CN111537787A - 功率分析仪系统以及功率分析仪装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于使被测器件(12)的功耗和RF信号相关的功率分析仪系统，其具有RF传感器单元(16)、功率探测单元(18)和分析设备(20)，该分析设备是与RF感器单元(16)和功率探测单元(18)物理分离的设备。所述分析设备(20)具有标准化接口模块(28)，所述分析设备(20)通过该标准化接口模块(28)连接到所述RF传感器单元(16)和功率探测单元(18)。所述分析设备(20)被配置为控制所述RF传感器单元(16)和功率探测单元(18)，并同步显示所述被测器件(12)的RF信号的表示和所述被测器件(12)的功耗的表示。此外，还展示了功率分析仪装置(10)。

Description

功率分析仪系统以及功率分析仪装置
技术领域
本发明涉及一种用于使被测器件的功耗和射频信号相关的功率分析仪系统以及功率分析仪装置。
背景技术
射频器件(尤其是用于物联网(IoT)的器件)的电池寿命对于此类器件的制造商已成为非常重要的设计因素。为了进一步改善电池寿命，所述器件必须以功耗必须与射频信号的发射相关的方式被调试。
具有所提及的相关能力的示波器是已知的，但是示波器非常昂贵并且难以使用。
因此，需要一种功率分析仪系统和功率分析仪装置，该功率分析仪系统和功率分析仪有成本效益地且容易地提供被测器件的功耗和射频信号的相关性。
发明内容
为了上述目的，提供了用于使被测器件的功耗和RF(射频)信号相关的功率分析仪系统，其具有用于感测被测器件的RF信号的RF传感器单元、用于感测被测器件的功耗的功率探测单元(power probe unit)以及为与RF传感器单元和功率探测单元物理分离的设备的分析设备。所述分析设备包括显示模块和针对标准化数据协议的标准化接口模块，分析设备通过该标准化接口模块连接到所述RF传感器单元和所述功率探测单元，并且所述分析设备被配置为控制所述RF传感器单元和所述功率探测单元，、从所述RF传感器单元和所述功率探测单元接收测量值以及同步显示被测器件的RF信号的表示和被测器件的功耗的表示。
通过使用专用射频单元和功率探测单元，降低了系统的成本，因为这些单元在市场中被很好地被建立。
此外，通过提供标准化接口模块，可以在不需要专用硬件(如示波器)的情况下完成分析。
所述分析设备例如是个人计算机，像笔记本电脑、台式计算机、平板电脑或智能电话。
特别地，所述分析模块不是示波器。
所述功率探测单元和/或RF信号传感器单元可以具有模数转换器。
例如，所述RF信号传感器单元不对从被测器件接收到的RF信号进行采样。此外，不对所述被测器件的信号中包含的总线协议或符号执行分析。
在本发明的一个方面，所述RF信号的表示和功耗的表示随时间显示，特别是在相同的时间标度上，例如在相同的图中。这样，更精确地确定相关性。
为了允许广泛的器件用作所述分析设备，所述标准化数据协议是无线局域网(WLAN)协议、蓝牙协议、通用串行总线(USB)协议和/或以太网协议，并且所述接口模块相应地是无线局域网接口模块、蓝牙接口模块、通用串行总线接口模块和/或以太网接口模块。
所述无线局域网协议是例如在标准IEEE 802.11中被标准化的协议、标准IEEE802.3中的以太网协议、蓝牙技术联盟的标准中的蓝牙协议和USB开发者论坛的标准中的USB协议。
可以更详细地分析所述被测器件的功耗，因为所述功率探测单元可以被配置为测量供应到被测器件的电压、供应到被测器件的电流和/或供应到被测器件的功率。
功率探测器可以是所谓的V/I/P分析仪单元。
对于精确的相关性，功耗的表示可以表示被供应到被测器件的电压、被供应到被测器件的电流和/或被供应到被测器件的功率。
在本发明的实施例中，所述RF信号的表示代表所述被测器件的RF信号的功率，特别是总功率或预先确定的频带中的功率，所述预先确定的频带允许对所述被测器件的RF活动进行精确分析。
在本发明的一个方面中，所述RF传感器单元是用于精确且有成本效益的测量的RF功率传感器单元。所述RF功率传感器单元可测量RF信号的总功率或RF信号在预先确定的频带中的功率。
例如，所述RF传感器单元包括二极管整流器、热功率测量模块、频谱分析仪和/或RF接收器，其以低成本提供精确测量结果。
在进一步的实施例中，功率分析仪系统包括所述RF传感器单元和功率探测单元之间的同步链路，以用于测量结果的同步。以这种方式，以更高的精度确定相关性。
所述同步链路，例如电缆，可以被配置为使所述RF传感器单元的测量结果和功率探测单元的测量结果同步。
为了提供紧凑系统，所述功率分析器系统包括其中集成和/或布置RF传感器单元、功率探测单元和/或同步链路的壳体。特别地，所述分析设备与壳体是分开的。
为了便于调试，所述分析设备可以被配置为执行用于调试所述被测器件的调试软件，其中，所述分析设备被进一步配置为将所述调试软件与被测器件的RF信号的表示以及被测器件功耗的表示的显示同步。
在本发明的一方面，所述分析设备被配置为基于所述RF传感器单元和/或功率探测单元的信号来触发所述RF传感器单元和功率探测单元的测量，以将测量结果集中在某些事件上。
为了上述目的，进一步提供了功率分析仪装置，其包括根据本发明的功率分析仪系统和被测器件。所述功率探测单元连接到被测器件，以使所述功率探测单元能够测量被测器件消耗的功率，并且RF传感器单元被布置为使得RF传感器单元接收由被测器件生成的RF信号。
所述功率分析仪系统的功能和优点也适用于功率分析仪的装置，反之亦然。
附图说明
根据以下描述以及参考附图，其他特征和优点将变得显而易见。在附图中：
-图1示意性地示出了根据本发明的功率分析仪装置的第一实施例，其具有根据本发明的功率分析仪系统的第一实施例，以及
-图2示意性地示出了根据本发明的功率分析仪装置的第二实施例，其具有根据本发明的功率分析仪系统的第二实施例。
具体实施方式
在图1中，示出了具有被测器件12和功率分析仪系统14的功率分析仪装置10。
被测器件12可以是依靠电池运行(running on battery)的用于特定目的的射频器件。例如，被测器件12是用于IoT(物联网)组件的射频模块，并且可以包括用于射频传输的天线13。
功率分析仪系统包括RF(射频)传感器单元16、功率探测单元18、分析设备20和同步链路22。
RF传感器单元16是RF功率传感器单元，意味着RF传感器单元16被配置为测量接收到的射频信号的功率。
RF传感器单元16可以被配置为测量接收到的射频信号的总功率或预先确定的频带中接收到的信号的功率。
RF传感器单元16可以包括二极管整流器21、热功率测量模块23、频谱分析仪25和/或RF接收器27。
当然，RF传感器单元16包括连接至RF传感器单元16的测量输入端19的天线17。
RF传感器单元16，更确切地说是其天线17，相对于被测器件12布置，使得RF传感器单元16接收由被测器件12生成的射频信号。
功率探测单元18可以是能够测量电压、电流或功率的V/I/P分析仪单元。功率等于电流乘以直流电压(DC)。
功率探测单元18经由功率探测单元18的至少一个测量输入端29在电源(例如，被测器件12的电池)处连接到被测器件12。
更精确地，功率探测单元18的测量输入端29连接到被测器件12的电池的两个极或被测器件12的DC电源。
因此，功率探测单元18连接到被测器件12，使得其能够测量被测器件12消耗的功率。
同步链路22可以是连接功率探测单元18和RF传感器单元16的电缆，使得对于它们的测量间隔，它们共享公共时钟。
同步链路22还可以包括单独的时钟信号发生器31(在图1中以虚线示出)。
分析设备20可以是个人计算机，例如笔记本电脑、台式计算机、平板电脑和/或智能电话。
特别地，分析设备20不是示波器。
因此，分析设备20是与RF传感器单元16和功率探测单元18分离的设备。
分析设备20包括显示模块24、用于分析设备20的控制单元26和至少一个标准化接口模块28。
标准化接口模块28可以是无线局域网(WLAN)接口模块(Wi-Fi模块)、蓝牙接口模块、通用串行总线(USB)接口模块和/或以太网接口模块。
使用标准化接口模块28将分析设备20连接到RF传感器单元16和功率探测单元18。
RF传感器单元16和功率探测单元18还包括相应的标准化接口模块30。因此，分析设备20、RF传感器单元16和功率探测单元18被连接用于使用如无线局域网协议、蓝牙协议、通用串行总线协议和/或以太网协议的标准化数据协议来交换数据。
为了测量或使被测器件12的功耗与被测器件12对射频信号的发射相关，射频传感器单元16测量被测器件12的射频信号的功率，将测量值数字化，并经由标准化接口模块30、28将数字化的测量值发送到分析设备20。
同样，功率探测单元18测量供应到被测器件12的电压、电流和/或功率，将测量值数字化，并使用标准接口模块30、28将数字化的测量值发送至分析设备20。
因此，RF传感器单元16和功率探测单元18都利用至少一个模数转换器(未示出)将测量结果数字化。
然而，尤其是，没有关于总线信号或由该信号传送的符号对由RF传感器单元16接收的射频信号进行采样或分析。例如，这既不在RF传感器单元16中也不在分析设备20中完成。
通过同步链路22使测量结果同步，以使得RF传感器单元16和功率探测单元18的测量值对应于完全同一时间进行的测量。
RF传感器单元16和功率探测单元18以及同步链路22可以由分析设备20控制。
例如，分析设备20可以被配置为基于RF传感器单元16和/或功率探测单元18的信号来触发RF传感器单元16和功率探测单元18的测量。例如，如果检测到被测器件12发射射频信号，则可以触发测量。
分析设备20从RF传感器单元16和功率探测单元18接收测量值，并在其显示模块24上显示图，该图示出射频的表示，特别是被测器件12的射频信号的功率，以及被测器件功耗的表示，例如，供应到被测器件12的电压、供应到被测器件12的电流和/或供应到被测器件12的功率。
在图1中可以看到这样的图，其中由RF传感器单元16接收的RF信号的总功率(上面的线)以及供应到被测器件12的电压V和电流A(由功率探测单元18测量)在相同的图中以相同的时间尺度随时间绘制。
当然，也可以仅显示预先确定的频带中的被测器件12的射频信号的功率。
在这种情况下，RF传感器单元16可以包括合适的滤波装置。
同步地示出了被测器件12的RF信号和功耗的表示，从而使功耗与所生成的RF信号相关，因此功率分析仪系统14的用户可以容易地检测到功耗与从被测器件12发出的射频之间的相关性。
此外，不需要诸如示波器之类的昂贵仪器，因为RF传感器单元16和功率探测单元18作为单独的器件可以进行获取。例如，RF传感器单元16可以是NRP系列的Rhode&Schwarz传感器，并且功率探测单元18可以是Rhode&Schwarz多通道功率探测单元。
功率分析仪系统14和RF传感器单元16可以经由标准化的接口模块28、30供电，特别是在以USB或以太网作为接口的情况下。
图2示出了具有功率分析仪系统14的第二实施例的功率分析仪装置10的第二实施例。
第二实施例的功率分析仪系统14对应于第一实施例的功率分析仪系统14，因此下面仅说明不同之处。相同和功能相同的部分用相同的附图标记表示。
在第二实施例中，功率分析仪系统14包括用于射频传感器单元16、功率探测单元18和同步链路22的壳体32。
壳体32可以是机架或者，如图2所示，可以是其中集成有RF传感器单元16、功率探测单元18和同步链路22的壳体。
与第一实施例类似，分析设备20与壳体32分离。
在图2的实施例中，标准化接口是无线接口，而在图1中，示出了电缆。
例如，第二实施例中的标准化接口模块28、30是无线局域网接口模块或蓝牙接口模块。
与第一实施例的另一不同之处在于，在第二实施例中，分析设备20连接至被测器件12，例如用于调试。
用电缆34示出了连接，但是当然连接可以无线方式建立。
任何提及的接口模块和协议都可以用于被测器件12与分析设备20之间的连接。
在第二实施例中，分析设备20，特别是控制单元26，被配置为执行用于调试被测器件12的调试软件，并且同时执行上述测量。
此外，分析设备20控制调试软件和测量结果，以使得调试(例如将调试信号发送到被测器件12)与测量结果和被测器件12的射频信号以及被测器件12的功耗的表示的显示同步。
所示的实施例当然仅是可能实施例的示例，并且不同实施例的特征可以任意组合。
特别地，在第一实施例中，还可以提供分析设备20与被测器件12和/或壳体32之间的连接。

Claims (13)

1.一种用于使被测设备(12)的功耗和RF信号相关的功率分析仪系统，其具有用于感测所述被测器件(12)的RF信号的RF传感器单元(16)、用于感测所述被测器件(12)的功耗的功率探测单元(18)和与所述RF传感器单元(16)和所述功率探测单元(18)物理分离的分析设备(20)，
其中，所述分析设备(20)包括显示模块(24)和针对标准化数据协议的标准化接口模块(28)，所述分析设备(20)通过所述标准化接口模块(28)连接到所述RF传感器单元(16)和所述功率探测单元(18)，并且
其中，所述分析设备(20)被配置为控制所述RF传感器单元(16)和所述功率探测单元(18)、接收来自所述RF传感器单元(16)和所述功率探测单元(18)的测量值以及同步显示所述被测器件(12)的RF信号的表示和所述被测器件(12)的功耗的表示。
2.根据权利要求1所述的功率分析仪系统，其特征在于，RF信号的表示和功耗的表示随时间显示，特别是在相同的时间尺度上随时间显示。
3.根据权利要求1或2所述的功率分析仪系统，其特征在于，所述标准化数据协议是无线局域网协议、蓝牙协议、通用串行总线协议和/或以太网协议，并且所述接口模块(28)是无线局域网接口模块、蓝牙接口模块、通用串行总线接口模块和/或以太网接口模块。
4.根据前述权利要求中任一项所述的功率分析仪系统，其特征在于，所述功率探测单元(18)被配置为测量供应到所述被测器件(12)的电压、供应到所述被测器件(12)的电流和/或供应到所述被测器件(12)的功率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的功率分析仪系统，其特征在于，功耗的表示代表供应到所述被测器件(12)的电压、供应到所述被测器件(12)的电流和/或供应到所述被测器件(12)的功率。
6.根据前述权利要求中任一项所述的功率分析仪系统，其特征在于，RF信号的表示代表所述被测器件(12)的RF信号的功率，特别是总功率或在预先确定的频带内的功率。
7.根据前述权利要求中任一项所述的功率分析仪系统，其特征在于，所述RF传感器单元(16)是RF功率传感器单元。
8.根据前述权利要求中任一项所述的功率分析仪系统，其特征在于，所述RF传感器单元(16)包括二极管整流器(21)、热功率测量模块(23)、频谱分析仪(25)和/或RF接收器(27)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的功率分析仪系统，其特征在于，所述功率分析仪系统(14)包括所述RF传感器单元(16)和所述功率探测单元(18)之间的同步链路(22)，以用于测量结果的同步。
10.根据前述权利要求中任一项所述的功率分析仪系统，其特征在于，所述功率分析仪系统(14)包括壳体(32)，所述RF传感器单元(16)、所述功率探测单元(18)和/或所述同步链路(22)被集成和/或布置在所述壳体(32)中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的功率分析仪系统，其特征在于，所述分析设备(20)被配置为执行用于调试所述被测器件(12)的调试软件，其中所述分析设备(20)还被配置为使所述调试软件与所述被测器件(12)的RF信号的表示和所述被测器件(12)的功耗的表示的显示同步。
12.根据前述权利要求中任一项所述的功率分析仪系统，其特征在于，所述分析设备(20)被配置为基于所述RF传感器单元(16)和/或所述探测单元(18)的信号来触发所述RF传感器单元(16)和所述功率探测单元(18)的测量。
13.一种功率分析仪装置，其具有根据前述权利要求中任一项所述的功率分析仪系统(14)和被测器件(12)；
其中，所述功率探测单元(18)连接到所述被测器件(12)，使得所述功率探测单元(18)能够测量所述被测器件(12)所消耗的功率，并且
其中，所述RF传感器单元(16)被布置为使所述RF传感器单元(16)接收所述被测器件(12)生成的RF信号。
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