CN116265959A - 测量系统及相关方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种测量系统及相关方法，用来测量功率放大器产生的IMD3信号的相位，该方法包括：进行相位估算操作，包括多次子操作，其中各子操作包括：产生第一主信号、第二主信号、第一可调信号，其中该第一主信号、该第二主信号、该第一可调信号的频率分别为f1、f2、2f1‑f2；以及对应地测量频率在2f1‑f2处的第一功率；以及依据该多次子操作所得到的多个第一功率来估算该第一主信号及该第二主信号经过该功率放大器，在频率为2f1‑f2处所产生的IMD3信号的相位；其中该第一可调信号在各子操作中的相位均不同于其他子操作。

Description

测量系统及相关方法

技术领域

本申请涉及系统，特别涉及一种测量系统及相关方法。

背景技术

当功率放大器的输出功率接近所设计的饱和功率时，会使失真现象加剧，并在输出端产生互调失真(Inter-Modulation Distortion)信号，造成信噪比降低，且可能因IMD信号占用了其他用户的频带，使系统不合法规。现有技术多是在功率放大器已整合到系统后，对其进行测量并利用系统校正，但这样的做法会增加系统整体的成本。

发明内容

本申请提供一种测量系统，用来测量功率放大器产生的IMD3信号的相位，该系统包括：信号发生器，耦接至该功率放大器的输入端；频谱分析器，耦接至该功率放大器的输出端；控制器，用来进行相位估算操作，包括多次子操作，其中各子操作包括：控制该信号发生器产生第一主信号、第二主信号、第一可调信号，其中该第一主信号、该第二主信号、该第一可调信号的频率分别为f1、f2、2f1-f2；以及控制该频谱分析器对应地测量频率在2f1-f2处的第一功率；其中该第一可调信号在各子操作中的功率均同于其他子操作，但相位均不同于其他子操作，该第一主信号在各子操作中的相位和功率均同于其他子操作，该第二主信号在各子操作中的相位和功率均同于其他子操作，该控制器依据该多次子操作所得到的多个第一功率来估算该第一主信号及该第二主信号经过该功率放大器，在频率为2f1-f2处所产生的IMD3信号的相位。

本申请提供一种测量方法，用来测量功率放大器产生的IMD3信号的相位，该方法包括：进行相位估算操作，包含多次子操作，其中各子操作包括：产生第一主信号、第二主信号、第一可调信号，其中该第一主信号、该第二主信号、该第一可调信号的频率分别为f1、f2、2f1-f2；以及对应地测量频率在2f1-f2处的第一功率；以及依据该多次子操作所得到的多个第一功率来估算该第一主信号及该第二主信号经过该功率放大器后，频率在2f1-f2处的IMD3信号的相位；其中该第一可调信号在各子操作中的功率均同于其他子操作，但相位均不同于其他子操作，该第一主信号在各子操作中的相位和功率均同于其他子操作，该第二主信号在各子操作中的相位和功率均同于其他子操作。

本申请的方法可以在早期确定功率放大器的特性，避免在功率放大器已整合到系统后，才对其进行测量，以降低成本。

附图说明

阅读下文具体实施方式以及说明书附图，能够最佳地理解本申请的多种实施方式。应注意到，根据本领域的标准作业习惯，图中的各种特征并未按照比例绘制。事实上，为了能够清楚地描述，可能会刻意地放大或缩小某些特征的尺寸。

图1示出了本申请的测量系统的实施例。

图2示出了主信号S1和主信号S2在频谱上的示意图。

图3示出了主信号S1和主信号S2经过功率放大器后在频谱上的示意图。

图4示出了本申请的测量方法的第一实施例的流程图。

图5示出了本申请的测量方法的第二实施例的流程图。

图6示出了可调信号IMD3CL和可调信号IMD3CR在不同相位所得到的IMD3信号IMD3L和IMD3信号IMD3R的功率。

附图标记说明：

100：测量系统 102：功率放大器 104：频谱分析器

106：控制器 108：信号发生器 200：测量方法

300：测量方法 202～210：步骤 301：步骤

302：步骤

具体实施方式

图1为本申请的测量系统100的实施例的示意图，用来测量功率放大器102产生的IMD3信号的相位。其中信号发生器108耦接至功率放大器102的输入端；频谱分析器104耦接至功率放大器102的输出端。控制器106用来控制信号发生器108及频谱分析器104来进行相位估算操作。在本实施例中，控制器106可以使用固件或软件并搭配处理器来实现。

当功率放大器102的输入端接收如图2所示的频率为f1、功率为P1的主信号S1及频率为f2、功率为P2的主信号S2时，功率放大器102的输出端会得到如图3所示的频率为f1、功率为P1*G的主信号S1及频率为f2、功率为P2*G的主信号S2，其中G为功率放大器102的增益。同时会在频率为2f1-f2处产生功率为P3的IMD3信号IMD3L，以及在频率为2f2-f1处产生功率为P4的IMD3信号IMD3R。请注意，本申请中仅对影响最大的IMD3信号IMD3L及IMD3R进行讨论，忽略其它IMD信号。

频谱分析器104可以很轻易地得知信号IMD3L及信号IMD3R的功率，但无法知道信号IMD3L和信号IMD3R的相位信息。而当功率放大器102整合到通信系统中时，可能会需要知道功率放大器102的输入信号的相位和功率放大器102输出的IMD3信号的相位之间的关系，以进行系统的校正。因此，本申请的目的在于，在设计功率放大器102时，也就是当功率放大器102整合到通信系统之前，先估算出信号IMD3L的相位及信号IMD3R的相位。

请一并参考图4的本申请的测量方法200的第一实施例的流程图。其中步骤202至210为相位估算操作，包含多次子操作(步骤202、204、206、210整体为一次子操作)。在步骤202中，控制器106控制信号发生器108在功率放大器102的输入端产生主信号S1、主信号S2、可调信号IMD3CL及可调信号IMD3CR，其中主信号S1、主信号S2、可调信号IMD3CL及可调信号IMD3CR的频率分别为f1、f2、2f1-f2、2f2-f1。接着在步骤204中，控制器106控制频谱分析器104对应地在功率放大器102的输出端测量频率在2f1-f2处的功率以及在2f2-f1处的功率并记录下来。

由于可调信号IMD3CL及可调信号IMD3CR的频率分别位在2f1-f2及2f2-f1，因此会对图3中的IMD3信号IMD3L及IMD3R的功率造成影响。具体来说，若可调信号IMD3CL和图3中的IMD3信号IMD3L的相位差为0°，则会使可调信号IMD3CL的功率完全地正向加总在图3中的IMD3信号IMD3L上；相反，若可调信号IMD3CL和图3的IMD3信号IMD3L的相位差为180°，则会使可调信号IMD3CL的功率完全地反向加总在图3的IMD3信号IMD3L。对于可调信号IMD3CR和IMD3信号IMD3R的关系与之类似，故不再描述细节。

因此，本申请在多次子操作中，分别将可调信号IMD3CL及可调信号IMD3CR的相位设为不同值，并得到频率在2f1-f2的功率及频率在2f2-f1的功率。在本实施例中，可调信号IMD3CL在各子操作中的相位均等地分布在0°至360°之间，可调信号IMD3CR在各子操作中的相位也均等地分布在0°至360°之间。举例来说，共执行100次子操作，并将360°均分为100个相位，即0°、3.6°、7.2°、...、356.4°，作为可调信号IMD3CL及IMD3CR在各子操作中的相位。

在步骤206中，控制器106会判断是否已完成预设的子操作次数，若否，则将可调信号IMD3CL及可调信号IMD3CR的相位设为不同的值并重新进行子操作；若是，则进如步骤208。步骤208会依据该多次子操作所得到的频率在2f1-f2的多个功率值及频率在2f2-f1的多个功率值，来估算图3中的IMD3信号IMD3L及IMD3L的相位。

举例来说，控制器106所记录到的信息如图6所示，其中包含圆圈的曲线所对应的横轴的值为施加在功率放大器102的输入端的可调信号IMD3CL的相位，对应的纵轴为在功率放大器102的输出端所测量到的频率在2f1-f2处的功率；包含虚线的曲线所对应的横轴的值为施加在功率放大器102的输入端的可调信号IMD3CR的相位，对应的纵轴为在功率放大器102的输出端所测量到的频率在2f2-f1处的功率。因此，可将包含圆圈的曲线的最高点所对应的相位(约240°)，作为图3中的IMD3信号IMD3L的相位估算值；以及将包含虚线的曲线的最高点所对应的相位(约270°)，作为图3中的IMD3信号IMD3R的相位估算值。或者，可将包含圆圈的曲线的最低点所对应的相位(约60°)的反相相位(约240°)，作为图3中的IMD3信号IMD3L的相位估算值；以及将包含虚线的曲线的最低点所对应的相位(约110°)的反相相位(约270°)，作为图3中的IMD3信号IMD3R的相位估算值。

在本实施例中，针对图3中的IMD3信号IMD3L和IMD3R均进行相位估算，但在某些实施例中，可以仅针对图3中的IMD3信号IMD3L或IMD3信号IMD3R进行相位估算。

图5为本申请的测量方法300的第二实施例的流程图。测量方法300和测量方法200的差异在于，测量方法300会先在步骤301中测量出图3中的IMD3信号IMD3L和IMD3R的功率P3及P4。接着，测量方法300的步骤302类似于测量方法200的步骤202，其差异在于特别将可调信号IMD3CL及可调信号IMD3CR的功率设定为P3/G以及P4/G。这样一来，可调信号IMD3CL经过功率放大器102后的功率会和IMD3信号IMD3L相同。当可调信号IMD3CL的相位和IMD3信号IMD3L相位相反时，彼此可完全抵消，使频谱分析器104在功率放大器102的输出端，针对频率为2f1-f2处测量到的功率为0。因此，使控制器106在步骤208中判断最小功率时更为方便。对于可调信号IMD3CR和IMD3信号IMD3R的关系与之类似，故不再描述细节。

上文的描述简要地提出了本申请某些实施例的特征，而使得本申请所属技术领域中具有普通知识的技术人员能够更全面地理解本申请内容的多种实施方式。本申请所属技术领域中具有普通知识的技术人员应当理解，可轻易地以本申请内容作为基础，来设计或改变其他程序与结构，以实现与本实施方式相同的目的和/或达到相同的效果。本申请所属技术领域中具有普通知识的技术人员应当知道，等同的实施方式仍属于本申请内容的精神与范围，且可以进行各种改变、替换与更正，而不会背离本申请内容的精神与范围。

Claims (10)

1.一种测量系统，用来测量功率放大器产生的IMD3信号的相位，其特征在于，所述测量系统包括：

信号发生器，耦接至所述功率放大器的输入端；

频谱分析器，耦接至所述功率放大器的输出端；

控制器，用来进行相位估算操作，包括多次子操作，其中各子操作包括：

控制所述信号发生器产生第一主信号、第二主信号、第一可调信号，其中

所述第一主信号、所述第二主信号、所述第一可调信号的频率分别为f1、f2、2f1-f2；以及

控制所述频谱分析器对应地测量频率在2f1-f2处的第一功率；

其中所述第一可调信号在各子操作中的功率均同于其他子操作，但相位均不同于其他子操作，所述第一主信号在各子操作中的相位和功率均同于其他子操作，所述第二主信号在各子操作中的相位和功率均同于其他子操作，所述控制器依据所述多次子操作所得到的多个第一功率来估算所述第一主信号及所述第二主信号经过所述功率放大器，在频率为2f1-f2处所产生的IMD3信号的相位。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述控制器将所述多次子操作所得到的多个第一功率中的最小值所对应的所述第一可调信号的相位的反相相位，作为所述第一主信号及所述第二主信号经过所述功率放大器后，频率在2f1-f2处的IMD3信号的相位的估算结果。

3.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，各子操作还包括：

控制所述信号发生器产生第二可调信号，其中所述第二可调信号的频率为2f2-f1；以及

控制所述频谱分析器对应地测量频率在2f2-f1处的第二功率；

其中所述第二可调信号在各子操作中的功率均同于其他子操作，但相位均不同于其他子操作，所述控制器依据所述多次子操作所得到的多个第二功率来估算所述第一主信号及所述第二主信号经过所述功率放大器后，频率在2f2-f1处的IMD3信号的相位。

4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述控制器将所述多次子操作所得到的多个第二功率中的最小值所对应的所述第二可调信号的相位的反相相位，作为所述第一主信号及所述第二主信号经过所述功率放大器后，频率在2f2-f1处的IMD3信号的相位的估算结果。

5.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述控制器在进行所述相位估算操作之前，还进行功率估算操作，其中在所述功率估算操作中，所述控制器控制所述信号发生器产生所述第一主信号、所述第二主信号并测量频率在2f1-f2处的第三功率。

6.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述控制器在进行所述相位估算操作之前，还进行功率估算操作，其中在所述功率估算操作中，所述控制器控制所述信号发生器产生所述第一主信号、所述第二主信号并测量频率在2f2-f1处的第四功率。

7.一种测量方法，用来测量功率放大器产生的IMD3信号的相位，其特征在于，所述方法包括：

进行相位估算操作，包括多次子操作，其中各子操作包括：

产生第一主信号、第二主信号、第一可调信号，其中所述第一主信号、所述第二主信号、所述第一可调信号的频率分别为f1、f2、2f1-f2；以及

对应地测量频率在2f1-f2处的第一功率；以及

依据所述多次子操作所得到的多个第一功率来估算所述第一主信号及所述第二主信号经过所述功率放大器后，频率在2f1-f2处的IMD3信号的相位；

其中所述第一可调信号在各子操作中的功率均同于其他子操作，但相位均不同于其他子操作，所述第一主信号在各子操作中的相位和功率均同于其他子操作，所述第二主信号在各子操作中的相位和功率均同于其他子操作。

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，估算频率在2f1-f2处的IMD3信号的相位的步骤包括：

将所述多次子操作所得到的多个第一功率中的最小值所对应的所述第一可调信号的相位的反相相位，作为所述第一主信号及所述第二主信号经过所述功率放大器后，频率在2f1-f2处的IMD3信号的相位的估算结果。

9.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，各子操作还包括：

产生第二可调信号，其中所述第二可调信号的频率为2f2-f1；以及

对应地测量频率在2f2-f1处的第二功率；以及

所述方法还包括：

依据所述多次子操作所得到的多个第二功率来估算所述第一主信号及所述第二主信号经过所述功率放大器后，频率在2f2-f1处的IMD3信号的相位；

其中所述第二可调信号在各子操作中的功率均同于其他子操作，但相位均不同于其他子操作。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，估算频率在2f2-f1处的IMD3信号的相位的步骤包括：

将所述多次子操作所得到的多个第二功率中的最小值所对应的所述第二可调信号的相位的反相相位，作为所述第一主信号及所述第二主信号经过所述功率放大器后，频率在2f2-f1处的IMD3信号的相位的估算结果。

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