CN103296972B - 梳状频谱的下变频 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及梳状频谱的下变频。下变频器将第一梳状频谱与本地振荡器信号混频以生成较低频率范围内的第二梳状频谱。所述第一梳状频谱包括根据频率间距彼此分离的频率分量，并且LO信号具有相对于所述第一梳状频谱的频率偏移量，其中，所述频率偏移量是所述频率间距的有理分式。所述第二梳状频谱包括与所述第一梳状频谱的下边带信号和上边带信号分别相对应的下边带响应和上边带响应。所述第二梳状频谱中的所述下边带响应和上边带响应能够基于所述频率偏移量被彼此区分。

Description

梳状频谱的下变频
相关申请的交叉引用
本申请根据美国法典第35条第119（e）款要求享有于2012年2月23日提交的将Richard K.Karlquist指定为发明人的、标题为“Downconversion of Comb Spectrum（梳状频谱的下变频）”的美国专利临时申请No.61/602,231的优先权。本临时申请的公开内容通过引用具体地结合在本文中。
背景技术
当在射频（RF）范围内进行测量时，常常分析以等间距频率间隔的一组信号（被称为“梳状频谱”）。例如，网络分析器可以使用梳状频谱来激发被测设备（DUT），然后分析DUT对梳状频谱的响应。DUT的响应典型地是另一个梳状频谱，在该另一个梳状频谱中，原始梳状频谱的各个频率分量根据DUT的电特性而被衰减、放大和/或移相。
为分析DUT的响应，可能有必要将梳状频谱下变频到与信号分析电路兼容的更低的频率范围。例如，当使用更高频率范围（例如，比较高的千兆赫频率范围）内的梳状频谱来对DUT进行分析时，可能有必要将梳状频谱下变频到较低频率范围（例如，较低的千兆赫频率范围或兆赫频率范围）。该下变频能够例如使用超外差接收机来执行。
图1示出了使用输入梳状频谱（或测试梳状频谱）来激发DUT然后对产生的输出梳状频谱（或响应梳状频谱）进行下变频以便分析的已知系统。
参照图1，系统100包括网格分析器105、DUT110以及下变频器115。网络分析器105使用梳状合成器来生成用于DUT110的比较高频率的输入梳状频谱。DUT110接收所述输入梳状频谱，并且通过产生比较高频率的输出梳状频谱而做出响应。下变频器115将输出梳状频谱从比较高的频率下变频到与网络分析器105中的信号分析电路兼容的较低的中频（IF），然后将经下变频的输出梳状频谱传送到信号分析电路。
在某些已知的测试系统中，梳状频谱的下变频还可能产生问题，在经下变频的梳状频谱方面导致模糊。这些问题包括所谓的“像频响应”（image response）和所谓的“谐波混频”。当输入梳状频谱中的两个频率分量与本地振荡器（LO）信号的频率等距离时发生像频响应，如此它们映射到输出梳状频谱中的单个频率分量。另一方面，当输入梳状频谱中的两个频率分量与LO信号的两个不同谐波分量混频，使得它们映射到输出梳状频谱中的相同频率分量中时发生谐波混频。
图2示出了像频响应的示例。在图2中，混频器200将具有10MHz频率的LO信号210与具有在9MHz、10MHz以及11MHz处的频率分量的输入梳状频谱205混频。该混频产生了输出梳状频谱215。如由图3中的虚线箭头所示出的，输入梳状频谱205的9MHz和11MHz分量都与10MHz LO信号210混频，以产生输出梳状频谱215中的在1MHz处的分量。换言之，9MHz和11MHz分量都映射到相同的频率分量中，如由虚线箭头所指示的那样。这产生了输出梳状频谱215中的模糊现象，即使并非不可能，也将很难区分经下变频的9MHz分量与经下变频的11MHz分量。
因为9MHz信号低于10MHz LO信号，所以9MHz信号被称为“下边带”信号，并且9MHz信号的对应混频结果被称为“下边带”响应。同样，因为11MHz信号高于10MHz LO信号，所以11MHz信号被称为“上边带”信号，并且11MHz信号的对应混频结果被称为“上边带”响应。
图3示出了谐波混频的示例。在图3中，混频器300将具有10MHz频率的LO信号310与具有在9MHz和31MHz处的频率分量的输入梳状频谱305混频。这产生了输出梳状频谱315。
此外，混频器300具有谐波响应，该谐波响应意味着混频器300将LO信号310的谐波与梳状频谱305混频。在图3中，LO信号310的二次和三次谐波在括弧中加以表示以将它们与LO信号310区分开来，LO信号310被用来驱动混频器300。在本示例中，9MHz输入信号与10MHzLO信号混频而产生在1MHz处的输出分量，并且31MHz输入信号与LO信号310的30MHz谐波混频而同样产生在1MHz处的输出分量，如由虚线箭头所指示的那样。因此，9MHz和31MHz分量均映射到相同的频率分量中，产生了输出梳状频谱315中的模糊现象。
尽管图2和图3采用离散频率分量示出了像频响应和谐波混频的问题，但是这些问题还出现在使用“块下变频器”配置的超外差接收机中。在超外差接收机中，输入频率的频带作为块被同时转换为较低频率的频带。例如，8MHz至9MHz的输入频带能够与10MHz信号混频以产生1MHz至2MHz的输出（IF）频带。
在常规的超外差接收机中，像频响应和谐波混频的问题一般通过使用预选器来解决，所述预选器是可调谐的滤波器，其一次传递一个频带的待接收频率。所述预选器可以包括例如从输入信号中消除多余频率的带通或陷波滤波器。这防止了两个输入分量同时映射到相同的输出分量，如此可以从DUT响应中去除乱真分量。
遗憾的是，预选器通常是不能在集成电路（IC）上实施的相当昂贵的复杂组件。例如，钇铁石榴石（YIG）滤波器的使用成本通常较高，且用法较为复杂。
鉴于前文，存在对能在不使用预选器的情况下实现可靠性能的超外差接收机的需求。
发明内容
在代表性实施例中，方法包括：接收第一梳状频谱，所述第一梳状频谱包括根据频率间距彼此分离的多个频率分量；接收具有相对于所述第一梳状频谱的频率偏移量的本地振荡器（LO）信号，其中，所述频率偏移量是所述频率间距的有理分式并且小于1；将所述第一梳状频谱与所述LO信号混频以生成第二梳状频谱，其中，所述第二梳状频谱包括与所述第一梳状频谱的下边带信号和上边带信号分别相对应的下边带响应和上边带响应；以及基于所述频率偏移量区分所述第二梳状频谱中的下边带响应和上边带响应。
在另一代表性实施例中，系统包括被配置成将第一梳状频谱与本地振荡器（LO）信号混频以产生第二梳状频谱的下变频器。所述第一梳状频谱由频率间距表征，所述LO信号具有相对于所述第一梳状频谱的频率偏移量，其中，所述频率偏移量是所述频率间距的有理分式并且小于1。所述第二梳状频谱包括与所述第一梳状频谱的下边带信号和上边带信号分别相对应的下边带响应和上边带响应。所述系统包括被配置成基于所述频率偏移量区分所述第二梳状频谱的下边带响应和上边带响应的信号分析电路。
附图说明
当与附图一起阅读时，通过下文的详细描述可以最好地理解所述实施例。如适用，相同的附图标记指代相同的部件。
图1是配置成使用梳状频谱分析DUT的已知网络分析器的框图。
图2是示出了诸如已知超外差接收机之类的已知下变频器中的像频响应的问题的图。
图3是示出了诸如已知超外差混频器之类的已知下变频器中的谐波混频的问题的图。
图4是示出了根据代表性实施例对梳状频谱进行下变频的方法的图。
图5是示出了根据另一代表性实施例对梳状频谱进行下变频的方法的图。
图6是示出了根据另一代表性实施例对梳状频谱进行下变频的方法的图。
图7是示出了根据另一代表性实施例对梳状频谱进行下变频的方法的图。
图8是示出了根据代表性实施例对梳状频谱进行下变频的方法的流程图。
图9是示出了根据代表性实施例生成梳状频谱和混频器驱动信号的系统的图。
图10是示出了根据代表性实施例用于确定混频器驱动信号的频率的方法的流程图。
具体实施方式
在以下描述中，出于说明而非限制性之目的，阐述了公开特定细节的代表性实施例以便提供对本教导的彻底理解。然而，对于已经受益于本公开的普通技术人员而言较为明显的是，脱离本文所公开的特定细节的根据本教导的其他实施例保持在所附权利要求集的范围内。此外，熟知设备和方法的描述可以被省略以便不使示例性实施例的描述变得模糊。该等方法和设备明确地包含在本教导的范围内。
本文所用的术语仅仅是用于描述特定实施例的目的，并非旨在具有限制性。所定义的术语是对如本教导的技术领域内通常理解和接受的所定义的术语的技术和科学意义的补充。
如在本说明书和所附权利要求中所使用的，除非上下文另有明确规定的除外，否则术语“一”、“一个”以及“该”包括单数和复数指示对象。因此，例如，“装置”包括一个装置和多于一个的装置。
如本说明书和所附权利要求中所使用的，并且除它们的普通意义之外，术语“基本上的”或“基本上”意味着在可接受的限制或程度内。
如本说明书和所附权利要求中所使用的并且除其普通意义之外，术语“近似地”意味着对于本领域的普通技术人员而言在可接受的限制或数量内。例如，‘近似相同’意指本领域的普通技术人员认为进行比较的项目是相同的。
所述实施例一般涉及梳状频谱的块下变频。出于测试和测量目的，这些实施例能被实施用于例如对已经由比较高频率的梳状频谱激发的DUT的输出梳状频谱进行下变频。
所述实施例可应用于在对梳状频谱执行块下变频时的各种情境下。说明性的情境包括在微波频率范围内执行信号测试的网络分析器或频谱分析器。然而，本教导经过构思以便在其他仪器中使用，或者在不同的测试频率范围下使用，或在上述两种情况下使用。
本文所述的代表性实施例能在没有有害的像频响应和谐波混频情况下执行下变频。这能够潜在地消除对使用预选器来对输入梳状频谱进行滤波的需要，或者其能减少需要通过预选器进行滤波的频率的范围。因此，下文所述的代表性实施例使得在无须借助于预选器的使用的情况下使用块下变频来构建高性能超外差接收机成为可能。
在某些实施例中，下变频通过采用LO信号驱动混频器来执行，所述LO信号具有一频率偏移量，该频率偏移量是相对于梳状频谱的频率间距小于1的有理分式。例如，如果输入梳状频谱具有1MHz的频率间距，则LO信号能够具有1/3MHz、1/4MHz、1/5MHz、1/7MHz等的分数频率偏移量。
图4示出了根据代表性实施例的对梳状频谱进行下变频的方法。在本实施例中，所述下变频通过将梳状频谱与具有等于梳状频谱频率间距的1/4的频率偏移量的LO信号混频来执行。
参照图4，混频器400接收输入梳状频谱405（即，第一梳状频谱），并且将它与LO信号410混频以产生输出梳状频谱415（即，第二梳状频谱）。输入梳状频谱405具有等距间隔1MHz的频率分量（即1MHz、2MHz、3MHz、4MHz等）。换言之，其具有1MHz的频率间距。LO信号410具有101/4MHz的频率，并且其被认为具有相对于输入梳状频谱405的1/4MHz的频率偏移量，因为其频率被相对于输入梳状频谱405的频率分量中的一个偏移了频率间距的四分之一（即，1MHz的1/4）。更具体地，其被相对于输入梳状频谱405的10MHz分量偏移了1/4。
因为LO信号410的1/4频率偏移量，所以输入梳状频谱405的下边带信号（例如，10MHz、9MHz、8MHz等）转换为与输入梳状频谱405的上边带信号（例如，11MHz、12MHz、13MHz等）相比不同的IF。换言之，下边带响应不同于上边带响应。作为示例，输入梳状频谱405的9MHz分量和10.25MHz LO信号410混频以产生1.25MHz的IF，且输入梳状频谱405的11MHz分量和10.25MHz LO信号410混频以产生0.75MHz的IF。同样，其他下边带信号转换为2.25MHz、3.25MHz、4.25MHz等的IF，并且其他上边带信号转换为1.75MHz、2.75MHz、3.75MHz等的IF。结果，LO信号410的1/4频率偏移量避免了图3中所示的像频响应问题。
因为下边带响应不同于上边带响应，所以信号分析电路能够基于频率偏移量区分输出梳状频谱415中的这些响应。这能够被用来例如由输出梳状频谱415生成经下变频的梳状频谱。例如，在一个实施例中，信号分析电路恢复上边带响应和下边带响应，并且拒绝谐波响应以生成经下变频的梳状频谱。
一般而言，像频响应的问题可以通过使用为小于1（例如，1/N，其中N是大于2的整数）的有理分式的频率偏移量结合本教导来避免。例如，LO信号410能够具有1/3、1/4、1/5、1/6、1/7等的频率偏移量。此外，偏移M/N能够产生与1/N类似的结果，其中M是小于N的正整数（再次，该偏移量是小于1的有理分式）。因此，尽管以下描述提出了使用1/N的偏移量的各种实施例，但是能够通过使用M/N偏移量实现类似的性能。
在不存在像频响应的情况下，假定不存在谐波混频，可以在输出梳状频谱415中独立识别上边带响应和下边带响应。本识别可以例如由配置成接收和处理输出梳状频谱415的信号分析电路执行。该等电路一般被配置成基于存储的或接收到的指示频率偏移量的信息来识别相关的响应。例如，当混频器400使用如图4中所示示例一样的1/4频率偏移量时，信号分析电路可以被配置成识别具有第一偏移量的等距间隔1MHz的下边带响应（例如，0.25MHz、1.25MHz、2.25MHz等），并且配置成识别具有第二偏移量的等距间隔1MHz的上边带响应（例如，0.75MHz、1.75MHz、2.75MHz等）。
图5示出了根据另一代表性实施例的对梳状频谱进行下变频的方法。在本实施例中，所述下变频通过将梳状频谱与具有等于该梳状频谱频率间距的1/3的频率偏移量的LO信号混频来执行。
参照图5，混频器500接收输入梳状频谱505并且将它与LO信号510混频以产生输出梳状频谱515。输入梳状频谱505与图4中的输入梳状频谱405基本相同，但LO信号510不同于LO信号410，因为LO信号510具有相对于输入梳状频谱505的1/3MHz的频率偏移量。
由于LO信号510的1/3频率偏移量，所以输入梳状频谱505的下边带响应不经历来自输入梳状频谱505的上边带响应的像频响应。例如，下边带信号被混频以产生0.333MHz、1.333MHz、2.333MHz等的IF频率，而上边带信号被混频以产生0.667MHz、1.667MHz、2.667MHz等的IF频率。
尽管如图4和5中所示的偏移量1/4和1/3消除了像频响应，但这些偏移量未必防止了谐波混频。例如，如果10.25MHz被用作用于驱动块下变频混频器的LO信号，则其将还充当30.75MHz驱动信号并且将30MHz下变频到0.75MHz。然而，如将在下文与图6和图7相关地说明的，高次偏移量（即，N>4）能够被用来解决像频响应和谐波混频两者。
图6示出了根据另一代表性实施例的对梳状频谱进行下变频的方法。在本实施例中，所述下变频通过将梳状频谱与具有等于该梳状频谱频率间距的1/5的频率偏移量的LO信号混频来执行。
参照图6，混频器600接收输入梳状频谱605并且将它与LO信号610混频以产生输出梳状频谱615。输入梳状频谱605与图4所示的输入梳状频谱405基本上相同，但LO信号610不同于LO信号410，因为LO信号610具有相对于输入梳状频谱605的1/5MHz的频率偏移量。此外，LO信号610被示出为具有用括弧表示的谐波分量，以指示混频器600具有谐波响应，并且基于这些谐波分量产生混频结果。换言之，尽管混频器600由101/5MHz的LO信号驱动，但是其谐波响应使它表现得似乎其还由202/7MHz和303/7MHz驱动。此外，尽管图6仅示出了二次谐波202/5和三次谐波303/5，但是混频器600还可以基于更高次谐波产生混频结果。
由于1/5频率偏移量，混频器600的下边带响应具有形式X1/5，其中X是整数。例如，下边带响应包括在1/5MHz、11/5MHz、21/5MHz等处的频率分量。另一方面，混频器600的上边带响应具有形式X4/5，其中X是整数。例如，上边带响应包括在4/5MHz、14/5MHz、24/5MHz等处的频率分量。
取决于边带，LO信号610的二次和三次谐波混频结果具有X2/5或X3/5的形式。例如，二次谐波202/5针对其下变带信号产生形式X2/5的混频结果，并且它针对其上边带信号产生形式X3/5的混频结果。同样地，三次谐波303/5针对其下边带信号产生形式X3/5的混频结果，并且它针对其上边带信号产生形式X2/5的混频结果。二次和三次谐波的混频结果通过虚线箭头被示出在图6中，以将它们与LO信号610的混频结果进行区分并且指示它们彼此重叠。
因为二次和三次谐波的混频结果出现在与LO信号610的混频结果不同的IF频率上，所以它们不干扰输入梳状频谱605的下变频并且因此能被忽视。此外，1/5频率偏移量消除了对用于拒绝在足够高以致在二次和三次谐波处产生混频的频率处的信号的预选器的需求。因此，预选器可以仅仅被要求用于拒绝在足够高以致在四次和更高次谐波处产生混频的频率处的信号。
图7示出了根据另一代表性实施例对梳状频谱进行下变频的方法。在本实施例中，所述下变频通过将梳状频谱与具有等于梳状频谱的频率间距1/7的频率偏移量的LO信号混频来执行。
参照图7，混频器700接收输入梳状频谱705并且将它与LO信号710混频以产生输出梳状频谱715。输入梳状频谱705与图5的输入梳状频谱405基本上相同，但LO信号710不同于LO信号410，因为LO信号710具有相对于输入梳状频谱705的1/7MHz的频率偏移量。此外，LO信号710被示出为具有谐波分量，其用括弧表示，以指示混频器700具有谐波响应并且它基于这些谐波分量产生混频结果。尽管图7仅仅示出了二次和三次谐波（202/7和303/7），混频器700还可以基于更高次谐波产生混频结果。
由于1/7频率偏移量，混频器700的下边带响应具有形式X1/7，其中X是整数。例如，下边带响应包括在1/7MHz、11/7MHz、21/7MHz等处的频率分量。另一方面，混频器700的上边带响应具有形式X6/7，其中X是整数。例如，上边带响应包括在6/7MHz、16/7MHz、26/7MHz等处的频率分量。
取决于边带，二次谐波混频结果具有X2/7或X5/7的形式。例如，二次谐波202/7针对其下边带信号产生形式X2/7的混频结果，并且它针对其上边带信号产生形式X5/7的混频结果。
取决于边带，三次谐波混频结果具有X3/7或X4/7的形式。例如，三次谐波303/7针对其下边带信号产生形式X3/7的混频结果，并且针对其上边带信号产生形式X4/7的混频结果。
尽管未在图7中示出，但是1/7频率偏移量还防止了四次和五次谐波404/7和505/7的混频结果干扰LO信号710的混频结果。因此，1/7频率偏移量消除了对如下预选器的需求，该预选器过滤掉了可以与这些高次谐波混频的频率。
在图4-6的示例中，谐波混频可以被视为混频器不合需求的行为，因为它将一个以上的输入频率映射到相同的输出频率上。然而，对于阶次1/7和更高次的频率偏移量来说，谐波混频能够被利用来得到“自由的”附加频率范围。例如，针对二次谐波202/7，下边带信号20和上边带信号21可以被下变频到相应的IF频率2/7和5/7。因此，通过使用高次频率偏移量，较大范围的输入梳状频谱705可以被下变频到较小范围的输出梳状频谱715。
如与图4相关地描述的，形式M/N（M<N）的任何频率偏移量均能被用来改进混频器的特性。因此，在图5-7的示例中，形式M/3、M/5以及M/7的频率偏移量能够被用来避免像频响应和/或谐波混频，如上文中所描述的那样。此外，诸如1/9、1/11或更一般地M/9或M/11之类的高次偏移同样能被用来解决像频响应和谐波混频。
如由前文所指示的那样，混频器驱动信号的频率偏移量能被调整来解决混频器中的像频响应和谐波混频的问题。尽管在理论上能够生成具有任何任意频率偏移量的驱动信号，但是事实上与其他驱动信号相比，生成具有一定频率偏移量的驱动信号可能是更困难的。例如，与具有频率(X+1)1/7的驱动信号相比，具有频率X1/7的驱动信号可能更难以生成。因此，除所期望的像频响应和谐波混频特性之外，根据可用的频率合成技术的特性来选择驱动信号的总频率可能是有益的。
图8示出了根据代表性实施例对梳状频谱进行下变频的方法。图8的方法一般能适用于图4至图7中所示的混频器。
参照图8，所述方法包括接收第一梳状频谱和LO信号（S805）。第一梳状频谱可包括例如根据频率间距彼此分离的多个频率分量。例如，第一梳状频谱可包括输入梳状频谱405至705中的任何一个，所述输入梳状频谱405至705根据1MHz频率间距而彼此分离。LO信号具有相对于第一梳状频谱的频率偏移量，其中，该频率偏移量近似为频率间距的M/N倍，N是大于2的整数，且M是小于N的正整数。例如，如果M等于1并且N等于3、4、5或7，则频率偏移量能被设置为如图4至图7中一样的1/4、1/3、1/5或1/7。
所述方法进一步包括将第一梳状频谱与LO信号混频以生成第二梳状频谱（S810）。第二梳状频谱包括与第一梳状频谱相应的下边带信号和上边带信号相对应的下边带响应和上边带响应。最后，所述方法包括基于频率偏移量区分第二梳状频谱中的下边带响应和上边带响应（S815）。在图6的示例中，例如，这能通过将在偏移量X1/5处的频率识别为下边带响应并且将在偏移量X4/5处的频率识别为上边带响应来实现。
在一些实施例中，所述方法进一步包括通过从第二梳状频谱中恢复下边带响应和上边带响应并且拒绝第二梳状频谱中包括的谐波响应来生成经下变频的梳状频谱。这能通过例如图1中所示的网络分析器中的信号分析电路来实现。此外，在一些实施例中，诸如其中N大于或等于7的那些实施例，所述方法可以进一步包括通过从第二梳状频谱中恢复下边带响应和上边带响应并且进一步恢复第二梳状频谱中的谐波响应来生成经下变频的梳状频谱，例如如图7的描述中所阐明的那样。
图9示出了根据代表性实施例的生成梳状频谱和LO驱动信号的系统900。这些信号皆可以来自公共信号，在本示例中为时钟信号。如下文所述，第一信号（例如，时钟信号）能够被除以整数N以产生具有为第一频率1/N倍的第二频率的第二信号，并且第二信号然后可以被乘以整数K以产生具有为第一频率K/N倍的第三频率的第三信号。第三信号可以被用作相对于梳状频谱具有M/N的频率偏移量的LO驱动信号。
参照图9，系统900包括根据时钟信号CLK操作的数据模式发生器905和频率合成器910。在本示例中，假定时钟信号CLK具有时钟频率fCLK=1023MHz。然而，系统900不限于该特定频率。
数据模式发生器905包括伪随机二进制序列（PRBS）发生器，其生成具有模式长度B（单位为比特）的最大长度PRBS。PRBS在显著地低于时钟频率的每个频率处形成具有近似相等功率的梳状频谱。
时钟频率fCLK与梳状频谱的最低频率分量f0的比率等于模式长度B，如由以下等式B=fCLK/f0所示。模式长度B被约束到2n-1，其中n是整数。例如，B能等于127（27-1）、511（29-1）、1023（210-1）或8191（212-1）。
在图9的示例中，假定模式长度B是1023并且时钟频率fCLK是1023MHz。因此，B=1023=1023MHz/f0，且f0等于1MHz。因此梳状频谱的梳状频率将是f0的谐波，即，1MHz、2MHz、3MHz等。在高达约为500MHz的频率处将可获得大概相等的功率。
频率合成器910生成LO信号以驱动混频器对由数据模式发生器905所产生的梳状频谱进行下变频。出于说明之目的，将假定LO信号（或混频器驱动信号）具有接近440MHz的频率以将380到500MHz频带降低至零到60MHz。采用1/7MHz的频率偏移量，多个可能的频率可以被用于LO信号。例如，以下频率中的任何一个能被用作用于下变频的LO信号：3381/7MHz、3391/7MHz、4001/7MHz、4011/7MHz等。同样地，以下频率中的任何一个也将可行：4002/7、4003/7、4004/7、4005/7以及4006/7。
这些频率中的一些可能难以使用具有时钟频率fCLK=1023MHz的时钟信号CLK来合成。作为示例，用于生成具有频率4002/7MHz的驱动信号的一个方法是将1023MHz除以7161以产生1/7MHz（约142kHz），然后使用锁相环（PLL）乘法器来乘以诸如2802之类的某大整数以得到4002/7MHz。遗憾的是，这往往导致不良的相位噪声。此外，如果模式长度B被改变为比如说8191，则频率合成器810必须进行重新编程。对于提高模式长度B的原因将是由于频率间隔更接近，所以要得到更好的频率分辨率。
图10示出了根据代表性实施例的用于确定LO信号的频率的方法。出于说明之目的，将假定本方法由图9的系统900来执行。针对具有诸如1/7之类的分数频率偏移量的LO信号，本方法可以简化频率合成的处理。此外，本方法能识别不依赖模式长度B的频率，并且本方法比频率合成的常规方法更为简单。
参照图10，所述方法确定应用于LO信号的频率偏移量（S1005）。例如，频率偏移量可以被确定为1/7以便解决如上所述的像频响应和谐波混频。所述方法还确定数据模式发生器905的特性，包括其时钟频率fCLK（S1010）。例如，频率可以被确定为如图9中所示的1023MHz。最后，所述方法基于所确定的频率偏移量和时钟频率fCLK确定LO信号的频率（S1015）。这可以通过将时钟频率fCLK乘以形式K/N（例如，K/7）的有理分式来实现，其中K是不等于N的较小整数，例如，小于N的2倍或3倍的整数。这样的分数可以包括例如6/7、8/7、9/7、10/7、15/7。作为示例，LO信号的频率可以通过将时钟频率fCLK乘以8/7来确定，这将产生1,1691/7MHz的LO信号。
一旦根据图10所示的方法业已确定了LO信号的频率，频率合成器910就合成具有该频率的LO信号并且将LO信号输出到混频器，诸如图7中所图示的混频器。这可以通过例如将时钟频率fCLK除以N然后将它乘以K来实现。
图10中所示方法的一个潜在好处是该方法识别可以被频率合成器810容易合成的频率。例如，产生相对于任何任意频率的1/7的偏移量可能较为困难，因为这可能需要将时钟信号fCLK除以大数字然后往回乘以经分频的频率。在图9中，例如，时钟频率fCLK将被除以1023*7（即，7161）以产生具有1/7MHz频率的信号。该信号然后将需要被乘以某个大数字以产生具有所期望频率的LO信号。相比之下，图10的方法能减少除法和乘法的数目。图10中所示方法的另一个潜在好处是所述方法允许生成具有不依赖模式长度B的不同频率的LO信号。这可以消除对基于模式长度B的改变来对频率合成器915进行重新编程的需求。
为进一步举例说明上述益处，假如下变频通过采用1023MHz的3/7的分数偏移量（例如，4383/7MHz）驱动混频器来执行。在本示例中，“3/7偏移量”下变频将发生，这与1/7偏移量下变频类似。通过将1023MHz除以7产生1461/7MHz，然后将其乘以3以得到4383/7MHz来合成频率4383/7可能是较为容易的。如果模式长度被改变为8191，则梳状频谱的间隔从1MHz降低到近似125kHz。该频率的第3510次谐波是438.375MHz。这与4383/7相差约0.053MHz，其是近似125kHz的梳状频率间隔的3/7。因此偏移量是3/7，与之前的偏移量相同。可以证明这对于不可被7除尽的任何模式长度来说也可行。诸如4/7、5/7、6/7、8/7、9/7、10/7等之类的其他比例能被用来得到附加的频率范围。如果使用可被7除尽的模式长度（诸如4095）是重要的，则能使用不同的频率偏移量，诸如1/11偏移量，这对于不可被11除尽的任何模式长度而言均可行。
虽然在本文中公开了代表性实施例，但是本领域的普通技术人员了解的是，依照本教导的许多变化是可能的并且保持在所附权利要求的范围内。本发明因此将不受限制，除了被限制在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于梳状频谱的下变频的方法，其包括：
接收包括根据频率间距彼此分离的多个频率分量的第一梳状频谱；
接收具有相对于所述第一梳状频谱的频率偏移量的本地振荡器(LO)信号，其中，所述频率偏移量是所述频率间距的有理分式并且小于1；
将所述第一梳状频谱与所述LO信号混频以生成第二梳状频谱，其中，所述第二梳状频谱包括与所述第一梳状频谱的下边带信号和上边带信号分别相对应的下边带响应和上边带响应；以及
基于所述频率偏移量区分所述第二梳状频谱中的所述下边带响应和上边带响应。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括生成测试梳状频谱以激发被测设备(DUT)，并且从所述DUT接收作为响应梳状频谱的所述第一梳状频谱。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过从所述第二梳状频谱中恢复所述下边带响应和所述上边带响应并且拒绝所述第二梳状频谱中包括的谐波响应来生成经下变频的梳状频谱。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述频率偏移量是所述频率间距的M/N倍，N是大于2的整数，并且M是小于N的正整数。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述有理分式是1/5的倍数，并且被拒绝的谐波响应包括所述LO信号的二次和三次谐波的混频结果。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，N大于或等于7，并且所述方法进一步包括通过从所述第二梳状频谱中恢复所述下边带响应和上边带响应以及进一步恢复所述第二梳状频谱中的谐波响应来生成经下变频的梳状频谱。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，经恢复的谐波响应包括所述LO信号的二次和三次谐波的混频结果。
8.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
接收用来生成所述第一梳状频谱的伪随机二进制序列(PRBS)发生器的时钟信号，其中，所述时钟信号具有第一频率，并且所述第一梳状频谱具有与将所述第一频率除以所述PRBS的模式长度所得的结果相对应的频率分量；以及
生成具有等于所述第一频率的K/N倍的第二频率的所述LO信号，其中，K是不等于N的正整数，并且所述PRBS的模式长度不是K的倍数。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，生成具有等于所述第一频率的K/N倍的第二频率的所述LO信号包括：
将所述时钟信号除以N以产生具有所述第一频率的1/N倍的频率的分频信号；以及
将所述分频信号乘以K以生成具有所述第一频率的K/N倍的第二频率的所述LO信号。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，K大于N。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述频率分量是所述第一梳状频谱的最低频率分量。
12.一种用于梳状频谱的下变频的系统，包括：
下变频器，其被配置成将第一梳状频谱与本地振荡器(LO)信号混频以生成第二梳状频谱，其中，所述第一梳状频谱的特征在于频率间距，所述LO信号具有相对于所述第一梳状频谱的频率偏移量，其中，所述频率偏移量是所述频率间距的有理分式并且小于1，且所述第二梳状频谱包括与所述第一梳状频谱的下边带信号和上边带信号分别相对应的下边带响应和上边带响应；以及
信号分析电路，其被配置成基于所述频率偏移量区分所述第二梳状频谱的所述下边带响应和上边带响应。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述下变频器包括用于超外差接收机的混频器。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述频率偏移量为所述频率间距的M/N倍，N是大于2的整数，并且M是小于N的正整数。
15.根据权利要求12所述的系统，进一步包括被配置成生成测试梳状频谱以激发被测设备(DUT)的网络分析器，其中，所述第一梳状频谱由DUT响应于所述测试梳状频谱来输出。
16.根据权利要求14所述的系统，进一步包括：
伪随机二进制序列(PRBS)发生器，其被配置成接收时钟信号并且配置成基于所述时钟信号的频率生成所述第一梳状频谱；以及
频率合成器，其被配置成生成具有为所述时钟信号频率的K/N倍的频率的所述LO信号，其中，K是不等于N的正整数，并且所述PRBS具有不为K的倍数的模式长度。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述频率合成器被配置成将所述时钟信号除以N以产生具有为所述时钟信号频率1/N倍的频率的信号，并且被配置成将该信号乘以K以生成具有为所述时钟信号频率的K/N倍的频率的所述LO信号。
18.根据权利要求14所述的系统，其中，N大于或等于7，并且所述信号分析电路被配置成：通过从所述第二梳状频谱中恢复所述下边带响应和上边带响应，以及进一步恢复所述第二梳状频谱中的谐波响应来生成经下变频的梳状频谱。
19.根据权利要求12所述的系统，其中，所述信号分析电路被配置成：通过从所述第二梳状频谱中恢复所述下边带响应和上边带响应并且拒绝在所述第二梳状频谱中包括的谐波响应来生成经下变频的梳状频谱。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，被拒绝的谐波响应包括所述LO信号的二次和三次谐波的混频结果。
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