求9所述的装置，还包含：

模拟放大器电路，耦合到所述频率变换电路，且通过提供具有与所述增益控制信号相关的幅度的相应放大RF信号，响应所述RF信号和增益控制信号；以及

信号划分电路，耦合到所述模拟放大器电路，且通过提供多个相应RF信号，响应所述放大RF信号。

13.一种提供用于测试多个数据信号接收器的测试数据信号的方法，包括：

接收第一多个数字代码且作为响应提供第一多个数字基带信号，该第一多个数字基带信号其中每一个与所述第一多个数字代码中相应一个相关；

接收所述第一多个数字基带信号和多个数字增益控制信号，且作为响应提供第二多个数字基带信号，其中所述第一和第二多个数字基带信号中相应相关的数字基带信号的比对应于所述多个数字增益控制信号中相应的数字增益控制信号；

组合所述第二多个数字基带信号以提供与所述第二多个数字基带信号相关的数字组合信号；以及

将所述数字组合信号转换成一个或多个RF信号，其中所述一个或多个RF信号中的每一个包括与所述第一多个数字代码相关的多个RF信号分量；

使用多个数字信号接收器中的每一个，将所述一个或多个RF信号中相应一个转换成与所述数字组合信号相关的一个或多个转换的数字基带信号中相应一个；以及

使用多个数字信号接收器中的每一个，解码所述一个或多个转换的数字基带信号中相应一个以恢复所述第一多个数字代码中的相应一个。

14.根据权利要求13所述的方法，其中：

所述第一多个数字代码中的每一个对应于多个全球定位系统(GPS)卫星中相应一个；以及

所述接收第一多个数字代码和作为响应提供第一多个数字基带信号包含提供多个GPS信号。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述接收所述第一多个数字基带信号和多个数字增益控制信号且作为响应提供第二多个数字基带信号包含：数字缩放与所述多个数字增益控制信号中相应一个相关的所述第一多个数字基带信号中的每一个。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述组合所述第二多个数字基带信号以提供与所述第二多个数字基带信号相关的数字组合信号包含：数字求和第二多个数字基带信号。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述转换所述数字组合信号为一个或多个RF信号包含：使用所述数字组合信号来频率调制发射器RF信号。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述使用多个数字信号接收器中的每一个，将所述一个或多个RF信号中相应一个转换为与所述数字组合信号相关的一个或多个转换的数字基带信号中相应一个包含：频率调制所述一个或多个RF信号中所述相应一个。

19.根据权利要求13所述的方法，其中所述使用多个数字信号接收器中的每一个，解码所述一个或多个数字基带信号中相应一个以恢复所述第一多个数字代码中的相应一个包含：将所述一个或多个数字基带信号中的相应一个与第二多个数字代码中的相应一个相关。

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