-
Eine Anzahl von Systemen und Techniken werden verwendet, um verschiedene Charakteristika eines Testobjekts (DUT) zu empfangen und zu messen, einschließlich periodisch modulierten Ausgangssignalen, die durch das DUT ansprechend auf ein Stimulussignal bereitgestellt werden. Es ist jedoch schwierig, genaue und vollständige Messungen modulierter Ausgangsignale von einem DUT unter Verwendung eines herkömmlichen mischerbasierten Empfängers durchzuführen, wo die Differenz zwischen der Minimal- und Maximalfrequenz des modulierten Ausgangssignals (als „Gesamtbandbreite” bezeichnet) die Zwischenfrequenz-(ZF-)Bandbreite des Empfängers (als ZF-Bandbreite bezeichnet) überschreitet. Die ZF-Bandbreite eines Empfängers ist die Bandbreite, über die ein Spektrumanalysator beispielsweise sowohl Amplitude als auch Phase des modulierten Ausgangssignals messen kann. Die Fehlervektorgröße (EVM; EVM = Error Vector Magnitude) eines Leistungsverstärkers (als Testobjekt) kann beispielsweise unter Verwendung eines PNA-X-Netzwerkanalysators gemessen werden, erhältlich von Agilent Technologies Inc., wo der Leistungsverstärker erregt wird durch ein zusammenhängend angesammeltes Fünf-Träger-LTE-A-Stimulussignal mit einer Bandbreite von 100 MHz. Aufgrund von spektralem Nachwachsen kann die Gesamtbreite des Verstärkerausgangssignals 300 MHz ohne weiteres überschreiten, während die ZF-Bandbreite des PNA-X-Empfängers nur etwa 40 MHz beträgt.
-
Aufgrund der begrenzten ZF-Bandbreite werden zumindest acht Lokaloszillator-(LO-)Frequenzeinstellungen in dem PNA-X-Empfänger benötigt (zum Empfangen der 300 MHz Gesamtbreite in acht 40 MHz-Bandbreite-Abschnitten) zusammen mit acht entsprechenden Analog/Digital-Wandler-(ADC-)Datenaufzeichnungserfassungen, um das Spektrum zwischen der niedrigsten und höchsten Frequenz der Gesamtbandbreite (bezeichnet als „volles Spektrum”) zu erfassen. Das volle Spektrum enthält die Signalleistung des Verstärkerausgangssignals. Jede LO-Einstellung und entsprechende ADC-Datenaufzeichnung führt eine unbekannte Phasenverschiebungscharakteristik in das entsprechende gemessene Spektrum ein. Diese unbekannte Phasenverschiebungscharakteristik hat sowohl eine konstante als auch eine lineare Komponente gegenüber der Frequenz. Da die oben erwähnten Phasenverschiebungen unbekannt sind, ist es nicht möglich, die acht gemessenen Spektren in den 40 MHz Bandbreiten einfach in ein 300 MHz breites volles Spektrum zu kombinieren. Obwohl die Informationen der acht Aufnahmen verwendet werden können, um eine Amplitude des vollen Spektrums zu rekonstruieren, was eine genaue Messung von spektralen Nachwachsparametern ermöglicht, wie z. B. benachbarter-Kanal-Leistungsverhältnis (ACPR; ACPR = adjacent-channel-power-ratio) ist die Phaseninformation aufgrund der oben erwähnten unbekannten Phasenverschiebungen verzerrt, was eine Bestimmung der phasenempfindlichen Charakteristika, wie z. B. EVM, verhindert.
-
Folglich sind die aktuellen Vollspektrummessmethoden für eine vollständige Messung des vollen Spektrums ungenügend, und ein genauer und effizienter Lösungsansatz wird benötigt.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Messen eines vollen Spektrums eines modulierten Ausgangssignals zu schaffen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 7.
-
Bei einem darstellenden Ausführungsbeispiel wird ein System bereitgestellt zum Messen eines vollen Spektrums eines modulierten Ausgangssignals, das durch ein Testobjekt (DUT) bereitgestellt wird. Das System umfasst einen Signalgenerator, einen Aufwärtswandler, einen Empfänger und einen Harmonische-Phasenreferenz- (HPR; HPR = Harmonic Phase Reference) Generator. Der Signalgenerator ist konfiguriert, um ein moduliertes Eingangssignal mit einer Modulationswiederholungsrate zu erzeugen, und um ein Auslösesignal zu erzeugen, das synchron ist mit einer Subharmonischen der Modulationswiederholungsrate. Der Aufwärtswandler ist konfiguriert, um das modulierte Eingangssignal zu einem Hochfrequenz-(HF-)Stimulussignal aufwärts zu wandeln, das dem DUT bereitgestellt wird, wobei das DUT das modulierte Ausgangssignal ansprechend auf das HF-Stimulussignal ausgibt, wobei das modulierte Ausgangssignal die gleiche Modulationswiederholungsrate aufweist wie das modulierte Eingangssignal. Der Empfänger hat eine Zwischenfrequenz-(ZF-)Bandbreite, die geringer ist als eine Gesamtbandbreite des modulierten Ausgangssignals. Der Empfänger umfasst mehrere Mischer, die zumindest einen Referenzmischer und einen ersten Mischer umfassen; einen Analog/Digital-Wandler (ADC) mit mehreren Kanälen, die den Mischern entsprechen und durch das Auslösesignal von dem Signalgenerator ausgelöst werden; und einen Lokaloszillator (LO), der konfiguriert ist, um nacheinander mehrere LO-Signale mit unterschiedlichen LO-Frequenzen zu erzeugen. Der HPR-Generator ist konfiguriert, um ein sich wiederholendes HPR-Signal zu erzeugen, das eine HPR-Bandbreite aufweist, die größer als oder im Wesentlichen gleich wie die Gesamtbandbreite der modulierten Ausgangssignale ist. Der Referenzmischer ist konfiguriert, um das HPR-Signal von dem HPR-Generator nacheinander mit den LO-Signalen zu mischen, um HPR-ZF-Signale bereitzustellen, die in einen Referenzkanal des ADC eingegeben werden, und der erste Mischer ist konfiguriert, um das modulierte Ausgangssignal von dem DUT nacheinander mit den LO-Signalen zu mischen, um erste ZF-Signale bereitzustellen, die den HPR-ZF-Signalen entsprechen, und diese in einen ersten Kanal des ADC einzugeben, wobei die HPR-ZF-Signale und die entsprechenden modulierten Ausgangs-ZF-Signale jeweils die ADC-Aufzeichnungen bilden. Die Anzahl von unterschiedlichen LO-Frequenzen der LO-Signale ist ausgewählt, um ausreichend ADC-Datenaufzeichnungen bereitzustellen, um das volle Spektrum aufzunehmen, das der Gesamtbandbreite des modulierten Ausgangssignals von dem DUT entspricht.
-
Bei einem anderen darstellenden Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren bereitgestellt zum Messen eines vollen Spektrums eines modulierten Ausgangssignals von einem DUT an einem Empfänger, wobei der Empfänger mehrere Mischer und einen ADC mit mehreren Kanälen, die den Mischern entsprechen, aufweist. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen eines modulierten Eingangssignals, das eine Modulationswiederholungsrate umfasst; Bereitstellen eines HF-Stimulussignals an das DUT, wobei das DUT das modulierte Ausgangssignal ansprechend auf das HF-Stimulussignal bereitstellt, wobei das modulierte Ausgangssignal die gleiche Modulationswiederholungsrate aufweist wie das HF-Stimulussignal; Erzeugen eines Auslösesignals synchron mit einer Subharmonischen der modulierten Wiederholungsrate zum Auslösen von ADC-Erfassung; Erzeugen eines sich wiederholenden Harmonische-Phasenreferenz-(HPR; HPR = Harmonic Phase Reference)Signals mit einer Bandbreite, die größer als oder im Wesentlichen gleich wie die Gesamtbandbreite der modulierten Ausgangsignale ist; aufeinanderfolgendes Erzeugen mehrerer LO-Signale mit unterschiedlichen entsprechenden LO-Frequenzen; und Mischen des HPR-Signals mit den mehreren LO-Signalen, um HPR-ZF-Signale bereitzustellen, und Eingeben der HPR-ZF-Signale in einen Referenzkanal des ADC; Mischen des modulierten Ausgangssignals mit den mehreren LO-Signalen, um erste ZF-Signale bereitzustellen, und Eingeben der ersten ZF-Signale in einen ersten Kanal des ACD gemäß dem Auslösesignal, das verwendet wird, um jede ADC-Erfassung mit einer Modulationsperiode der jeweiligen ersten ZF-Signale auszurichten; und Bilden von ADC-Datenaufzeichnungen von den HPR-ZF-Signalen bzw. den entsprechenden ersten ZF-Signalen. Die Anzahl von unterschiedlichen LO-Frequenzen der LO-Signale ist ausgewählt, um ausreichend ADC-Datenaufzeichnungen bereitzustellen, um das volle Spektrum des modulierten Ausgangssignals durch spektrale Zusammensetzung (spectral stitching) aufzunehmen.
-
Bei einem anderen darstellenden Ausführungsbeispiel wird ein System bereitgestellt zum Messen eines vollen Spektrums eines modulierten Ausgangssignals, das durch ein DUT bereitgestellt wird. Das System umfasst eine Signalerzeugungsvorrichtung, einen Empfänger und einen Harmonische-Phasenreferenz-(HPR-)Generator. Die Signalerzeugungsvorrichtung ist konfiguriert, um dem DUT ein HF-Stimulussignal bereitzustellen, und um ein Auslösesignal zu erzeugen synchron mit einer Subharmonischen einer Modulationswiederholungsrate des HF-Stimulussignals, wobei das DUT das modulierte Ausgangssignal ansprechend auf das HF-Stimulussignal ausgibt. Der Empfänger hat eine Zwischenfrequenz-(ZF-)Bandbreite, die geringer ist als eine Gesamtbandbreite des modulierten Ausgangssignals. Der Empfänger umfasst mehrere Mischer, die zumindest einen Differenzmischer und einen ersten Mischer umfassen; einen ADC, der mehrere Kanäle umfasst, die den Mischern entsprechen und durch das Auslösesignal von der Signalerzeugungsvorrichtung ausgelöst werden; und einen LO, der konfiguriert ist, um nacheinander mehrere LO-Signale mit unterschiedlichen LO-Frequenzen zu erzeugen. Der HPR-Generator ist konfiguriert, um ein sich wiederholendes HPR-Signal mit einer HPR-Bandbreite zu erzeugen, die größer als oder im Wesentlichen gleich wie die Bandbreite des modulierten Ausgangssignals ist. Der Referenzmischer ist konfiguriert, um das HPR-Signal von dem HPR-Generator nacheinander mit den LO-Signalen zu mischen, um HPR-ZF-Signale bereitzustellen, die in einen Referenzkanal des ADC eingegeben werden, und der erste Mischer ist konfiguriert, um das modulierte Ausgangssignal von dem Testobjekt nacheinander mit den LO-Signalen zu mischen, um erste ZF-Signale bereitzustellen, die den HPR-ZF-Signalen entsprechen, und in einen ersten Kanal des ADC einzugeben. Die HPR-ZF-Signale und die entsprechenden ersten ZF-Signale bilden jeweils ADC-Datenaufzeichnungen. Die ADC-Datenaufzeichnungen nehmen das volle Spektrum auf, das der Gesamtbandbreite des modulierten Ausgangssignals von dem DUT entspricht.
-
Die darstellenden Ausführungsbeispiele sind am besten verständlich von der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen. Wo es angemessen und praktisch ist, beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf beiliegende Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems zum Messen eines vollen Spektrums eines modulierten Signals, das durch ein Testobjekt (OUT) ausgegeben wird, gemäß einem darstellenden Ausführungsbeispiel;
-
2 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zeigt zum Messen eines vollen Spektrums eines modulierten Signals, das durch ein DUT ausgegeben wird, gemäß einem darstellenden Ausführungsbeispiel.
-
In der folgenden detaillierten Beschreibung sind zu Erläuterungs- und nicht zu Beschränkungszwecken darstellende Ausführungsbeispiele beschrieben, die spezifische Einzelheiten offenbaren, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsbeispielen gemäß den vorliegenden Lehren bereitzustellen. Für einen, der die vorliegende Offenbarung gelesen hat, ist jedoch offensichtlich, dass andere Ausführungsbeispiele gemäß den vorliegenden Lehren, die von den hierin offenbarten spezifischen Einzelheiten abweichen, innerhalb des Schutzbereichs der angehängten Ansprüche bleiben. Darüber hinaus können Beschreibungen gut bekannter Vorrichtungen und Verfahren ausgelassen werden, um die Beschreibung der beispielhaften Ausführungsbeispiele nicht zu behindern. Solche Verfahren und Vorrichtungen liegen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Lehren.
-
Allgemein ist klar, dass die Begriffe „ein, einer, eines” und „der, die, das” wie sie in der Beschreibung und den angehängten Ansprüchen verwendet werden, sowohl Einzahl- als auch Mehrzahlbezugnahmen umfassen, es sei denn der Zusammenhang gibt dies eindeutig anderweitig vor. Somit umfasst beispielsweise „eine Vorrichtung” eine Vorrichtung und mehrere Vorrichtungen.
-
Wie sie in der Beschreibung und den angehängten Ansprüchen und zusätzlich zu ihren gewöhnlichen Bedeutungen verwendet werden, bedeuten die Begriffe „wesentlich” oder „im Wesentlichen” innerhalb annehmbarer Grenzen oder bis zu einem annehmbaren Grad. Beispielsweise bedeutet „im Wesentlichen aufgehoben”, dass ein Fachmann auf diesem Gebiet die Aufhebung als annehmbar ansehen würde. Als weiteres Beispiel bedeutet „im Wesentlichen entfernt”, dass ein Fachmann auf diesem Gebiet die Entfernung als annehmbar ansehen wird.
-
Wie er in der Beschreibung und den angehängten Ansprüchen und zusätzlich zu seiner gewöhnlichen Bedeutung verwendet wird, bedeutet der Begriff „annähernd” innerhalb einer annehmbaren Grenze oder innerhalb eines annehmbaren Betrags für einen Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet. Beispielsweise bedeutet „annähernd gleich”, dass ein Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet die Elemente, die verglichen werden, als gleich ansieht.
-
Verschiedene darstellende Ausführungsbeispiele umfassen im Allgemeinen einen Empfänger mit einem Analog/Digital-Wandler (ADC), der ein Auslösesignal empfängt, erzeugt durch eine Signalerzeugungsvorrichtung, die auch ein Stimulussignal an das Testobjekt (DUT) bereitstellt, für jede ADC-Datenaufzeichnung (eine für mehrere LO-Einstellungen) in Kombination mit einem Harmonische-Phasenreferenz-(HPR-)Signal, das an einen Referenzkanal des Empfängers gesendet wird. Das Auslösesignal ist synchron mit einer Subharmonischen der Modulationswiederholungsrate des Stimulusssignals. Es ist daher möglich, dass ein mischerbasierter Empfänger Phase und Amplitude von Tönen in einem periodisch modulierten Breitbandsignal mischt, wobei die untere Grenze einer Modulationswiederholungsrate nicht durch das Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) des HPR-Signals bestimmt wird, wie bei einigen herkömmlichen Systemen.
-
1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems zum Messen eines vollen Spektrums eines modulierten Signals, das durch ein Testobjekt (DUT) ausgegeben wird, gemäß einem darstellenden Ausführungsbeispiel.
-
Mit Bezugnahme auf 1 umfasst ein Spektrumsmesssystem 100 eine Hochfrequenz-(HF-)Signalerzeugungsvorrichtung 110, einen Empfänger 120 und einen Harmonische-Phasenreferenz-(HPR-)Generator 130, die konfiguriert sind, um ein Ausgangsignal des DUT 140 zu messen. Das DUT 140 kann beispielsweise ein Leistungsverstärker sein, obwohl das DUT 140 auch ein anderer Vorrichtungstyp sein kann.
-
Die HF-Signalerzeugungsvorrichtung 110 ist konfiguriert, um ein HF-Stimulussignal zum Erregen des DUT 140 zu erzeugen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die HF-Signalerzeugungsvorrichtung 110 einen Signalgenerator 112 und einen HF-Aufwärtswandler 114. Der Signalgenerator 112 kann ein Beliebige-Welle-Generator (AWG; AWG = Arbitrary Wave Generator) sein, beispielsweise mit In-Phase-(I-) und Quadratur-(Q-)Ausgängen. Genauer gesagt ist der Signalgenerator 112 konfiguriert, um ein IQ-moduliertes Eingangssignal zu erzeugen, beispielsweise mit einer Modulationswiederholungsrate (z. B. 1 kHz) und einer vorbestimmten Modulationsbandbreite (z. B. 100 MHz). Der Signalgenerator 112 ist ferner konfiguriert, um ein Auslösesignal zu erzeugen, das synchron ist mit einer Subharmonischen der Modulationswiederholungsrate des modulierten Eingangssignals. Der HF-Aufwärtswandler 114, der ein IQ-Modulator sein kann, ist konfiguriert, um das modulierte Eingangssignal, das von dem Signalgenerator 112 empfangen wird, zu dem HF-Stimulussignal (z. B. 1 GHz) aufwärts zu wandeln, unter Verwendung des HF-Oszillators 116. Der HF-Oszillator 116 kann einstellbar sein, um eine Vielzahl von Frequenzen für das HF-Stimulussignal aufzunehmen.
-
Das DUT 140 empfängt das HF-Stimulussignal von der HF-Signalerzeugungsvorrichtung 110 und gibt ansprechend auf das HF-Stimulussignal ein moduliertes Ausgangssignal aus. Das modulierte Ausgangsignal hat die gleiche Modulationswiederholungsrate (z. B. 1 kHz) wie das modulierte Eingangssignal, das durch den Signalgenerator 112 bereitgestellt wird, sowie das HF-Stimulussignal, das durch den HF-Aufwärtswandler 114 bereitgestellt wird. Die Modulationsbandbreite des Ausgangssignals ist typischerweise signifikant größer als die Modulationsbandbreite des modulierten Eingangssignals aufgrund von spektralem Nachwachsen, das durch nicht-lineare Effekte verursacht wird. Bei dem vorliegenden Beispiel wird das modulierte Ausgangssignal des DUT 140 ein modulierter 1 GHz Träger, wo die Modulationswiederholungsrate ebenfalls 1 kHz sein wird.
-
Der HPR-Generator 130 ist konfiguriert, um ein sich wiederholendes HPR-Signal zu erzeugen, das eine HPR-Bandbreite aufweist, die breiter als (oder im Wesentlichen gleich wie) die Bandbreite des modulierten Ausgangssignals (sowie die Bandbreite des modulierten Eingangssignals) ist. Das HPR-Signal umfasst mehrere Töne, gleichmäßig voneinander beabstandet, in einer Anzahl, die ausreichend ist, um die Gesamtbandbreite des modulierten Ausgangssignals zu bedecken. Die Amplitude der Töne, die in dem sich wiederholenden HPR-Signal vorliegen, sollte ausreichend hoch sein, um ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) sicherzustellen. Dies kann beispielsweise erreicht werden durch Verwenden einer ausreichend hohen Wiederholungsrate für die HPR.
-
Der Empfänger 120 umfasst einen ADC 124, der durch das Auslösesignal ausgelöst wird, das durch den Signalgenerator 112 ausgegeben wird, mehrere Mischer, die durch den darstellenden Referenzmischer 121, erste Mischer 122 und zweite Mischer 123 angezeigt sind, und einen Lokaloszillator (LO) 125, der konfiguriert ist, um nacheinander unterschiedliche LO-Signale mit unterschiedlichen LO-Frequenzen zu erzeugen, wie es nachfolgend erörtert ist. Der ADC 124 hat mehrere Kanäle, die durch den darstellenden Referenzkanal CH0 zum Empfangen der Ausgabe (ZF-Signal) des Referenzmischers 121, einen ersten Kanal CH1 zum Empfangen der Ausgabe des ersten Mischers 122 und einen zweiten Kanal CH2 zum Empfangen der Ausgabe des zweiten Mischers 123 angezeigt sind. Allgemein hat der Empfänger 120 eine ZF-Bandbreite, die sehr viel geringer ist als eine Gesamtbandbreite des modulierten Ausgangssignals, das durch das DUT 140 bereitgestellt wird. Der Empfänger 120 ist daher nicht in der Lage, das gesamte modulierte Ausgangssignal gleichzeitig zu empfangen, und ist somit konfiguriert, um Abschnitte des modulierten Ausgangssignals (über den ersten Mischer 122) zu empfangen unter Verwendung der unterschiedlichen LO-Signalfrequenzen von dem LO 125, wie es nachfolgend erörtert wird.
-
Der Empfänger 120 ist konfiguriert, um das HPR-Signal von dem HPR-Generator 130, das modulierte Ausgangssignal von dem DUT 140 und (optional) das HF-Stimulussignal von der HF-Signalerzeugungsvorrichtung 110 zu empfangen. Genauer gesagt, der Referenzmischer 121 des Empfängers 120 empfängt das HPR-Signal an einem HF-Tor und das LO-Signal an einem LO-Tor, und gibt ein HPR-ZF-Signal an den Referenzkanal CH0 des ADC 124 aus. Gleichartig dazu empfängt der erste Mischer 122 das modulierte Ausgangssignal an einem HF-Tor und das LO-Signal an einem LO-Tor und gibt ein erstes ZF-Signal an den ersten Kanal CH1 des ADC 124 aus. Bei der Verwendung empfängt der zweite Mischer 123 das HF-Stimulussignal an einem HF-Tor und das LO-Signal an einem LO-Tor und gibt ein zweites ZF-Signal an den zweiten Kanal CH2 des ADC 124 aus. Das Auslösesignal, das den ADC 124 auslöst, richtet die Modulationsperiode des modulierten Ausgangssignals von dem DUT 140 mit ADC-Erfassung an jedem der mehreren Kanäle aus.
-
Die HPR-ZF-Signale und das erste und zweite Ausgangs-ZF-Signal, die den unterschiedlichen LO-Frequenzen entsprechen, bilden jeweils gemeinsam ADC-Datenaufzeichnungen. Jede ADC-Datenaufzeichnung umfasst zumindest einen Ton des HPR-Signals, wo eine Phase des zumindest einen Tons des HPR-Signals gemessen werden kann, um Phasenbeziehungen zwischen aufeinanderfolgenden LO-Signalen der mehreren LO-Signale zu bestimmen, um die ADC-Datenaufzeichnungen auszurichten. Bei einem Ausführungsbeispiel können die ADC-Datenaufzeichnungen nur die HPR-ZF-Signale und die entsprechenden ersten Ausgangs-ZF-Signale umfassen (und umfassen nicht die modulierten zweiten Ausgangs-ZF-Signale). Phasenmessungen der HPR-ZF-Signale können verwendet werden, um Phasenunsicherheit der ersten ZF-Signale zu eliminieren, beispielsweise verursacht durch Ändern der LO-Frequenz.
-
Wie oben erwähnt wird das modulierte Ausgangssignal des DUT 140 an den ersten Kanal CH1 des ADC 124 gesendet. Aufgrund von spektralem Nachwachsen und unter Berücksichtigung von Intermodulationsprodukten dritter Ordnung kann davon ausgegangen werden, dass die Gesamtbreite des modulierten Ausgangssignals beispielsweise zumindest 300 MHz beträgt. Wenn berücksichtigt wird, dass der Empfänger 120 eine geringere ZF-Bandbreite aufweist, wie z. B. 40 MHz, wird beispielsweise die Bandbreite des HPR-Signals gewählt um gleich 40 MHz zu sein. Das HPR-Signal wird von dem HPR-Generator 130 an den Referenzkanal CH0 des ADC 124 gesendet. Es ist anzumerken, dass die Wiederholungsrate des HPR-Signals (die Beabstandung der Töne) ausreichend hoch ist, um ein gutes Signal/Rausch-Verhältnis zu garantieren. Selbstverständlich können auch Gesamtbreiten des modulierten Ausgangssignals, die sich von 300 MHz unterscheiden, und ZF-Bandbreiten des Empfängers 120, die sich von 40 MHz unterscheiden, aufgenommen werden.
-
Wie es oben erwähnt ist, wird jedes LO-Signal durch den LO 125 an jeden des Referenzmischers 121, des ersten Mischers 122 und des zweiten Mischers 123 gleichzeitig ausgegeben. Anders ausgedrückt, der Referenzmischer 121, der erste Mischer 122 und der zweite Mischer 123 empfangen jeweils das gleiche Frequenz-LO-Signal, selbst wenn sich die Frequenz des LO-Signals ändert. Der Satz von unterschiedlichen LO-Frequenzen ist gewählt, um es zu ermöglichen, das gesamte Spektrum des modulierten Ausgangssignals von dem DUT 140 unter Verwendung der begrenzten ZF-Bandbreite des Empfängers 120 abzutasten. Das heißt, die Anzahl unterschiedlicher LO-Frequenzen der LO-Signale ist ausgewählt, um ausreichend ADC-Datenaufzeichnungen bereitzustellen, um das volle Spektrum zu erfassen, das der Gesamtbandbreite des modulierten Ausgangssignals von dem DUT 140 entspricht. Die unterschiedlichen LO-Frequenzen der LO-Signale und die Anzahl von Abtastwerten in jeder ADC-Datenaufzeichnung sind ausgewählt, so dass die ZF-Frequenzen der HPR-ZF-Signale, die durch den Referenzmischer 121 ausgegeben werden, und das erste ZF-Signal, das durch den ersten Mischer 122 ausgegeben wird (und das zweite ZF-Signal, das durch den zweiten Mischer 123 ausgegeben wird, wenn derselbe genutzt wird), Diskrete-Fourier-Transformation-Intervallbereichen der ADC-Datenaufzeichnungen entsprechen, und gleichzeitig keine Störung verursachen zwischen direkten und Bildmischprodukten und/oder (schließlich) zwischen direkten und indirekten Harmonischemischprodukten. Wenn das zweite ZF-Signal, das durch den zweiten Mischer 123 ausgegeben wird, verwendet wird, zusammen mit den HPR-ZF-Signalen, ermöglichen die entsprechenden ADC-Datenaufzeichnungen die Messung des HF-Stimulussignals auf eine ähnliche Weise. Beispielsweise können komplexe Hüllkurven der zweiten ZF-Signale in dem zweiten Kanal CH2 des ADC 124 gemessen werden, wenn die zweiten ZF-Signale verwendet werden.
-
Beispielsweise kann bei der vorliegenden Darstellung, bei der die Gesamtbandbreite des modulierten Ausgangssignals etwa 300 MHz beträgt und die ZF-Bandbreite des Empfängers 120 etwa 40 MHz beträgt, der Satz von LO-Frequenzen wie folgt bestimmt werden: 820 MHz + K × 40 MHz – 250 Hz, wobei K von 0 bis 8 reicht, wodurch neun ADC-Datenaufzeichriungen erzeugt werden. Der Versatz (bei diesem Beispiel z. B. 250 Hz) ist notwendig, um Störung mit den Bildfrequenzen zu vermeiden. Folglich würde der LO 125 nacheinander neun LO-Signale erzeugen mit unterschiedlichen LO-Frequenzen gleich etwa 820 MHz, 860 MHz, 900 MHz, 940 MHz, 980 MHz, 1020 MHz, 1060 MHz, 1100 MHz bzw. 1140 MHz.
-
Der ADC 124 wird mit einer Rate von 250 Hz ausgelöst, z. B. durch das Auslösesignal, das durch den Signalgenerator 112 erzeugt wird, synchron mit einer Subharmonischen einer 1 kHz Modulationswiederholungsrate in dem modulierten Ausgangssignal. Die neun ADC-Datenaufzeichnungen (eine für jede LO-Frequenzeinstellung) bedecken den gesamten Frequenzbereich von Interesse über die Gesamtbandbreite des modulierten Ausgangssignals (d. h. das volle Spektrum), und jede ADC-Datenaufzeichnung enthält zumindest einen Ton des HPR-Signals. Die gemessene Phase des HPR-Tons in jeder Datenaufzeichnung kann dann verwendet werden, um die unbekannten beliebigen Phasenverschiebungen zu eliminieren, die jedes Mal, wenn die LO-Frequenz geändert wird, in die ADC-Datenaufzeichnung eingeführt werden. Das heißt, die konstanten und linearen unbekannten Phasenverschiebungen werden unter Verwendung der gemessenen Phasen der HPR-Töne eliminiert. Dies ermöglicht die Kombination der gemessenen 40 MHz breiten Teile (neun insgesamt) in ein 320 MHz breites volles Spektrum, das sowohl Amplitude als auch Phase aller Töne enthält (d. h. zumindest einen pro ADC-Datenaufzeichnung), was als „spektrale Zusammensetzung” bezeichnet werden kann. Diese Daten können verwendet werden, um die komplexe Hüllkurve des modulierten Ausgangssignals von dem DUT 140 zu rekonstruieren und phasenabhängige Parameter, wie z. B. EVM, zu bestimmen.
-
Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Spektrumsmesssystem 100 ferner eine Verarbeitungseinheit 150 umfassen, die konfiguriert ist, um Operationen des Spektrumsmesssystems 100 zu steuern. Die Verarbeitungseinheit 150 kann in der Spektrumsmessvorrichtung 100 enthalten sein oder kann eine getrennte Vorrichtung sein, wie z. B. ein Personalcomputer (PC). Die Verarbeitungseinheit 150 ist mit einer oder mehreren der Komponenten des Spektrumsmesssystems 100 verbunden, wie z. B. der HF-Signalerzeugungsvorrichtung 110, dem Empfänger 120 und/oder dem HPR-Generator 130 zum Steuern verschiedener Aspekte von Messsignalen des DUT 180, einschließlich der Ausführung verschiedener Schritte, die in 2 dargestellt sind, die nachfolgend erörtert wird. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinheit 150 konfiguriert sein, um den HF-Oszillator 116 zu steuern, um die Trägerfrequenz des HF-Stimulussignals einzustellen, um den LO 125 zu steuern, um die LO-Frequenzen zum Bereitstellen der ADC-Datenaufzeichnungen festzulegen und einzustellen, und um den HPR-Generator zu steuern, um die Modulationsbandbreite und Wiederholungsrate einzustellen, damit dieselben denjenigen des modulierten Eingangssignals von dem Signalgenerator 112 entsprechen. Obwohl in 1 der Zweckmäßigkeit halber keine spezifischen Verbindungen zu der Verarbeitungseinheit 150 gezeigt sind, ist klar, dass jede Art von verdrahteter und/oder drahtloser Verbindung zwischen der Verarbeitungseinheit 150 und Komponenten des Spektrumsmesssystems 100, die eine Übertragung von Kommunikations- und Steuersignalen ermöglicht, aufgenommen werden kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Lehren abzuweichen.
-
Allgemein kann die Verarbeitungseinheit 150 durch einen Computerprozessor (z. B. eines PCs oder einer zweckgebundenen Arbeitsstation), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gatterarrays (FPGAs) oder Kombinationen derselben implementiert werden unter Verwendung von Software, Firmware, festverdrahteten Logikschaltungen oder Kombinationen derselben. Ein Computerprozessor kann insbesondere aus jeder Kombination von Hardware, Firmware oder Softwarearchitekturen aufgebaut sein, und kann Speicher (z. B. flüchtigen und/oder nicht-flüchtigen Speicher) zum Speichern von ausführbarem Software/Firmware-ausführendem Code umfassen, der es ermöglicht, die verschiedenen Funktionen durchzuführen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Computerprozessor eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) aufweisen, die beispielsweise ein Betriebssystem ausführt. Die Verarbeitungseinheit 150 kann eine Speichervorrichtung umfassen, wie z. B. einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Flash-Speicher, elektrisch programmierbaren ROM (EPROM), elektrisch löschbaren programmierbaren ROM (EEPROM), Festplattenlaufwerk (HDD) oder dergleichen. Daten von verschiedenen Messungen und Charakterisierungen des DUT können beispielsweise angezeigt werden und/oder für eine Analyse gespeichert werden. Eine Nutzerschnittstelle, wie z. B. eine graphische Nutzerschnittstelle (GUI) kann in der Verarbeitungseinheit 150 enthalten sein für einen Nutzer, um Operationen zu steuern und/oder Daten und Rechenergebnisse der Messvorrichtung 100 zu betrachten.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Messvorrichtung 100 ein Vektornetzwerkanalysator (VNA) sein, wie z. B. ein VNA der N523xA PNA-L-Reihe oder N524xA PNA-X-Reihe, erhältlich von Agilent Technologies, Inc., obwohl andere Messvorrichtungstypen (oder Messsysteme) aufgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Lehren abzuweichen.
-
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Messen eines vollen Spektrums eines modulierten Signals zeigt, das durch ein DUT ausgegeben wird, gemäß einem darstellenden Ausführungsbeispiel.
-
Zu Darstellungszwecken wird angenommen, dass das DUT (z. B. DUT 140) ein Leistungsverstärker ist, obwohl das Verfahren bei anderen DUT-Typen angewendet werden kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Lehren abzuweichen. Außerdem können alle oder ein Teil der in 2 gezeigten Schritte oder Operationen durch eine Verarbeitungseinheit (z. B. die Verarbeitungseinheit 150') und/oder beispielsweise einen VNA, wie oben erwähnt, ausgeführt werden. Die Verarbeitungseinheit kann in dem VNA enthalten sein oder kann ein getrenntes Gerät sein, wie z. B. ein PC, wie es oben erwähnt ist.
-
Mit Bezugnahme auf 2 ist ein Verfahren vorgesehen zum Messen eines vollen Spektrums eines modulierten Ausgangssignals von einem DUT, wie z. B. einem Leistungsverstärker (z. B. DUT 140) an einem Empfänger (z. B. Empfänger 120), wobei der Empfänger Mischer und einen ADC mit mehreren Kanälen, die den Mischern entsprechen, umfasst. In Block S211 wird ein moduliertes Eingangssignal, das eine Modulationswiederholungsrate und eine modulierte Bandbreite aufweist, durch einen Signalgenerator (z. B. Signalgenerator 112) erzeugt. Ein Auslösesignal wird in Block S212 erzeugt (z. B. durch den Signalgenerator), wobei das Auslösesignal synchron ist mit einer Subharmonischen der modulierten Wiederholungsrate zum Auslösen von ADC-Erfassung.
-
In Block 213 wird das modulierte Eingangssignal aufwärtsgewandelt zu einem HF-Stimulussignal (z. B. durch den HF-Aufwärtswandler 114), der an das DUT geliefert wird. Ansprechend auf das HF-Stimulussignal stellt das DUT ein moduliertes Ausgangssignal bereit, welches die gleiche Modulationswiederholungsrate aufweist wie das modulierte Eingangssignal. Im Block S214 wird ein sich wiederholendes HPR-Signal erzeugt (z. B. durch den HPR-Generator 130). Das HPR-Signal hat eine Bandbreite, die größer ist als oder im Wesentlichen gleich wie die Bandbreite des modulierten Ausgangssignals, sowie die Bandbreite des modulierten Eingangssignals.
-
Mehrere LO-Signale werden nacheinander erzeugt (z. B. durch LO 125) in Block S215, wobei die LO-Signale unterschiedliche LO-Frequenzen haben. Beispielsweise kann ein Satz von mehreren LO-Signalen LO-Frequenzen aufweisen, die sich um einen vorbestimmten Betrag erhöhen, bis der gesamte Satz von LO-Signalen aufeinanderfolgend erzeugt wurde. In Block S216 wird das HPR-Signal mit den LO-Signalen gemischt, um entsprechende HPR-ZF-Signale bereitzustellen, die in einen Referenzkanal des ADC (z. B. Referenzkanal CH0) eingegeben werden. Gleichartig dazu wird das modulierte Ausgangssignal des OUT mit den LO-Signalen gemischt, um entsprechende modulierte erste ZF-Signale in Block S217 bereitzustellen, die gemäß dem Auslösesignal in einen entsprechenden Kanal des ADC (z. B. ersten Kanal CH1) eingegeben werden. Das Auslösesignal wird verwendet, um jede ADC-Erfassung mit einer Modulationsperiode der jeweiligen modulierten ersten ZF-Signale an dem ersten Kanal auszurichten. Die HPR-ZF-Signale von Block S216 und die entsprechenden ersten ZF-Signale von Block S217 bilden jeweils ADC-Datenaufzeichnungen in Block S218. Jede ADC-Datenaufzeichnung umfasst daher zumindest einen HPR-Ton des entsprechenden HPR-ZF-Signals. Außerdem ist die Anzahl unterschiedlicher LO-Frequenzen der mehreren LO-Signale ausgewählt, um ausreichend ADC-Datenaufzeichnungen bereitzustellen, um das volle Spektrum des modulierten Ausgangssignals durch spektrale Zusammensetzung aufzunehmen.
-
In Block S219 werden die gemessenen Phasen der HPR-Töne in den ADC-Datenaufzeichnungen verwendet, um Phasenunsicherheit der modulierten ersten ZF-Signale zu eliminieren, die durch Ändern der LO-Frequenz verursacht wird. Das heißt, die konstanten und linearen unbekannten (beliebigen) Phasenverschiebungen, verursacht durch die Frequenzänderungen der LO-Signale, werden eliminiert unter Verwendung der gemessenen Phasen der HPR-Töne. Außerdem kann das Verfahren ferner das Messen der Amplitude und Phase von Tönen in den ersten ZF-Signalen in dem ersten Kanal des Empfänger-ADC umfassen.
-
Bei einem Ausführungsbeispiel kann das HF-Stimulussignal auch nacheinander mit den mehreren LO-Signalen gemischt werden, um zweite ZF-Signale bereitzustellen. Die zweiten ZF-Signale werden in einen zweiten Kanal des Empfänger-ADC eingegeben, wo das Auslösesignal verwendet wird, um jede ADC-Erfassung mit einer Modulationsperiode der jeweiligen zweiten ZF-Signale in dem zweiten Kanal auszurichten. Die zweiten ZF-Signale bilden ferner jeweils die ADC-Datenaufzeichnungen zusammen mit den HPR-ZF-Signalen und den ersten ZF-Signalen, die oben erörtert sind. Komplexe Hüllkurven der zweiten ZF-Signale können in dem entsprechenden Kanal (z. B. zweiten Kanal CH2) des Empfänger-ADC gemessen werden.
-
Jedes HPR-ZF-Signal, das in den Referenzkanal des ADC eingegeben wird, das einer LO-Frequenz und einem Teil des vollen Spektrums des modulierten Ausgangssignals entspricht, kann zumindest einen Ton des HPR-Signals umfassen. Eine gemessene Phase des zumindest einen Tons liefert eine Information über eine Phase der LO-Frequenz. Die Phase der LO-Frequenz kann von Messungen der modulierten Ausgangssignale von dem DUT unter Verwendung der bereitgestellten Phaseninformation eliminiert werden, um eine spektrale Zusammensetzung durchzuführen.
-
Die hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele liefern eine Anzahl von Vorteilen. Beispielsweise funktionieren das Messsystem und Verfahren für mischerbasierte Empfänger, funktionieren ohne die Notwendigkeit, redundante Messungen durchzuführen und erfordern nicht die Abwesenheit von breiten Zwischenräumen in dem Spektrum. Außerdem ist die untere Grenze der Modulationswiederholungsrate nicht durch das Signal/Rausch-Verhältnis des HPR bestimmt, wie bei einigen herkömmlichen Techniken. Außerdem ist die Phasengenauigkeit unabhängig von der Anzahl von ADC-Datenaufzeichnungen, die benötigt werden, um das vollständige Spektrum aufzubauen.
-
Ferner können nicht benachbarte Teile des vollen Spektrums gemessen werden, daher gibt es keine Notwendigkeit, Abschnitte des vollen Spektrums zu messen, die zwischen den spektralen Abschnitten von Interesse liegen.
-
Es ist anzumerken, dass die verschiedenen Ausführungsbeispiele für mehrere Kanalempfänger gelten, die eine kohärente Messung einer Vielzahl von Signalen ermöglichen. Daher kann beispielsweise zusätzlich zum Messen des modulierten Ausgangssignals eines Leistungsverstärkers auch das Eingangssignal (d. h. das HF-Stimulussignal) gemessen werden. Ferner können unter Verwendung eines Fünf-Kanal-Empfängers beispielsweise alle einfallenden und reflektierten Wellen, die sowohl an dem Eingangs- als auch Ausgangstor des Leistungsverstärkers vorliegen, auf gleiche Weise gemessen werden.
-
Für einen Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet ist klar, dass viele Variationen, die mit den vorliegenden Lehren übereinstimmen, möglich sind und innerhalb des Schutzbereichs der angehängten Ansprüche bleiben. Diese und andere Variationen würden für einen Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet offensichtlich werden nach dem Studium der Beschreibung, Zeichnungen und Ansprüche hierin. Die Erfindung ist daher außer innerhalb der Wesensart und des Schutzbereichs der angehängten Ansprüche nicht beschränkt.
