CN102545893A - 具有振荡器相位去抖动的测试和测量仪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有振荡器相位去抖动的测试和测量仪器。一种测试和测量仪器，包括：振荡器，其被配置为生成周期性信号；混频器，其被配置为将输入信号与所述周期性信号进行混频以生成频移信号；触发系统，其被配置为生成触发信号；相位检测器，其被配置为感测所述触发信号与所述周期性信号之间的相位；以及控制器，其被配置为响应于所述相位而调整对所述频移信号的处理。

Description

具有振荡器相位去抖动的测试和测量仪器

技术领域

本发明涉及测试和测量仪器，并且更具体地，涉及具有振荡器相位去抖动的测试和测量仪器。

背景技术

数字示波器具有有限的输入带宽。数字化器、放大器和其他组件具有有限的带宽。因此，被采样的信号的最大输入频率可以是有限的。为了增大有效带宽，可以将输入信号分割为多个分割信号。对一个分割信号进行数字化。同时，将其他分割信号频移至处于获取电路的数字化带宽内的基带频率范围。可以通过将分割信号与由振荡器生成的周期性信号进行混频来对分割信号进行频移。然后，可以对频移后的分割信号进行数字化。然而，各个周期性信号可以引入相对于触发器的相移。

将数字化后的频移信号频移至它们的原始频率范围，并且然后将这些数字化后的频移信号与其他数字化后的信号组合，以创建输入信号的表示。周期性信号所引入的相移可以使重构信号失真。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种测试和测量仪器，其包括：振荡器，被配置为生成周期性信号；混频器，被配置为将输入信号与所述周期性信号混频以生成频移信号；

触发系统，被配置为生成触发信号；相位检测器，被配置为感测所述触发信号与所述周期性信号之间的相位；以及控制器，被配置为响应于所述相位而调整对所述频移信号的处理。

根据本发明的另一个方面，提供了一种测试和测量，其包括：将输入信号与周期性信号进行混频以生成频移信号；生成触发信号；感测所述触发信号与所述周期性信号之间的相位；以及响应于所述相位而调整对所述频移信号的处理。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的具有全通滤波器的测试和测量仪器的框图。

图2是图示了触发信号与周期性信号之间的相移的曲线图。

图3是根据本发明的实施例的测试和测量仪器的频移电路的框图。

图4是根据本发明的实施例的测试和测量仪器的另一频移电路的框图。

图5是根据本发明的实施例的测试和测量仪器的获取电路的框图。

具体实施方式

本公开描述了使用与信号处理的混合以在带宽倍增期间减小失真的测试和测量仪器的实施例。例如，如上所述，可以将相移引入到频移输入信号子带的数字化版本中。该相移是相对于触发信号的相移。被频移的分割信号内的输入信号的每个子带可以具有相对于彼此而引入的不同相移以及基带子带。当重新组合时，子带将具有该相移。如以下将更详细描述的那样，可以对该相移进行补偿。

图1是根据本发明的实施例的具有全通滤波器的测试和测量仪器的框图。该测试和测量仪器包括分割器20。该分割器20被配置为将输入信号40分割为这里由分割信号42和44表示的多个分割信号。分割器20可以是多种分割器。在一个示例中，分割器20是电阻性功率分配器。

在一个实施例中，分割器20被配置为将输入信号40分割为分割信号42和44，使得分割信号42和44的频谱是实质上相同的。实质上相同包括由分量变化引起的变化。例如，分割器20可以被设计为产生相同的分割信号42和44；然而，每个分割信号可以稍稍不同。这种分割信号42和44仍被视为实质上相同。

在另一实施例中，分割器20被配置为将输入信号21分割为具有不等频谱的分割信号42和44。如以下将描述的，每个分割信号的各个频率分量促成重构信号。然而，对于合适的重构，所有频率分量都可以但不需要经过每条路径。因此，在一个实施例中，每个分割信号42和44仅需要重构信号中将根据该分割信号而使用的输入信号40的频率分量。相应地，分割器20可以分割输入信号40，使得分割信号42和44具有所期望的频谱。

尽管已经描述了两个分割信号42和44，但是输入信号40可以被分割为任何数目的分割信号。例如，分割器20可以被配置为将输入信号40分割为四个分割信号，每一个都与不同频率子带相关联。这里仅作为示例使用两个分割信号42和44。

测试和测量仪器包括数字化器26。尽管未示出，但每个数字化器26按照需要可以具有前置放大器、衰减器、滤波器和/或模拟信道中的其他模拟电路。因此，在数字化之前可以对去到数字化器26的输入信号进行放大、衰减或用其他方式滤波。此外，数字化器26可以是可对信号进行数字化的任何各种电路。例如，数字化器26按照需要可以包括电路（诸如跟踪和保持电路、A/D转换器、解复用器电路）以对关联的输入信号进行采样。

在一条路径中，分割信号42可以被数字化器26数字化以生成数字化后的分割信号62。由于该分割信号42可以是基带信号（即，其未被频移），因此数字化后的分割信号62可以表示被信号组合器38用于将信号重新组合为重构信号64的基带分量。

在另一条路径中，将分割信号44输入至混频器24。振荡器22被配置为生成被输入至混频器24的周期性信号46。周期性信号46和分割信号44的组合可以生成频移信号48。频移信号48可以被数字化器26数字化。

在一个实施例中，数字化器26可以被配置为实质上同时对各个输入信号进行采样。然而，由于混频器24的频移，将相移引入频移信号48中。具体地，由振荡器22生成的周期性信号46可以与用于触发获取的触发输入50异步。由于周期性信号46可以与触发信号50不同步，因此周期性信号46对于触发输入50的相对相位可以随着触发事件而改变。

图2是图示触发信号与周期性信号之间的相移的曲线图。利用触发事件84来图示触发信号80。如以下将更详细描述的，触发信号80可以是从如图1所图示的触发输入50生成的信号。相对于触发信号80，图示了周期性信号82。周期性信号86上的参考点从触发信号80偏移了时间86。尽管图示了特定时间，但是由于触发信号80与周期性信号82不同步，因此时间86可以针对每个不同触发事件84而改变。相应地，被引入与周期性信号82相关联的每个分割信号中的相移将在所触发的获取之间改变。

返回参照图1，当被数字化器26数字化时，频移信号48产生数字化后的频移信号56。由周期性信号46引入的相移存在于数字化后的频移信号56中。然而，对数字化后的频移信号56的适当处理实质上可以移除相移。

例如，在该实施例中，将数字化后的频移信号56与由振荡器30表示的周期性信号进行混频。由于在此处信号被数字化，因此可以通过在适当的处理器中对数字化后的信号进行乘法来执行混频。例如，数字信号处理器（DSP）、微处理器、可编程逻辑器件或者具有适当外围器件的其他处理系统可以实现上述和其他组件（如控制器57、相位检测器34、全通滤波器36、信号组合器38等）的功能。在其他示例中，每个块可以是分立地实现的。可以实现完整集成到完全分立组件之间的任何变化。

在将数字化后的频移信号56实质上恢复至其如在分割信号44中的原始频率范围的情况下，混频器28可以输出恢复后的分割信号58。在该示例中，恢复后的分割信号58具有上述相移。然而，恢复后的分割信号58可以由全通滤波器36滤波。全通滤波器可以具有与由周期性信号46感应的相移相对的相位响应。因此，当将输出补偿的分割信号60输入至信号组合器38时，实质上可以消除补偿分割信号60与数字化后的分割信号62之间的相位差。

尽管已经描述了全通滤波器36，但是可以以其他方式实现相位校正。例如，可以对恢复后的分割信号58执行其他滤波，例如带通滤波、频谱成形滤波等。全通滤波器36的相位调整可以是这种其他滤波的一部分。在另一示例中，全通滤波器36可以是信号组合器38的一部分。如以下将更详细描述的，可以以除了对恢复后的分割信号58进行滤波以外的其他方式实现相位校正。

测试和测量仪器可以包括触发系统32。触发系统32可以被配置为响应于触发输入50而生成触发信号52。如上所述，相对于触发信号52的相移可以针对每个获取时段而不同。可以在相位检测器34中将触发信号52与数字化后的周期性信号54进行比较以生成相位信号55。例如，可测量时间或相位差的任何电路可以用作相位检测器34。在另一实施例中，相位检测器34可以被实现为控制器57和/或其他处理电路的一部分。

在另一实施例中，相位检测器34可以与测量从触发至采样时钟的时间的电路类似。与之相比，在本申请中，所测量的是从触发至周期性信号的参考点（例如，升高的零交叉）的时间。在一个示例中，这种电路使用对电容器进行充电的恒定电流源以便测量所需时间间隔。其他电路可以被设计为执行类似测量以测量时间或相位。

在一个实施例中，可以如所期望的那样使用时间和相位。例如，周期性信号46可以是实质上单个频率。因此。给定的时间对应于给定的相位。相位检测器34可以被配置为测量触发信号与周期性信号之间的时间并将该时间转换为相位。相应地，相位信号55和/或对触发信号52与周期性信号50的相位方面的差的其他表示可以被表示为时间或相位。

控制器57可以被配置为响应于相位信号55而调整对数字化后的频移信号56的处理。在该示例中，控制器57被配置为响应于相位信号55使用控制信号59来调整全通滤波器36。例如，对全通滤波器36的调整可以是对滤波器方程的重新计算。

在另一示例中，可以预先计算多个滤波器的集合。控制器可以被配置为响应于相位而选择滤波器。例如，控制器可以将相位55转换为滤波器集合中的索引。索引可以是用于针对全通滤波器36选择滤波器的控制信号59。因此，不需要针对每次获取都重新计算全通滤波器36。

图3是根据本发明的实施例的测试和测量仪器的频移电路的框图。可以以多种方式来实现分割信号的相位校正。在图1中，数字化后的频移信号56被混频器28和振荡器30恢复至其实质上原始频率范围。然后，对恢复后的分割信号58进行滤波以校正相位。

然而，如图3所示，对数字化后的频移信号56的处理可以不同。具体地，全通滤波器100可以被配置为对数字化后的频移信号56进行滤波以生成滤波后的频移信号102。也就是说，可以在将信号恢复至其原始频率范围之前，在特定分割信号之后的路径中校正相位误差。与上述全通滤波器36类似，全通滤波器100可以是其他滤波的一部分、可以响应于来自控制器57的控制信号59、可以是预先计算的滤波器的索引等等。

图4是根据本发明的实施例的测试和测量仪器的另一频移电路的框图。在该实施例中，数字化后的频移信号56不需要由如上所述的全通滤波器滤波。相比之下，可以将相位校正引入在混频器28中的与数字化后的频移信号56混频的周期性信号中。

例如，滤波器120可以用于对来自混频器30的周期性信号进行滤波。尽管滤波器120可以是全通滤波器，但是在该实施例中，滤波器可以是幅度响应并非在所有频率处均为1的更窄滤波器。也就是说，由于周期性信号占用实质上窄的频率范围，因此可以使用类似的窄的滤波器。通过对来自混频器30的周期性信号进行相移，可以在将数字化后的频移信号56恢复至其实质上原始频率范围时将补偿相移引入该数字化后的频移信号56中。

尽管已经在用于对来自振荡器30的周期性信号的相位进行移位的技术中描述了滤波器，但是可以使用其他技术。例如，可以调整在振荡器30中周期性信号自身的生成，使得相对相位具有所期望的相位偏移。也就是说，在一个实施例中，振荡器30可以是由函数生成的数字振荡器。可以针对逐次获取将相位偏移引入该函数中。

相应地，可以以多种方式实现相位校正。在一个实施例中，可以针对逐次获取调整相位校正。因此，尽管触发输入50可以与振荡器22异步从而导致针对逐次获取而变化的、两者之间的相位偏移，但是可以补偿变化的相位偏移，从而减小重构信号64中的抖动。

图5是根据本发明的实施例的测试和测量仪器的获取电路的框图。在图1中，对来自振荡器22的周期性信号46进行数字化并将其供应给相位检测器34。如图5所示，可以以不同方式获得周期性信号46的相位信息。

在一个实施例中，在混频器130中将分割信号44与周期性信号134进行混频。然而，周期性信号132可以由倍频器132生成。也就是说，对周期性信号46的频率加倍以生成周期性信号134。在一个实施例中，加倍后的周期性信号134的频率可以处于分割信号44中的所期望的子带的高频侧。

组合器138可以将频移后的分割信号136与周期性信号46进行组合。然后，组合信号140可以被数字化器26数字化。结果得到的数字化后的频移分割信号142可以用于多种目的。例如，所期望的子带存在于数字化后的频移分割信号142中并可以被相应地使用。

此外，还存在用于对分割信号44进行频移的与周期性信号134同步的信号。相应地，数字化后的频移分割信号142可以由下面这样的滤波器滤波，该滤波器被配置为将周期性信号146从数字化后的频移分割信号142实质上隔离。然后，可以在如上所述的相位检测器34中使用该实质上被隔离的信号。

尽管以上已经描述了对周期性信号46进行数字化和通过信道来传送周期性信号46，但是控制器57可以使用可将与周期性信号46有关的相位信息传送至仪器中的任何其他技术来调整对分割信号的处理。

另一实施例包括体现在计算机可读介质上的计算机可读代码，所述计算机可读代码在被执行时使得机器执行上述操作的任一个。如这里所使用的，计算机是可以执行代码的任何器件。微处理器、可编程逻辑器件、多处理器系统、数字信号处理器、个人计算机等均为这种机器的示例。在一个实施例中，所述计算机可读介质可以是被配置为以非瞬时方式存储所述计算机可读代码的有形计算机可读介质。

测试和测量仪器的示例是示波器平台。数字化平台的其他示例包括频谱分析器、逻辑分析器等等。具有将模拟波形转换为由存储器中存储的二进制样本表示的数字波形的目的的任何仪器可以利用这里描述的实施例而实现。

尽管已经描述了具体实施例，但是将认识到，本发明的原理不限于这些实施例。在不脱离如下述权利要求中阐述的本发明的原理的情况下，可以进行变型和修改。

Claims (20)

1.一种测试和测量仪器，包括：

振荡器，被配置为生成周期性信号；

混频器，被配置为将输入信号与所述周期性信号混频以生成频移信号；

触发系统，被配置为生成触发信号；

相位检测器，被配置为感测所述触发信号与所述周期性信号之间的相位；以及

控制器，被配置为响应于所述相位而调整对所述频移信号的处理。

2.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，还包括：

第一数字化器，被配置为对所述输入信号进行数字化；以及

第二数字化器，被配置为对所述频移信号进行数字化；

其中，所述控制器被配置为在将数字化后的频移信号与数字化后的输入信号进行组合之前调整对数字化后的频移信号的处理。

3.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，还包括：

被配置为对所述周期性信号进行数字化的数字化器；

其中，所述相位检测器响应于数字化后的周期性信号。

4.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，还包括：

数字化器，被配置为对所述频移信号进行数字化；以及

滤波器，被配置为将所述周期性信号从数字化后的频移信号实质上隔离；

其中，所述相位检测器响应于实质上隔离的周期性信号。

5.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，其中，所述相位检测器被配置为：

测量所述触发信号与所述周期性信号之间的时间；以及

将所述时间转换为相位。

6.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，其中，所述控制器被配置为：

响应于所述相位而选择滤波器；以及

响应于所选择的滤波器而对所述频移信号进行滤波。

7.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，还包括：

被配置为对所述频移信号进行数字化的数字化器；

其中，所述控制器被配置为响应于所述相位而对数字化后的频移信号进行滤波。

8.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，还包括：

被配置为对所述频移信号进行数字化的数字化器；

其中，所述控制器被配置为：

      将数字化后的频移信号频移至实质上原始频率范围，以生成数字化后的子带信号；以及

      响应于所述相位而对数字化后的子带信号进行滤波。

9.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，还包括：

被配置为对所述频移信号进行数字化的数字化器；

其中，所述控制器被配置为：

      响应于第二周期性信号，将数字化后的频移信号频移至实质上原始频率范围，以生成数字化后的子带信号；以及

      响应于所述相位而对所述第二周期性信号进行滤波。

10.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，其中，所述控制器被配置为响应于所述相位、针对由所述触发系统触发的每次获取调整对所述频移信号的处理。

11.一种方法，包括：

将输入信号与周期性信号进行混频以生成频移信号；

生成触发信号；

感测所述触发信号与所述周期性信号之间的相位；以及

响应于所述相位而调整对所述频移信号的处理。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

对所述输入信号进行数字化；以及

对所述频移信号进行数字化；以及

在将数字化后的频移信号与数字化后的输入信号进行组合之前调整对数字化后的频移信号的处理。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括：

对所述周期性信号进行数字化；以及

感测所述触发信号与数字化后的周期性信号之间的相位。

14.根据权利要求11所述的方法，还包括：

对所述频移信号进行数字化；

对数字化后的频移信号进行滤波以将所述周期性信号从数字化后的频移信号实质上隔离；以及

感测所述触发信号与实质上隔离的周期性信号之间的相位。

15.根据权利要求11所述的方法，还包括：

测量所述触发信号与所述周期性信号之间的时间；以及

将所述时间转换为相位。

16.根据权利要求11所述的方法，还包括：

响应于所述相位而选择滤波器；以及

响应于所选择的滤波器而对所述频移信号进行滤波。

17.根据权利要求11所述的方法，还包括：

对所述频移信号进行数字化；以及

响应于所述相位而对数字化后的频移信号进行滤波。

18.根据权利要求11所述的方法，还包括：

对所述频移信号进行数字化；

将数字化后的频移信号频移至实质上原始频率范围，以生成数字化后的子带信号；以及

响应于所述相位而对数字化后的子带信号进行滤波。

19.根据权利要求11所述的方法，还包括：

对所述频移信号进行数字化；

响应于第二周期性信号，将数字化后的频移信号频移至实质上原始频率范围，以生成数字化后的子带信号；以及

响应于所述相位而对所述第二周期性信号进行滤波。

20.根据权利要求11所述的方法，还包括：

响应于所述相位、针对由所述触发信号触发的每次获取调整对所述频移信号的处理。

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