DE102016212169B4

DE102016212169B4 - Verfahren, verzögerungsmesssystem und schätzerschaltung für die indirekte messung der phasenverzögerung eines hf-pwm-modulators

Info

Publication number: DE102016212169B4
Application number: DE102016212169.3A
Authority: DE
Inventors: Konstantinos Galanopoulos; David Seebacher
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2036-07-05
Also published as: CN106341124B; KR20170007152A; CN106341124A; KR101821743B1; US9426005B1; DE102016212169A1

Abstract

Verzögerungsmesssystem zum Messen einer Phasenverzögerung eines in einen Hochfrequenz-Pulsbreitenmodulator eingeführten hochfrequenz-pulsbreitenmodulierten (HF-PWM) Signals, wobei das HF-PWM-Signal eine Abtastfrequenz und mindestens eine Trägerperiode umfasst und wobei das HF-PWM-Signal ein Symbol in der mindestens einen Trägerperiode besitzt, wobei das Verzögerungsmesssystem Folgendes umfasst:eine erste Phasenmodulatorschaltung, die konfiguriert ist zum Generieren eines ersten BPS-Signals (BPS - Binary Phase Shifted) mit einer ersten Periode und einer zweiten Periode auf der Basis des HF-PWM-Signals, wobei die erste Periode des BPS-Signals das Symbol darin besitzt und die zweite Periode des BPS-Signals eine um 180 Grad invertierte Version des Symbols besitzt;eine zweite Phasenmodulatorschaltung, die konfiguriert ist zum Generieren eines zweiten BPS-Signals mit einer ersten Periode und einer zweiten Periode, wobei die erste Periode des BPS-Signals das Symbol darin besitzt und die zweite Periode des BPS-Signals eine um 180 Grad invertierte Version des Symbols besitzt; undeine Detektorschaltung, die konfiguriert ist zum Bestimmen der Phasenverzögerung des HF-PWM-Signals auf der Basis des ersten BPS-Signals oder des zweiten BPS-Signals und Ausgeben der Phasenverzögerung.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Phasenverzögerungsmesssystem und ein Verfahren zum Messen einer Phasenverzögerung in einem Kommunikationssystem.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Digitale HF-PWM-Modulatoren (Hochfrequenz-Pulsbreitenmodulation) werden verwendet, um eine direkte digitale Aufwärtsumwandlung vom Basisband zu Hochfrequenz (HF) durchzuführen. Das Ausgangssignal bleibt rein binär. Die nicht-idealen digitalen und analogen Effekte der HF-PWM-Modulatoren können die Qualität des Ausgangssignals beeinflussen, was zu fehlerhaften Ergebnissen führen kann. Es ist deshalb erforderlich, die nicht-idealen digitalen und analogen Effekte zu kompensieren. Zum Kompensieren dieser Effekte kann es erforderlich sein, die präzise Phasenverzögerung des Ausgangssignals bezüglich der Abtastzeitsteuerung zu kennen.
Die US 2009/0066382 A1 bezieht sich auf einen digitalen Pulsbreitenmodulator mit einer diskret einstellbaren Verzögerungsleitung.
Die US 2009/0149151 A1 bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Quadraturpulsbreiten-Modulation.
Die US 8,558,728 B1 bezieht sich auf einen für Phasenrauschen toleranten Abtastvorgang.
Die US 2008/0172193 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine On-chip-Phasenfehler-Messung um einen Jitter in PLLs (PLL = phase locked loop) zu bestimmen.
Die CN 104052710 A bezieht sich auf eine Modulatorschaltung eines digitalen Senders, auf einen digitalen Sender und auf ein Signalmodulationsverfahren.
Die zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, ein verbessertes Verfahren, ein verbessertes Verzögerungsmesssystem und eine verbesserte Schätzerschaltung für die Messung der Phasenverzögerung eines HF-PWM-Modulators zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche 1, 10 und 18 gelöst.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine Implementierung eines HF-PWM-Modulatorkerns.
2 veranschaulicht ein Beispiel der Zeitsteuerdiagramme für die Messprobleme.
3 veranschaulicht die Generierung eines BPS-Signals.
4A veranschaulicht eine Ausführungsform des Verzögerungsmesssystems, das eine Flankenzählschaltung umfasst.
4B veranschaulicht eine Ausführungsform des Verzögerungsmesssystems, das einen Messschaltung umfasst.
5 veranschaulicht ein Beispiel einer Metrikmessung in einem Verzögerungsmesssystem.
6 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Korrigieren der durch den HF-PWM-Modulator eingeführten Phasenverzögerung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um sich durchweg auf gleiche Elemente zu beziehen, und wobei die dargestellten Strukturen und Einrichtungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. Wie hierin verwendet, sollen sich die Ausdrücke „Komponente“, „System“, „Schnittstelle“, „Decodierer“ und dergleichen auf eine computerbezogene Entität, Hardware, Software (z.B. in Ausführung) oder Firmware beziehen. Beispielsweise kann eine Komponente ein Prozessor, ein auf einem Prozessor laufender Prozess, ein Objekt, ein ausführbares Programm, ein Programm, eine Ablageeinrichtung, eine Elektronikschaltung oder ein Computer mit einer Verarbeitungseinrichtung sein. Als Veranschaulichung können eine auf einem Server laufende Applikation und der Server ebenfalls eine Komponente sein. Eine oder mehrere Komponenten können sich innerhalb eines Prozesses befinden und eine Komponente kann auf einem Computer lokalisiert und/oder zwischen zwei oder mehr Computern verteilt sein.
Zudem können diese Komponenten von verschiedenen computerlesbaren Ablagemedien mit unterschiedlichen, darauf gespeicherten Datenstrukturen wie etwa mit einem Modul, als Beispiel, ausführen. Die Komponenten können über lokale und/oder abgesetzte Prozesse kommunizieren wie etwa gemäß einem Signal mit einem oder mehreren Datenpaketen (z.B. Daten von einer Komponente, die mit einer anderen Komponente in einem lokalen System, einem verteilten System und/oder über ein Netzwerk interagiert, wie etwa das Internet, ein Nahbereichsnetzwerk, ein Weitbereichsnetzwerk oder ein ähnliches Netzwerk mit anderen Systemen über das Signal).
Als ein weiteres Beispiel kann eine Komponente eine Vorrichtung mit spezifischer Funktionalität sein, die durch mechanische Teile bereitgestellt wird, die durch elektrische oder elektronische Schaltungsanordnung betrieben werden, in denen die elektrische oder elektronische Schaltungsanordnung durch eine Softwareapplikation oder eine Firmwareapplikation betrieben werden kann, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt wird. Der eine oder die mehreren Prozessoren können sich innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung befinden und können mindestens einen Teil der Software- oder Firmwareapplikation ausführen. Bei noch einem weiteren Beispiel kann eine Komponente eine Vorrichtung sein, die eine spezifische Funktionalität durch Elektronikkomponenten ohne mechanische Teile bereitstellt; die Elektronikkomponenten können einen oder mehrere Prozessoren darin enthalten, um Software und/oder Firmware auszuführen, die zumindest teilweise die Funktionalität der Elektronikkomponenten verleihen.
Direkte HF-PWM-Modulatoren werden für eine direkte digitale Aufwärtsumwandlung vom Basisband zu HF verwendet. Bei der HF-PWM-Modulation wird die Amplitudenmodulation durch die durch den HF-PWM-Modulator bestimmte Impulslänge codiert, und die Phase wird durch die Impulsposition codiert, um ein HF-PWM-Signal zu erhalten. Für ein ordnungsgemäßes Arbeiten der HF-PWM-Modulation jedoch müssen nichtideale digitale und analoge Effekte des HF-PWM-Modulators kompensiert werden.
1 veranschaulicht eine Implementierung eines HF-PWM-Modulatorkerns 100. Das Lokaloszillatorsignal (LO-Signal) 101 wird den Verteileinheiten 102(a) und 102(b) zugeführt. Flipflops 103(a) und 103(b) werden mit zwei Phasen (digitalen Basisbandeingaben) 104(a) beziehungsweise 104(b) versorgt. Die Flipflops 103(a) und 103(b) sind mit Phasenmodulator 1 (PM1) 105(a) beziehungsweise Phasenmodulator 2 (PM2) 105(b) verbunden. Der PM1 105(a) umfasst eine Reihe von Einheitsverzögerungskomponenten 106(a) - 106(e) und einen Phasenmultiplexer 1 107(a). Der PM2 105(b) umfasst eine Reihe von Einheitsverzögerungskomponenten 106(f) - 106(j) und einen Phasenmultiplexer 2 107(b). Das Ausgangssignal sig1 108(a) des PM1 107(a) und das Ausgangssignal sig2 108(b) des PM2 107(b) werden unter Verwendung des AND-Gatters 109 logisch AND-verknüpft, um ein HF-PWM-Signal 110 zu erhalten, das das Ausgangssignal des HF-PWM-Modulatorkerns ist.
Das LO-Signal 101 wird den beiden Phasenmodulatoren 105(a) und 105(b) durch das Verteilnetzwerk 102(a) zugeführt, das eine gewisse Verzögerung besitzt. Das Verteilnetzwerk 102(b) liefert Taktsignale für die Flipflops 103(a) und 103(b), die die Steuersignale des Phasenmultiplexers 1 107(a) und des Phasenmultiplexers 2 107(b) und somit die Zeitsteuerung dafür generieren, wenn das Ausgangssignal sig1 108(a) und sig2 108(b) von den Phasenmultiplexern 107(a) beziehungsweise 107(b) ausgegeben werden.
Das gewünschte HF-PWM-Signal 110 wird generiert durch Verschieben des Ausgangssignals der beiden Phasenmodulatoren 105(a) und 105(b) und logisches AND-Verknüpfen der beiden verschobenen Signale. Der HF-PWM-Modulatorkern 100 wandelt das digitale Basisbandsignal direkt in ein HF-Signal um, das bei dieser Ausführungsform ein Einzelbit-Ausgangssignal ist. Die Ausgangssignale sig1 108(a) und sig2 108(b) der beiden Phasenmodulatoren 105(a) beziehungsweise 105(b) können zu Kalibrierungszwecken außerhalb des Chips zur Verfügung stehen.
Die LO-Verteileinheiten 102(a) und 102(b) fügen eine unbekannte Verzögerung hinzu. Zudem besitzen die Flipflops 103(a) und 103(b) typischerweise eine additive unbekannte Verzögerung zwischen der ansteigenden Flanke des Taktsignals und ihrem Ausgangssignal. Diese Faktoren führen zu einer unbekannten „Phasenverzögerung“ zwischen dem ersten Abgriff der Phasenmodulatoren und den Steuersignalen der Phasenmultiplexer. Weiterhin besitzen die Phasenmultiplexer 107(a) und 107(b), die die Ausgangssignale 108(a) und 108(b) der Phasenmodulatoren 105(a) und 105(b) durch Kombinieren des Ausgangssignals der Flipflops 103(a) beziehungsweise 103(b) mit einem Satz von Abgriffen des LO-Signals 101 wählen, möglicherweise keine gleichmäßige Ausbreitungsverzögerung für ihre Eingänge Data und Select.
Um die rein digitalen Effekte und andere nicht lineare Effekte im HF-PWM-Modulator zu korrigieren, wie etwa eine Schnittpunktschätzung (CPE - Cross Point Estimation), wo die ansteigenden und abfallenden Flanken bezüglich ihrer Position innerhalb einer Abtastperiode (Trägerperiode) korrigiert werden, muss die präzise „Phasenverzögerung“ der Ausgangssignale 108(a), 108(b) bezüglich der Abtastzeitsteuerung (Takteingänge in die Flipflops) bekannt sein. Es ist jedoch nicht möglich, die „Phasenverzögerung“ in dem System unter Verwendung von direkten Messtechniken zu berechnen, da es keine Zugangspunkte gibt, wo die erforderlichen Metriken abgegriffen werden können. Der interne Abtasttakt und das Ausgangssignal der Phasenmodulatoren sind interne Knoten und eine präzise Messung der „Phasenverzögerung“ unter Verwendung einer zusätzlichen Schaltungsanordnung würde einen eng (Verzögerung) angepassten Zugang zu den internen Knoten erfordern. Dies führt zu zusätzlichem Designaufwand sowie zu Stromverbrauch.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein indirektes Verfahren zum Bestimmen der „Phasenverzögerung“ im System. Zu Veranschaulichungszwecken wird ein Betrieb der Flipflops und der Phasenmultiplexer mit einer Verzögerung von null angenommen. Die unten gewürdigten Techniken zum Bestimmen der „Phasenverzögerung“ kompensieren jedoch auch die nicht-idealen Szenarien, die im echten Verhalten der Schaltung vorliegen.
2 veranschaulicht ein Beispiel der Zeitsteuerdiagramme für die Messprobleme. Das Abtasttaktsignal für die Flipflops wird durch das Element 200 von 2 gezeigt. Das Element 200 stellt die Abtastzeitsteuerung der Flipflops von der Verteileinheit 102(b) in 1 dar. Die Elemente 210 und 220 zeigen die beispielhaften Ausgangssignale eines der Phasenmodulatoren 105(a) oder 105(b) und den relevanten Verzögerungswert. Die Elemente 0, 1, 2 und 3 stellen die Trägerperiode bezüglich des Taktsignals 200 dar.
Element 200 zeigt einen Idealfall des Taktsignals, wobei jeder Impuls nur zu einer Trägerperiode gehört. Der Impuls 201 fällt in die Trägerperiode 0-1, der Impuls 202 fällt in die Trägerperiode 1-2, und der Impuls 203 fällt in die Trägerperiode 2-3. Die Elemente 210 und 220 zeigen das Signal des ersten Abgriffs 106(a) oder 106(f) eines der beiden Phasenmodulatoren 105(a) beziehungsweise 105(b) im Fall einer Verzögerung in den Verteilschaltungen 102(a) beziehungsweise 102(b). In der durch Element 210 dargestellten Wellenform fällt der Impuls 211 in zwei Trägerperioden 0-1 und 1-2. Analog fällt der Impuls 212 in zwei Trägerperioden 1-2 und 2-3. Die „Phasenverzögerung“ des Signals 210 wird durch das Element 214 dargestellt. Analog fällt in der durch das Element 220 dargestellten Wellenform der Impuls 222 in zwei Trägerperioden 0-1 und 1-2, und der Impuls 223 fällt in zwei Trägerperioden 2-3. Die Phasenverzögerung 225 im Fall des Elements 220 ist größer im Vergleich zur Phasenverzögerung 214 im Fall von Element 210.
Die direkte Messung dieser durch verschiedene Komponenten des HF-PWM-Kerns eingeführten „Phasenverzögerung“ kann nur dann berechnet werden, wenn es Zugang zu Anschlüssen der Komponenten gibt. Es ist jedoch nicht möglich, die Anschlüsse der relevanten Komponenten abzugreifen. Ein indirektes Verfahren zum Berechnen der „Phasenverzögerung“ wird offenbart.
Es wird ein Verzögerungsmesssystem offenbart. Das Verzögerungsmesssystem misst eine Phasenverzögerung eines in einen Hochfrequenz-Pulsbreitenmodulator eingeführten hochfrequenz-pulsbreitenmodulierten (HF-PWM) Signals. Das HF-PWM-Signal umfasst mindestens eine Trägerperiode, und das HF-PWM-Signal besitzt ein Symbol in der mindestens einen Trägerperiode.
3 veranschaulicht die Generierung des BPS-Signals. Die Bezugszahl 300 zeigt das BPS-Signal, das generiert wird, wenn es in dem durch den HF-PWM-Modulator generierten HF-PWM-Signal eine „Phasenverzögerung“ gibt. Das Element 300 ist das durch den HF-PWM-Modulator gemäß dem Element 210 von 2 generierte BPS-Signal, wobei die Phasenverzögerung 214 ist. das Verzögerungsmesssystem generiert die Eingangssignale für den HF-PWM-Modulator, um das BPS-Signal 300 zu liefern. Das Symbol 211 in der ersten Trägerperiode 0-1 des Signals 210 ist das Symbol 301 in der ersten Trägerperiode des BPS-Signals 300. Das Symbol 302 in der zweiten Trägerperiode 1-2 des BPS-Signals 300 ist eine um 180 Grad phasenverschobene (z.B. invertierte) Version des Symbols 301. Die Periode 0-2 im Signal 300 wird als eine BPS-Periode 303 bezeichnet. Die BPS-Periode 303 des BPS-Signals 300 umfasst zwei Abtastwerte 301 und 302.
Analog ist das Element 310 das gemäß dem Element 200 von 2 generierte BPS-Signal, in dem zwischen dem LO-Signal und dem gewählten (phasenverschobenen) Ausgangssignal der Phasenmodulatoren keine Phasenverzögerung vorliegt. Der HF-PWM-Modulator generiert das BPS-Signal 310 auf der Basis des Signals 200. Das Symbol 201 in der ersten Trägerperiode 0-1 des Signals 200 ist das Symbol 311 in der ersten Trägerperiode des BPS-Signals 310. Das Symbol 312 in der zweiten Trägerperiode 1-2 des BPS-Signals 310 ist eine um 180 Grad phasenverschobene (z.B. invertierte) Version des Symbols 311. Die Periode 0-2 im Signal 310 wird als eine BPS-Periode 313 bezeichnet. Die BPS-Periode 313 des BPS-Signals 310 umfasst zwei Abtastwerte 311 und 312.
Ein BPS-Signal, das generiert wird, wenn es eine „Phasenverzögerung“ gibt, besitzt mehr als zwei Signalübergänge innerhalb einer BPS-Periode. Beispielsweise besitzt das gemäß dem Element 210 von 2 mit der Phasenverzögerung 214 generierte BPS-Signal 300 sechs Signalübergänge in der BPS-Periode 303, durch die Elemente 304 - 309 dargestellt. Mit anderen Worten besitzt ein BPS-Signal, das generiert wird, wenn die „Phasenverzögerung“ größer als 0 ist, mehr als zwei Flanken (ansteigende Flanken und abfallende Flanken) in einer BPS-Periode. Im Gegensatz dazu besitzt ein BPS-Signal, das generiert wird, wenn zwischen dem Modulatorausgang und der Abtastzeitsteuerung keine „Phasenverzögerung“ vorliegt, nur zwei Signalübergänge oder zwei Flanken. Beispielsweise besitzt das gemäß dem Element 200 von 2 ohne Phasenverzögerung generierte BPS-Signal 310 nur zwei Signalübergänge in der BPS-Periode 313, durch die Elemente 314 und 315 dargestellt. Die weiteren Ausführungsformen würdigen die Schätzung der Phasenverzögerung.
4A veranschaulicht eine Ausführungsform eines Verzögerungsmesssystems. Das Verzögerungsmesssystem 400 umfasst einen HF-PWM-Modulator 401, zwei Phasenmodulatoren 402 - 403 und eine Detektorschaltung 420. Die Detektorschaltung 420 umfasst weiterhin eine Flankenzählschaltung 407, einen Bestimmer 408 und einen Steuersignalgenerator 409. Die Phasenmodulatoren 402 und 403 sind konfiguriert zum Generieren eines ersten BPS-Signals 404 beziehungsweise eines zweiten BPS-Signals 405. Beide BPS-Signale 404 und 405 besitzen eine erste Periode und eine zweite Periode auf der Basis des HF-PWM-Signals. Die erste Periode der BPS-Signale besitzt darin ein Symbol, und die zweite Periode der BPS-Signale besitzt eine um 180 Grad invertierte Version des Symbols. Die BPS-Signale 404 - 405 von den Phasenmodulatoren 402 - 403 werden logisch AND-verknüpft 407, um ein neues BPS-Signal 406 zu erhalten. Die Generierung des BPS-Signals wird unten dargestellt.
Die Flankenzählschaltung 407 ist konfiguriert zum Empfangen eines beliebigen der BPS-Signale 404 - 406 und Zählen der Flanken des jeweiligen BPS-Signals in einem durch die erste Periode und die zweite Periode definierten Zeitrahmen. Die Flankenzählschaltung 407 generiert einen Zählwert einer ansteigenden Flanke oder einer abfallenden Flanke oder sowohl der ansteigenden Flanken als auch der abfallenden Flanken des BPS-Signals. Der Bestimmer 408 prüft, ob der durch die Flankenzählschaltung 407 generierte Zählwert gleich zwei ist. Falls der durch die Flankenzählschaltung 407 generierte Zählwert nicht zwei beträgt, sendet die Bestimmerschaltung 408 dann eine Anforderung an den Steuersignalgenerator 409. Der Steuersignalgenerator 409 ist konfiguriert zum Generieren eines Phasenoffsetsteuersignals 428. Das Phasenoffsetsteuersignal 428 versetzt eine Phase des ersten Phasenmodulators 402 und des zweiten Phasenmodulators 403. Die Phasenmodulatoren 402 - 403 generieren nun neue BPS-Signale 404 beziehungsweise 405, die phasenverschoben sind, wobei die Phasenverschiebung durch das Phasenoffsetsteuersignal 428 von dem Steuersignalgenerator 409 definiert wird. Das neu generierte BPS-Signal 404 - 406 wird der Flankenzählschaltung 407 zugeführt. Dieser Prozess geht solange weiter, wie der durch die Flankenzählschaltung generierte Zählwert nicht gleich zwei ist. Falls der durch die Flankenzählschaltung generierte Zählwert zwei beträgt, ist das Phasenoffsetsteuersignal 409 konfiguriert zum Liefern von Rückkopplungsinformationen an die Bestimmerschaltung 408. Die Bestimmerschaltung 408 bestimmt die Phasenverzögerung auf der Basis der empfangenen Rückkopplungsinformationen.
Bei einigen Ausführungsformen prüft der Bestimmer 408, ob der durch die Flankenzählschaltung generierte Zählwert eins beträgt, da die Flankenzählschaltung 407 konfiguriert ist, einen Flankenzählwert nur von den ansteigenden Flanken oder nur von den abfallenden Flanken zu generieren. Der Einfachheit halber würdigt der Rest der Beschreibung die Flankenzählschaltung zum Generieren eines Flankenzählwerts sowohl der ansteigenden Flanken als auch der abfallenden Flanken des BPS-Signals.
4B veranschaulicht eine Ausführungsform eines Verzögerungsmesssystems. Das Verzögerungsmesssystem 410 umfasst einen HF-PWM-Modulator 411, zwei Phasenmodulatoren 412 - 413 und eine Detektorschaltung 421. Die Detektorschaltung umfasst weiterhin eine Messschaltung 417, einen Bestimmer 418 und einen Steuersignalgenerator 419. Die Phasenmodulatoren 412 und 413 sind konfiguriert zum Generieren eines ersten BPS-Signals 414 beziehungsweise eines zweiten BPS-Signals 415. Beide BPS-Signale 414 und 415 besitzen eine erste Periode und eine zweite Periode auf der Basis des HF-PWM-Signals. Die erste Periode der BPS-Signale besitzt darin ein Symbol, und die zweite Periode der BPS-Signale besitzt eine um 180 Grad invertierte Version des Symbols. Die BPS-Signale 414 - 415 von den Phasenmodulatoren 412 - 413 werden logisch AND-verknüpft 437, um ein neues BPS-Signal 416 zu erhalten. Die Generierung des BPS-Signals wird oben unter Bezugnahme auf 3 gewürdigt.
Die Messschaltung 417 ist konfiguriert zum Empfangen eines der BPS-Signale 414 - 416 und Messen einer Metrik des BPS-Signals in einem durch die erste Periode und die zweite Periode definierten Zeitrahmen. Die Messschaltung 417 kann ein Oszilloskop, ein Spektrumanalysator, ein Signalanalysator, ein Netzwerkanalysator, ein Mehrfachmessgerät, ein Spannungsmessgerät oder eine interne Analyseschaltung des Verzögerungsmesssystems sein. Die Bestimmerschaltung 418 prüft, ob die durch die Messschaltung 417 gemessene Metrik einen vorbestimmten Metrikwert erreicht. Falls die durch die Messschaltung 417 gemessene Metrik nicht den vorbestimmten Metrikwert erreicht, sendet die Bestimmerschaltung 418 eine Anforderung an den Steuersignalgenerator 419. Der Steuersignalgenerator 419 ist konfiguriert zum Generieren eines Phasenoffsetsteuersignals 438. Das Phasenoffsetsteuersignal 438 versetzt eine Phase des ersten Phasenmodulators 412 und des zweiten Phasenmodulators 413. Die Phasenmodulatoren 412 - 413 generieren nun neue BPS-Signale 414 beziehungsweise 415, die phasenverschoben sind, wobei die Phasenverschiebung durch das Phasenoffsetsteuersignal 438 von dem Steuersignalgenerator 419 definiert wird. Die neu generierten BPS-Signale 414 und 415 werden der Messschaltung 417 zugeführt. Dieser Prozess geht solange weiter, wie die durch die Messschaltung 417 gemessene Metrik nicht gleich dem vorbestimmten Metrikwert ist. Falls die durch die Messschaltung 417 gemessene Metrik gleich dem vorbestimmten Metrikwert ist, ist der Phasenschieber konfiguriert, Rückkopplungsinformationen an die Bestimmerschaltung 418 zu liefern. Die Bestimmerschaltung 418 bestimmt die Phasenverzögerung auf der Basis der empfangenen Rückkopplungsinformationen.
Die Auflösung der Phasenverschiebung durch den Steuersignalgenerator 409 oder 419 kann auf der Basis der Anforderung variieren. Der Steuersignalgenerator 409 oder 419 kann auch eine Anfangsphasenverschiebungseinstellung besitzen, wobei die Phase des BPS-Signals um eine vorbestimmte Referenzphase verschoben wird. In diesem Fall erfolgt die Messung der Phasenverzögerung durch das Verzögerungsmesssystem bezüglich der vorbestimmten Referenzphase.
Weiterhin kann die Messung der Phasenverzögerung im System entweder unter Verwendung der Ausgangssignale von den beiden Phasenmodulatoren 108(a) oder 108(b) oder des Ausgangssignals von dem HF-PWM-Modulator 110 erfolgen. Weiterhin bleibt der Flankenzählwert der gleiche, wenn das BPS-Signal um 180 Grad verschoben ist, da das erste und zweite Symbol des BPS-Signals alle 180 Grad vertauscht werden.
Bei einer Ausführungsform misst die Messschaltung die Amplitude des BPS-Signals bei der Hälfte der Trägerfrequenz (LO-Frequenz). Der Steuersignalgenerator durchläuft die Phase mit der gewünschten Auflösung. Eine feine Auflösung der Phasenverschiebung ergibt eine präzise Detektion der Phasenverzögerung. Falls die Auflösung jedoch nicht fein ist, wird die Detektion der Phasenverzögerung durch Interpolation oder beliebige andere bekannte Approximationstechniken approximiert. Die Bestimmerschaltung bestimmt die Phase, bei der die Leistung des BPS-Signals ein Maximum ist, und berechnet die im System vorliegende Phasenverzögerung.
5 veranschaulicht ein Beispiel der Phasenverzögerungsdetektion durch die Messschaltung eines HF-PWM-Modulators, der eine Phasenverzögerung von 45 Grad einführt. Gemäß 5 ist die Messschaltung konfiguriert zum Messen der Amplitude des BPS-Signals bei der Hälfte der Trägerfrequenz. Die Phase des BPS-Signals wird durch den Phasenschieber variiert und die Amplitude bei jeder Phase wird gemessen. Gemäß dem Beispiel in 5 besitzt die Amplitudenantwort deutliche Maxima, die die Phasenverzögerung anzeigen. Das erste Maximum 501 ist bei einer Phaseneinstellung von 0,78 rad, was etwa 45 Grad beträgt. Das zweite Maximum 502 ist bei einer Phaseneinstellung von 3,926 rad, was etwa 225 Grad ist. Wie weiter oben gewürdigt, ist eine korrekte Wahl der innerhalb 180 Grad gemessenen Metrik erforderlich, da das erste und das zweite Symbol des BPS-Signals alle 180 Grad vertauscht werden. Gemäß 5 erscheint für einen HF-PWM-Modulator mit einer Gesamtphasenverzögerung von 45 Grad ein Maximum der Amplitudenantwort des BPS-Signals bei der Hälfte der Trägerfrequenz auch bei 45 Grad, wodurch sich eine gute Detektion der Phasenverzögerung ergibt.
Die Genauigkeit der durch das Verzögerungsmesssystem von 4B gemessenen Phasenverzögerung kann durch Anpassen der theoretischen Amplitudenantwort an die gemessene Amplitudenantwort erhöht werden. $A = \frac{A_{o}}{π} \sqrt{3 - 2 cos \frac{m o d (ϕ_{i n i t} + ϕ_{d e l a y}, π)}{2} - 2 sin \frac{m o d (ϕ_{i n i t} + ϕ_{d e l a y}, π)}{2}}$
A_o bezeichnet die Amplitude der Impulse, ϕ_init bezeichnet die Phase des BPS-Signals und ϕ_delay bezeichnet den relevanten Verzögerungswert. Durch Anpassen des Amplitudenparameters A_o und der Phasenverzögerung ϕ_delay für alle gemessenen Phasen des BPS-Signals ϕ_init kann die Genauigkeit der Verzögerungsmessung erhöht werden.
Es wird ein Verfahren zum Messen einer Phasenverzögerung eines durch einen HF-PWM-Modulator generierten HF-PWM-Signals offenbart. Das HF-PWM-Signal von dem HF-PWM-Modulator umfasst mindestens eine Trägerperiode und besitzt ein Symbol in der mindestens einen Trägerperiode. 6 veranschaulicht ein Flussdiagramm der Messung einer durch eine HF-PWM-Modulatorschaltung generierten Phasenverzögerung. Die Handlung 601 veranschaulicht das Generieren eines BPS-Signals (BPS - Binary Phase Shifter) mit einer ersten Periode und einer zweiten Periode auf der Basis des HF-PWM-Signals; die erste Periode des BPS-Signals besitzt das Symbol darin und die zweite Periode des BPS-Signals besitzt eine um 180 Grad invertierte Version des Symbols. Die Handlung 602 generiert entweder einen Zählwert der Flanken des phasenverschobenen BPS-Signals oder misst eine Metrik des phasenverschobenen BPS-Signals oder generiert sowohl einen Zählwert der Flanken als auch misst eine Metrik des phasenverschobenen BPS-Signals in einem durch die erste und die zweite Periode definierten Zeitrahmen. Die Handlung 603 prüft, ob der generierte Zählwert oder die gemessene Metrik gleich dem vorbestimmten Zählwert beziehungsweise dem vorbestimmten Metrikwert ist. Falls sie nicht gleich sind, wird das phasenverschobene BPS-Signal weiter durch die Handlung 605 phasenverschoben, um ein neues phasenverschobenes BPS-Signal zu generieren. Die Handlungen 601 - 604 gehen weiter, bis der generierte Zählwert oder die gemessene Metrik den vorbestimmten Zählwert beziehungsweise den vorbestimmten Metrikwert erreicht. Die Phasenverzögerung des Systems wird dann in Handlung 605 gemessen und ausgegeben.
Wenngleich die Offenbarung bezüglich einer oder mehrerer Implementierungen dargestellt und beschrieben worden ist, können Abänderungen und/oder Modifikationen an den dargestellten Beispielen vorgenommen werden, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Insbesondere sollen in besonderer Hinsicht auf die verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen durchgeführt werden (Baugruppen, Einrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.), die Ausdrücke (einschließlich einer Bezugnahme auf ein „Mittel“), die zum Beschreiben solcher Komponenten verwendet werden, sofern nicht etwas anderes angegeben ist, einer beliebigen Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (die z.B. funktional äquivalent ist), wenngleich nicht strukturell äquivalent zu der offenbarten Struktur, die die Funktion in den hierin dargestellten beispielhaften Implementierungen der Erfindung durchführt. Wenngleich ein bestimmtes Merkmal der Erfindung möglicherweise bezüglich nur einer von mehreren Implementierungen offenbart worden sein mag, kann außerdem ein derartiges Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie dies für eine beliebige gegebene oder bestimmte Applikation erwünscht und vorteilhaft sein kann. Zudem sollen in dem Ausmaß, dass die Ausdrücke „enthaltend“, „enthält“, „besitzen“, „haben“, „mit“ oder Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke auf eine Weise ähnlich dem Ausdruck „umfassend“ inklusiv sein.

Claims

Verzögerungsmesssystem zum Messen einer Phasenverzögerung eines in einen Hochfrequenz-Pulsbreitenmodulator eingeführten hochfrequenz-pulsbreitenmodulierten (HF-PWM) Signals, wobei das HF-PWM-Signal eine Abtastfrequenz und mindestens eine Trägerperiode umfasst und wobei das HF-PWM-Signal ein Symbol in der mindestens einen Trägerperiode besitzt, wobei das Verzögerungsmesssystem Folgendes umfasst: eine erste Phasenmodulatorschaltung, die konfiguriert ist zum Generieren eines ersten BPS-Signals (BPS - Binary Phase Shifted) mit einer ersten Periode und einer zweiten Periode auf der Basis des HF-PWM-Signals, wobei die erste Periode des BPS-Signals das Symbol darin besitzt und die zweite Periode des BPS-Signals eine um 180 Grad invertierte Version des Symbols besitzt; eine zweite Phasenmodulatorschaltung, die konfiguriert ist zum Generieren eines zweiten BPS-Signals mit einer ersten Periode und einer zweiten Periode, wobei die erste Periode des BPS-Signals das Symbol darin besitzt und die zweite Periode des BPS-Signals eine um 180 Grad invertierte Version des Symbols besitzt; und eine Detektorschaltung, die konfiguriert ist zum Bestimmen der Phasenverzögerung des HF-PWM-Signals auf der Basis des ersten BPS-Signals oder des zweiten BPS-Signals und Ausgeben der Phasenverzögerung.
Verzögerungsmesssystem nach Anspruch 1, wobei die Detektorschaltung eine Flankenzählschaltung umfasst, die konfiguriert ist zum Empfangen des ersten BPS-Signals oder des zweiten BPS-Signals und Generieren eines Flankenzählwerts des ersten BPS-Signals oder des zweiten BPS-Signals in einem durch die erste Periode und die zweite Periode definierten Zeitrahmen.
Verzögerungsmesssystem nach Anspruch 2, wobei die Flankenzählschaltung konfiguriert ist zum Generieren des Flankenzählwerts von einer oder mehreren ansteigenden Flanken oder einer oder mehreren abfallenden Flanken oder sowohl der ansteigenden Flanken als auch der abfallenden Flanken des ersten BPS-Signals oder des zweiten BPS-Signals.
Verzögerungsmesssystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Detektorschaltung eine Bestimmerschaltung umfasst, die konfiguriert ist zum Bestimmen und Ausgeben der Phasenverzögerung auf der Basis des durch die Flankenzählschaltung generierten Flankenzählwerts.
Verzögerungsmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Detektorschaltung weiterhin eine Messschaltung umfasst, die konfiguriert ist zum Messen einer Metrik des ersten BPS-Signals oder des zweiten BPS-Signals in einem durch die erste Periode und die zweite Periode definierten Zeitrahmen.
Verzögerungsmesssystem nach Anspruch 5, wobei die Detektorschaltung weiterhin eine Bestimmerschaltung umfasst, die konfiguriert ist zum Bestimmen und Ausgeben der Phasenverzögerung auf der Basis der durch die Messschaltung gemessenen Metrik.
Verzögerungsmesssystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die durch die Messschaltung gemessene Metrik eine Amplitude des ersten BPS-Signals oder des zweiten BPS-Signals bei der Hälfte einer Ausgangsfrequenz einer mit der ersten Phasenmodulatorschaltung und der zweiten Phasenmodulatorschaltung assoziierten Lokaloszillatorschaltung ist.
Verzögerungsmesssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Messschaltung ein Oszilloskop, ein Spektrumanalysator, ein Signalanalysator, ein Netzwerkanalysator, ein Mehrfachmessgerät, ein Leistungsmessgerät, ein Spannungsmessgerät oder eine interne Analyseschaltung des Verzögerungsmesssystems ist.
Verzögerungsmesssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Detektorschaltung weiterhin einen Steuersignalgenerator umfasst, der konfiguriert ist zum Generieren eines Phasenoffsetsteuersignals, wobei das Phasenoffsetsteuersignal eine Phase des ersten Phasenmodulators und des zweiten Phasenmodulators versetzt.
Verfahren zum Messen einer Phasenverzögerung eines durch einen Hochfrequenz-Pulsbreitenmodulator eingeführten hochfrequenz-pulsbreitenmodulierten (HF-PWM) Signals, wobei das HF-PWM-Signal eine Abtastfrequenz und mindestens eine Trägerperiode umfasst und wobei das HF-PWM-Signal ein Symbol in der mindestens einen Trägerperiode besitzt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Generieren, durch eine erste Phasenmodulatorschaltung, eines ersten BPS-Signals (BPS - Binary Phase Shifted) mit einer ersten Periode und einer zweiten Periode auf der Basis des HF-PWM-Signals, wobei die erste Periode des BPS-Signals das Symbol darin besitzt und die zweite Periode des BPS-Signals eine um 180 Grad invertierte Version des Symbols besitzt; Generieren, durch eine zweite Phasenmodulatorschaltung, eines zweiten BPS-Signals mit einer ersten Periode und einer zweiten Periode auf der Basis des HF-PWM-Signals, wobei die erste Periode des BPS-Signals das Symbol darin besitzt und die zweite Periode des BPS-Signals eine um 180 Grad invertierte Version des Symbols besitzt; und Bestimmen, durch eine Detektorschaltung, der Phasenverzögerung des HF-PWM-Signals auf der Basis des ersten Signals oder des zweiten BPS-Signals und Ausgeben der Phasenverzögerung.
Verfahren nach Anspruch 10, weiterhin umfassend: Generieren, durch eine Flankenzählschaltung, eines Flankenzählwerts des ersten BPS-Signals oder des zweiten BPS-Signals in einem durch die erste Periode und die zweite Periode definierten Zeitrahmen.
Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin umfassend: Generieren eines Flankenzählwerts von einer oder mehreren ansteigenden Flanken oder einer oder mehreren abfallenden Flanken oder sowohl der ansteigenden Flanken als auch der abfallenden Flanken des ersten BPS-Signals oder des zweiten BPS-Signals.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, weiterhin umfassend: Bestimmen, durch eine Bestimmerschaltung, der Phasenverzögerung auf der Basis des durch die Flankenzählschaltung generierten Flankenzählwerts.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, weiterhin umfassend: Messen, durch eine Messschaltung, einer Metrik des ersten BPS-Signals oder des zweiten BPS-Signals in einem durch die erste Periode und die zweite Periode definierten Zeitrahmen.
Verfahren nach Anspruch 14, weiterhin umfassend: Bestimmen, durch eine Bestimmerschaltung, der Phasenverzögerung auf der Basis der durch die Messschaltung gemessenen Metrik.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei die gemessene Metrik eine Amplitude des ersten BPS-Signals oder des zweiten BPS-Signals bei der Hälfte einer Ausgangsfrequenz einer mit der ersten Phasenmodulatorschaltung und der zweiten Phasenmodulatorschaltung assoziierten Lokaloszillatorschaltung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, weiterhin umfassend: Generieren, durch einen Steuersignalgenerator, eines Phasenoffsetsteuersignals, wobei das Phasenoffsetsteuersignal eine Phase des ersten Phasenmodulators und des zweiten Phasenmodulators versetzt.
Schätzerschaltung zum Schätzen einer Phasenverzögerung in einem HF-PWM-Modulator, wobei der HF-PWM-Modulator ein BPS-Signal generiert und wobei das BPS-Signal eine erste Periode und eine zweite Periode umfasst, wobei die erste Periode ein Symbol darin besitzt und die zweite Periode eine um 180 Grad invertierte Version des Symbols besitzt, wobei die Schätzerschaltung Folgendes umfasst: eine Detektorschaltung, die konfiguriert ist zum Empfangen des BPS-Signals und Bestimmen der Phasenverzögerung in dem BPS-Signal; und einen Steuersignalgenerator, der konfiguriert ist zum Generieren eines Phasenoffsetsteuersignals, wobei das Phasenoffsetsteuersignal eine Phase des HF-PWM-Modulators versetzt.
Schätzerschaltung nach Anspruch 18, wobei die Detektorschaltung eine Flankenzählschaltung umfasst, die konfiguriert ist zum Generieren eines Flankenzählwerts des BPS-Signals in einem durch die erste Periode und die zweite Periode definierten Zeitrahmen.
Schätzerschaltung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei die Detektorschaltung eine Messschaltung umfasst, die konfiguriert ist zum Messen einer Metrik des BPS-Signals in einem durch die erste Periode und die zweite Periode definierten Zeitrahmen.