DE112020005616T5

DE112020005616T5 - Frequenzkonverter-Zusatzteil für ein Test- und Messinstrument

Info

Publication number: DE112020005616T5
Application number: DE112020005616.3T
Authority: DE
Inventors: Daniel G. Knierim; Josiah A. BARTLETT; Amr HAJ-OMAR; Barton T. Hickman; Donald J. Dalebroux; Alexander Krauska
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2022-09-01
Also published as: JP2023501739A; US11619657B2; US20210148951A1; CN114641696A; WO2021097463A1

Abstract

Eine Zusatzvorrichtung hat einen Testanschluss, einen Instrumentenanschluss zum Anschluss an ein Instrument mit einer Betriebsbandbreite und einen oder mehrere ausbildbare Signalpfade, die zwischen den Testanschluss und den Instrumentenanschluss geschaltet werden können, um ein Signal vom Testanschluss mit einem ersten Frequenzbereich in ein Signal mit einem zweiten Frequenzbereich umzuwandeln, der sich vom ersten Frequenzbereich unterscheidet. Ein Test- und Messsystem hat ein Test- und Messinstrument mit einer Betriebsbandbreite und eine Zusatzvorrichtung. Die Zusatzvorrichtung hat einen ersten Instrumentenanschluss, um die Zusatzvorrichtung mit dem Test- und Messinstrument zu verbinden, einen Testanschluss, um die Zusatzvorrichtung mit einer zu testenden Vorrichtung zu verbinden, und einen oder mehrere ausbildbare Signalpfade, die zwischen den Testanschluss und den Instrumentenanschluss geschaltet werden können, um ein Signal vom Testanschluss mit einem ersten Frequenzbereich in ein Signal mit einem zweiten Frequenzbereich, der niedriger ist als der erste Frequenzbereich, herunterzuwandeln.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine Fortsetzung der am 15. November 2019 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/936,339 und beansprucht deren Priorität.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf Test- und Messinstrumente, insbesondere auf Test- und Messinstrumente in einer Breitbandumgebung.
STAND DER TECHNIK
Bei den Standards für die drahtlose Kommunikation nimmt die unmittelbare Bandbreite rapide zu und ermöglicht schnellere Datenübertragungsraten. Mit der Einführung neuer Standards wie 3G, 4G, 5G usw. steigen die Bandbreite und die Datenübertragungsraten erheblich, so dass es für herkömmliche Testausrüstung schwierig ist, damit Schritt zu halten. Eine Testlösung ist die Verwendung eines Echtzeit-Oszilloskops und einer Software, die eine sehr breitbandige Spektralanalyse ermöglicht. Die Kosten für diese Lösung sind jedoch hoch, da das Oszilloskop die gesamte Bandbreite von DC bis zum oberen Ende des zu analysierenden HF-Bandes bei extrem hohen Abtastraten wie 200 GS/s und höher bereitstellt.
Eine andere Lösung ist die Verwendung eines Spektrumanalysators. Spektrumanalysatoren haben zwar in der Regel eine abstimmbare Mittenfrequenz, aber auch eine relativ schmale Betriebsbandbreite, eine niedrige Abtastrate und sie sind teuer.
Ausführungsformen der beschriebenen Geräte und Verfahren beheben Mängel des Standes der Technik.
Figurenliste

1 zeigt ein Systemdiagramm einer Test- und Messvorrichtung und eines Zusatzes.
2 zeigt eine grafische Darstellung von Frequenz und Bandbreite.
3 zeigt ein Schaltbild eines Signalabwärtswandlers für eine Test- und Messvorrichtung.
4 zeigt ein Schaltbild eines kombinierten Signalabwärtswandlers und Signalaufwärtswandlers für eine Test- und Messvorrichtung.
5 zeigt ein Blockdiagramm einer DC-Bias-Tee-Quelle und -Last.
6 zeigt eine Ausführungsform eines Diplexers, der mit einem Zusatzteil für eine Test- und Messvorrichtung verwendet werden kann.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Test- und Messausrüstung wie Oszilloskope, Spektrumanalysatoren usw. haben Mühe, mit der zunehmenden Bandbreite der drahtlosen Kommunikation Schritt zu halten und gleichzeitig die Kosten niedrig zu halten. Der Einsatz eines Echtzeit-Oszilloskops und einer Software für die Analyse des Breitbandspektrums ist mit hohen Kosten verbunden, da die Bandbreite von DC bis zum oberen Ende des HF-Spektrums abgedeckt wird. Eine andere Lösung ist die Verwendung eines Präzisionsoszilloskops mit geringerer Geschwindigkeit in Verbindung mit einem vorgeschalteten Abwärtswandler, um den abgedeckten Frequenzbereich zu erweitern. Das System aus Abwärtswandler und Oszilloskop kann ein- oder mehrkanalig sein und bietet einen Kosten-Nutzen-Vorteil durch hohe Genauigkeit, niedrigere Kosten und zukunftssichere Leistungserweiterung. Die vorliegenden Ausführungsformen bieten einen kostengünstigen Ansatz, indem ein Blockabwärtswandler vor einem langsameren Echtzeit-Oszilloskop oder einer anderen Test- und Messvorrichtung mit geringerer Bandbreite eingesetzt wird, das hier als Instrument bezeichnet wird. Das Instrument muss nur noch schnell genug sein, um die gewünschte HF-Bandbreite plus einen gewissen Spielraum für Filterränder zu erfassen. Der Kompromiss für die geringeren Kosten ist die Komplexität des Aufbaus, der Steuerung und der Kalibrierung des kombinierten Abwärtswandler- und Oszilloskopsystems. Herkömmliche Lösungen wie Spektrumanalysatoren sind in der Regel einkanalig mit eingebetteten Digitizer-Abtastraten von 1/10^th bis 1/100^th der hier vorgeschlagenen Lösung.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Test- und Messsystems 10, das an eine zu testende Vorrichtung (DUT) 12 angeschlossen ist. Zwischen dem DUT 12 und dem Instrument 16 befindet sich eine Zusatzvorrichtung 14. Die Zusatzvorrichtung 14 verfügt über mindestens einen Abwärtswandler 18, um Signale vom DUT über das gesamte HF-Spektrum zu empfangen und sie dann zur Analyse durch das Instrument 16 in ein niedrigeres Frequenzband abwärts zu wandeln. Bei dem Test- und Messinstrument 16 kann es sich um ein Oszilloskop, einschließlich eines digitalen Oszilloskops, handeln, dessen Betriebsbandbreite im Allgemeinen höher ist als die anderer Instrumente, insbesondere höher als die eines Spektrumanalysators. So kann das Test- und Messinstrument 16 beispielsweise eine Betriebsbandbreite von mindestens 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 GHz haben. In einigen Ausführungsformen kann das Test- und Messinstrument16 ein Breitbanddigitalisierer sein.
Die Zusatzvorrichtung 14 kann mindestens einen zusätzlichen Abwärtswandler (z. B. 20) haben, der seinen Ausgang an einen anderen Kanal des Instruments 16 oder an ein anderes Instrument liefert. Die Zusatzvorrichtung 14 kann auch einen Aufwärtswandler 22 enthalten, der Signale vom Instrument, z. B. von einem Wellenformgenerator des Instruments, oder von einer externen Vorrichtung empfängt und ein aufwärtsgewandeltes Signal über einen Ausgangsanschluss an das DUT 12 liefert. Ein Fachmann wird erkennen, dass die Zusatzvorrichtung 14 in alternativen Ausführungsformen einen oder mehrere Aufwärtswandlungssignalpfade anstelle der Abwärtswandlungssignalpfade 18, 20 aufweisen kann, um ein Signal vom DUT 12 selektiv aufwärts zu wandeln und dieses aufwärts gewandelte Signal an das Instrument 16 zu liefern.
Die Zusatzvorrichtung 14 kann mit mehreren anderen Zusatzvorrichtungen wie den Vorrichtungen 25 und 27 verbunden werden. Die Verbindung 28 zwischen der Zusatzvorrichtung 14 und dem Instrument 16 kann aus einem oder mehreren Kabeln bestehen, durch die mehrere Signale fließen können. Handelt es sich bei der Verbindung um ein Kabel, kann sich das Zusatzteil 14 am Eingangsende des Kabels befinden, um den Kabelverlust zu minimieren. Die Zusatzvorrichtung 14 kann auch direkt an das Instrument 16 angeschlossen werden. Viele Instrumente verfügen über einen Standard-Eingangsanschluss, wie z. B. BNC- oder N-Anschlüsse, für jeden Eingangskanal des Instruments. Die Zusatzvorrichtung 14 kann so aufgebaut sein, dass es an einen oder mehrere dieser Standardanschlüsse angeschlossen werden kann. Viele Instrumente können auch kundenspezifische elektromechanische Eingangsanschlüsse verwenden, wie z. B. die FlexChannel®-Sondenschnittstelle von Tektronix. Die Test- und Messvorrichtung 14 kann so aufgebaut sein, dass sie an einen oder mehrere dieser kundenspezifischen Steckertypen angeschlossen werden kann. In einigen Ausführungsformen kann die Test- und Messvorrichtung in einer Test- und Messsonde untergebracht sein, z. B. in einem Sondenkopf, und über ein Sondenkabel mit dem Instrument verbunden sein. Die Zusatzvorrichtung 14 kann von dem Instrument 16 mit Strom versorgt werden.
Das Instrument 16 verfügt in der Regel über mindestens einen Prozessor 24, mindestens einen Speicher 26 und eine Benutzerschnittstelle (U/I) 29. Der Prozessor kann auch Programmier-Schnittstelle haben. In einigen Ausführungsformen können die vom Benutzer wählbaren Schalter, die nachstehend unter Bezugnahme auf 3 erörtert werden, sowie andere Einstellungen, z. B. für die Abwärtswandlerfrequenz oder -frequenzen, Anweisungen vom Instrument erhalten. Der Benutzer kann den Frequenzbereich, die Schaltereinstellungen und andere Betriebsparameter über die Benutzerschnittstelle auswählen und/oder über eine Steuerschnittstelle Steueranweisungen für die Test- und Messvorrichtung 14 geben. Wie weiter unten noch näher erläutert wird, kann das Instrument den Betrieb der Zusatzvorrichtung steuern, um bestimmte Leistungsparameter für Komponenten des Instruments zu erreichen, und es kann Leistungsparameter für die Kombination von Zusatzvorrichtung und Instrument als ein System festlegen. Die Zusatzvorrichtung kann Kalibrierungsinformationen an das Instrument weitergeben, damit das Instrument etwaige durch das Zubehörteil verursachte Fehler ausgleichen kann.
2 zeigt eine Darstellung der Bandbreite und der Frequenz, wenn die Zusatzvorrichtung 14 und das Instrument 16 zusammenarbeiten. Das Instrument hat eine große Betriebsbandbreite, z. B. von 500 MHz bis 8 GHz. Der Benutzer kann einen der ausbildbaren Signalpfade in der Zusatzvorrichtung auswählen, um eine erste Frequenz zu wählen, die in 2 als Freq 1 Center Selected dargestellt ist. Diese befindet sich im Frequenzl-Range und hat eine Bandbreite von Frequency1 BW. Im Allgemeinen sind Frequency1 BW und Frequency2 BW identisch. Durch Auswahl eines der ausbildbaren Signalpfade in der Zusatzvorrichtung kann der Benutzer den Frequenz1-Range in den Frequenz2-Range umwandeln, wobei der Frequenz2-Range innerhalb der großen Betriebsbandbreite des Instruments 16 liegt. Der Benutzer kann die Zusatzvorrichtung verwenden, um ein zweites Frequenzzentrum zu positionieren, um die Leistung innerhalb des Frequenz2-Range zu optimieren, wobei zu den zu optimierenden Parametern EVM, Verzerrung, Bildunterdrückung und Störsignale gehören können.
3 zeigt eine Ausführungsform einer Zusatzvorrichtung mit mehreren ausbildbaren Signalpfaden einschließlich Abwärtswandlern, wie 18, 20 aus 1. Es ist zu beachten, dass die Angaben zu den Schaltungselementen und den hier verwendeten Frequenzen nur Beispiele darstellen und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der Ausführungsformen auf diese Einzelheiten zu beschränken, so dass daraus keine Einschränkungen abgeleitet werden sollten. Die Zusatzvorrichtung 14 kann ein Abwärtswandlermodul 30 mit mehreren ausbildbaren Abwärtswandler-Signalpfaden und ein Schnittstellenmodul 32 aufweisen, das eine Leistungs-Frequenz-Referenzverteilung an das Instrument liefert.
Die Ausführungsform des Abwärtswandlers 30 kann drei Pfade zwischen dem Eingang der zu testenden Vorrichtung 12 und dem Ausgang des Instruments 16 aufweisen. Das Zusatzteil 14 kann mehrere Eingangsanschlüsse haben, darunter einen Testanschluss 35, der Eingangssignale vom DUT empfängt, und einen Referenzanschluss 36, der Eingangssignale von einer Kalibrierungs- oder Referenzquelle empfangen kann, damit das Zusatzmodul kalibriert werden kann. Mit dem Schalter S6 kann zwischen den beiden Eingängen gewählt werden. Das Dämpfungsglied 34 kann viele verschiedene Arten von steuerbaren Dämpfungsgliedern umfassen, darunter ein spannungsgesteuertes Dämpfungsglied, ein stromgesteuertes Dämpfungsglied oder ein digitales Stufen-Dämpfungsglied.
Wenn S6 so eingestellt ist, dass er ein Eingangssignal vom DUT empfängt, bestimmt die Einstellung der anderen Schalter, über welchen Pfad das Eingangssignal abwärts gewandelt wird. Wie hier gezeigt, führen mindestens zwei Pfade die Abwärtswandlung durch, wobei ein zusätzlicher Pfad einen Bypass bildet, der vom Schalter S4 zum Schalter S5 führt. Der obere Pfad, der mit dem variablen Filter 38 beginnt, verarbeitet in dieser Ausführungsform Signale von 37-50 GHz. Bei den hier verwendeten variablen Filtern kann es sich um eine von vielen Arten von variablen Filtern handeln, einschließlich spannungsgesteuerter variabler Filter, stromgesteuerter variabler Filter und digitaler Stufenfilter. Das Signal gelangt vom Filter 38 zu einem Puffer oder rauscharmen Verstärker (LNA) 40 und dann zu einem Frequenzmischer 42. Bei der Ausführungsform des Puffers als LNA kann dieser fest in den Signalpfad integriert sein, in den Signalpfad ein- und ausgeschaltet werden und ein LNA mit einstellbarer Verstärkung sein. Der Frequenzmischer empfängt das gefilterte Signal und ein Lokaloszillatorsignal FLO1. Der Mischer erzeugt einen Ausgang mit einem Frequenzbereich, der dann bei 44 tiefpass- oder bandpassgefiltert wird.
Die Schalter S1 und S3 werden gemeinsam ausgewählt, so dass, wenn S1 den oberen Pfad im Diagramm auswählt, S3 den Ausgang des oberen Pfads an das Hochpassfilter 46 und den Puffer 48 liefert. Mit dem Filter 50 kann ausgewählt werden, welches Frequenzband den Ausgang erreicht. Der Gleichstromfilter 52 liefert einen Gleichstromausgang. So können alle Signale über ein einziges Kabel zwischen der Zusatzvorrichtung und dem Instrument übertragen werden. Über die zusätzlichen Ausgangsanschlüsse 56 und 58 können andere Instrumente als das in 1 gezeigte Instrument das herunterkonvertierte Signal empfangen. Ein 10-MHz-Referenzsignal, das durch den Puffer 60 und den Bandpassfilter 64, das Gleichstromsignal durch den Tiefpassfilter 62 und das abwärts gewandelte Signal durch den Hochpassfilter 66 geleitet wird, durchläuft dasselbe Kabel.
Diese Filter in der Leistungs-/Frequenz-/Signalverteilung blockieren die gesamte Gleichstromvorspannung und die Frequenzreferenz, die dem Abwärtswandler vom Signalverteilungsmodul zugeführt werden müssen, und ermöglichen es, dass das umgewandelte Signal vom Abwärtswandler durch das Signalverteilungsmodul in das Instrument gelangt. Auf diese Weise können mehrere Signale auf einem einzigen Kabel kombiniert werden, was Gewicht und Kosten reduziert und gleichzeitig eine einfachere Verkabelungsschnittstelle für den Benutzer des Abwärtswandlers/Instruments schafft. Ohne diese Filterung würde die 10-MHz-Referenz über ein Koaxialkabel an jeden Abwärtswandler verteilt, jeder Abwärtswandler hätte ein separates Stromkabel, und jeder Abwärtswandler hätte ein separates Ausgangskoaxialkabel.
Die 10-MHz-Referenz wird auch dem Bandpassfilter 54 zugeführt, der sie über den Puffer 68 an die PLL 72 weiterleitet. Der lokale Oszillator 70 wird von der PLL 72 gesteuert, und der lokale Oszillator 74 wird von der PLL 76 gesteuert. Die Ausgangssignale dieser Oszillatoren durchlaufen die Frequenzvervielfacher 78 und 80 und liefern die Eingangssignale FLO1 und FLO2 an die Mischer 42 bzw. 82. Die Frequenzvervielfacher 78 und 80 multiplizieren eine Eingangsfrequenz, um eine Ausgangsfrequenz ƒ_out = ƒ_input * N (oder M) zu erzeugen, und enthalten Verstärkung und Filterung, um die gewünschte Ausgangsfrequenz und den vom Mischer benötigten Ausgangsleistungspegel auszuwählen. Die Frequenzvervielfacher können als ungeradzahlige Harmonische, x1, x3, x5, x7 usw., geradzahlige Harmonische, x2, x4, x6, Kammgeneratoren, x1, x2, x3, x4...xN usw. gebaut werden.
Zurück zur linken Seite des Diagramms: Der Mischer 82 mischt das Eingangssignal aus dem mittleren Signalpfad, wenn die Schalter S1 und S4 so eingestellt sind, dass sie das Eingangssignal über diesen Weg liefern. Das Eingangssignal durchläuft das variable Filter 84 und den Puffer 86 und wird am Mischer 82 mit dem Signal FLO2 gemischt. Anschließend wird es am Filter 88 einer Tiefpass- oder Bandpassfilterung unterzogen und verlässt dann den Ausgangspfad ähnlich wie der oben beschriebene obere Signalpfad, wobei der Schalter S3 so eingestellt ist, dass er den mittleren Pfad auswählt.
Die Schaltereinstellungen, PLL-Steuerungen, variablen Filter, variablen Dämpfungsglieder und anderen verwendeten steuerbaren Komponenten erhalten ihre Einstellungen und/oder Steueranweisungen von der Steuerung 90 über das Steuerschnittstellensignal vom Instrument 16. Die Steuerschnittstelle kann aus einer Standardschnittstelle wie Micro-USB usw. bestehen.
Zurück zu 1: Die Zusatzvorrichtung 14 kann einen oder mehrere Abwärtswandler 18, 20 enthalten. Optional kann sie auch einen Aufwärtswandler enthalten, der Eingänge von den lokalen Oszillatoren und einem Wellenformgenerator, der sich im Instrument 16 oder außerhalb befindet, empfangen und ein Hochfrequenzsignal an das DUT liefern kann. 4 zeigt eine Ausführungsform einer Kombination aus Abwärtswandler und Aufwärtswandler.
Die Schaltung des Abwärtswandlers im oberen Teil des Diagramms ähnelt derjenigen in 3, wobei ein Aufwärtswandler hinzugefügt wurde. Im Aufwärtswandler wird das Ausgangssignal des Oszillators 70 durch ein Bandpassfilter 100 und in die PLL 102 geleitet. Der Ausgang der PLL 76 aus dem Abwärtswandler kann über den lokalen Oszillator 74 mit einer Ausgangsleitung gekoppelt werden, um entweder in dieser Schaltung oder im Abwärtswandler von 3 einen lokalen Oszillatorausgang 92 bereitzustellen. In ähnlicher Weise kann der Ausgang der PLL 102 über den lokalen Oszillator 103 mit einer Ausgangsleitung gekoppelt und als zweiter lokaler Oszillatorausgang 104 bereitgestellt werden. Wie bereits erwähnt, kann die Zusatzvorrichtung die Steuerung des Instruments übernehmen. Der (die) lokale(n) Oszillator(en) kann (können) einstellbar sein. Durch die Einstellung des Oszillators kann die Leistung des Test- und Messinstruments angepasst werden, z. B. die Leistungsparameter eines oder mehrerer der Analog-Digital-Wandler im Test- und Messinstrument. Der Oszillator kann auch ein Ausgangssignal erzeugen.
Der Ausgang der PLL 102 durchläuft je nach dem Zustand des Schalters S11 einen von zwei Aufwärtswandlungspfaden. Wie dargestellt, geht der Ausgang über den Multiplizierer 109 zum Mischer 106, um ein höheres Frequenzsignal zu erzeugen, wenn es mit einem Eingang von einem Arbitrary Waveform Generator (AWG) 116 über S14 kombiniert wird. Das Ausgangssignal des Mischers wird am Puffer 108 gepuffert, am variablen Filter 110 gefiltert und am Dämpfungsglied 112 gedämpft, um ein 24 bis 37 GHz-Ausgangssignal an einem zweiten Testanschluss-Ausgang 113 zu erzeugen.
Befindet sich der Schalter S11 in der anderen Position, geht der Ausgang der PLL 102 durch den Multiplizierer 107 und dann in den Mischer 114. Der AWG 116 liefert den anderen Eingang zum Mischer 114. Der AWG 116 kann auch einen Bypass-Pfad haben, der durch die Schalter S14, S13, S12 und S10 bestimmt wird. Das Signal vom AWG 116 durchläuft das variable Filter 118 und das Tiefpassfilter 120, um den Mischer 114 zu erreichen. Der Puffer 122 puffert den Ausgang des Mischers, der dann im variablen Filter 124 gefiltert wird. Das variable Dämpfungsglied 112 dämpft dann dieses Signal und gibt es in Abhängigkeit von der Stellung des Schalters S8 an den Ausgang 113 ab.
Der Aufwärtswandler kann eine separate Steuerschnittstelle mit der Steuerung 130 haben, das die Steuerinformationen 132 empfängt. Die Steuerung kann auch eine Referenzspannung vom Referenzeingang empfangen, die von den Zuständen der Schalter S6, S7 und S9 abhängt. Der Referenzblock 134 kann eine Temperaturüberwachungsschaltung 134 enthalten, damit die Steuerung eine temperaturabhängige Leistungsdrift ausgleichen kann. Auf diese Weise kann der Zusatzvorrichtung 14 eine Aufwärtswandlerschaltung hinzugefügt werden.
Ein mögliches Problem besteht im Signalmanagement der Abwärtswandlersignale mit den Gleichstrom- und Referenzsignalen. Dies kann ein Abschlussnetzwerk, wie z. B. ein Vorspannungs-T-Stück (Bias-Tee), erfordern. 5 zeigt eine Übersicht über einen Abschluss, eine spezifischere Ausführungsform ist in 6 dargestellt. 5 zeigt die HF-Signale vom DUT 12 auf dem Weg zur HF-Last, in diesem Fall dem Instrument 16. Der Bereich zwischen den beiden bildet den kombinierten Signalbereich. Im kombinierten Bereich ist das Band vom DC- oder 0-Hz-Signal bis zur niedrigen Frequenz für das DC-Leistungssignal reserviert. Die niedrige Frequenz kann vom Benutzer festgelegt werden, kann aber z. B. 100 kHz betragen. Das Band von, was auch immer die niedrige Frequenz ist, in diesem Beispiel 100 kHz, bis zur hohen Hochfrequenz, z. B. 10 GHz, ist für das HF-Signal des DUTs oder das ZF-Signal nach der Abwärtswandlung reserviert. Die HF- oder ZF-Komponenten wandern vom DUT zur Last, und die Gleichstromkomponente wandert von rechts nach links.
6 zeigt eine Ausführungsform eines Diplexers. Wenn die dargestellten Teile zusammenarbeiten, gewährleisten sie eine gute Impedanzanpassung bei allen Frequenzen. Der Bereich 140 befindet sich auf dem DUT, 142 ist im DC-Block der Zusatzvorrichtung und 144 ist im Abwärts- oder Aufwärtswandler. Der Kondensator C3 ist in Reihe mit der HF-Quelle 144 geschaltet, um zu verhindern, dass der Gleichstrom diesen Teil der Schaltung stört. Der Gleichstrom wird durch die Induktivität L1 oder ein anderes Tiefpassnetzwerk abgetrennt. Der Kondensator in Reihe mit der HF und die Induktivität in Reihe mit dem Gleichstrom bilden einen Hochpassfilter für den HF-Pfad und einen Tiefpassfilter für den Gleichstrompfad. Auf der rechten Seite verhindert der Kondensator C2 oder ein anderes Hochpassfilter, dass der Gleichstrom zum Signaleingang des Instruments gelangt. Der Gleichstrom fließt nicht in den HF-Teil des Abwärtswandlers oder in das Instrument. Die Gleichstromvorspannung fließt in den Gleichstromteil des Abwärtswandlers oder Aufwärtswandlers.
Aspekte der Offenlegung können auf einer speziell entwickelten Hardware, auf Firmware, digitalen Signalprozessoren oder auf einem speziell programmierten Allzweckcomputer mit einem Prozessor, der nach programmierten Anweisungen arbeitet, arbeiten. Die hier verwendeten Begriffe „Controller“ oder „Prozessor“ sollen Mikroprozessoren, Mikrocomputer, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) und spezielle Hardware-Controller umfassen. Ein oder mehrere Aspekte der Offenbarung können in computerverwendbaren Daten und computerausführbaren Anweisungen verkörpert sein, beispielsweise in einem oder mehreren Programmmodulen, die von einem oder mehreren Computern (einschließlich Überwachungsmodulen) oder anderen Geräten ausgeführt werden. Im Allgemeinen umfassen Programmmodule Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen usw., die bestimmte Aufgaben ausführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren, wenn sie von einem Prozessor in einem Computer oder einem anderen Instrument ausgeführt werden. Die computerausführbaren Anweisungen können auf einem nicht transitorischen, computerlesbaren Medium wie einer Festplatte, einer optischen Platte, einem Wechselspeichermedium, einem Festkörperspeicher, einem Random Access Memory (RAM) usw. gespeichert sein. Wie dem Fachmann klar sein wird, kann die Funktionalität der ProgrammModule in verschiedenen Aspekten beliebig kombiniert oder verteilt werden. Darüber hinaus kann die Funktionalität ganz oder teilweise in Firmware oder Hardware-Äquivalenten wie integrierten Schaltungen, FPGA und dergleichen verkörpert sein. Bestimmte Datenstrukturen können verwendet werden, um einen oder mehrere Aspekte der Offenbarung effektiver zu implementieren, und solche Datenstrukturen werden im Rahmen der hier beschriebenen computerausführbaren Anweisungen und computerverwendbaren Daten in Betracht gezogen.
Die offengelegten Aspekte können in einigen Fällen in Hardware, Firmware, Software oder einer Kombination davon implementiert werden. Die offengelegten Aspekte können auch in Form von Befehlen implementiert werden, die auf einem oder mehreren nicht-übertragbaren computerlesbaren Medien gespeichert sind, die von einem oder mehreren Prozessoren gelesen und ausgeführt werden können. Solche Anweisungen können als Computerprogrammprodukt bezeichnet werden. Computerlesbare Medien, wie hier beschrieben, sind alle Medien, auf die ein Computer zugreifen kann. Computerlesbare Medien können zum Beispiel Computerspeichermedien und Kommunikationsmedien umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein.
Computerspeichermedien sind alle Medien, die zur Speicherung von computerlesbaren Informationen verwendet werden können. Zu den Computerspeichermedien gehören beispielsweise RAM, ROM, EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), Flash-Speicher oder andere Speichertechnologien, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD (Digital Video Disc) oder andere optische Plattenspeicher, Magnetkassetten, Magnetbänder, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen sowie alle anderen flüchtigen oder nicht flüchtigen, entfernbaren oder nicht entfernbaren Medien, die in beliebigen Technologien eingesetzt werden. Computerspeichermedien schließen Signale als solche und vorübergehende Formen der Signalübertragung aus.
Kommunikationsmedien sind alle Medien, die für die Übertragung von computerlesbaren Informationen verwendet werden können. Zu den Kommunikationsmedien gehören beispielsweise Koaxialkabel, Glasfaserkabel, Luft oder jedes andere Medium, das für die Übertragung von elektrischen, optischen, Hochfrequenz- (HF), Infrarot-, akustischen oder anderen Signalen geeignet ist.
Außerdem wird in dieser schriftlichen Beschreibung auf bestimmte Merkmale verwiesen. Es ist davon auszugehen, dass die Offenbarung in dieser Spezifikation alle möglichen Kombinationen dieser besonderen Merkmale umfasst. Wenn beispielsweise ein bestimmtes Merkmal im Zusammenhang mit einem bestimmten Aspekt offenbart wird, kann dieses Merkmal, soweit möglich, auch im Zusammenhang mit anderen Aspekten verwendet werden.
Auch wenn in dieser Anmeldung auf ein Verfahren mit zwei oder mehr definierten Schritten oder Vorgängen Bezug genommen wird, können die definierten Schritte oder Vorgänge in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden, sofern der Kontext diese Möglichkeiten nicht ausschließt.
Obwohl bestimmte Aspekte der Offenbarung zum Zwecke der Veranschaulichung dargestellt und beschrieben wurden, können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne von Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend sollte die Offenbarung nicht eingeschränkt werden, außer durch die beigefügten Ansprüche.
BEISPIELE
Im Folgenden werden Beispiele für die offengelegten Technologien aufgeführt. Eine Ausführungsform der Technologien kann eines oder mehrere und jede Kombination der unten beschriebenen Beispiele umfassen.
Beispiel 1 ist eine Zusatzvorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Testanschluss; einen Instrumentenanschluss zum Anschluss an ein Instrument mit einer Betriebsbandbreite; und einen oder mehrere ausbildbare Signalpfade, die zwischen dem Testanschluss und dem Instrumentenanschluss angeschlossen werden können, um ein Signal vom Testanschluss mit einem ersten Frequenzbereich in ein Signal mit einem zweiten Frequenzbereich umzuwandeln, der sich vom ersten Frequenzbereich unterscheidet, wobei der zweite Frequenzbereich innerhalb der Betriebsbandbreite des Instruments liegt.
Beispiel 2 ist die Zusatzvorrichtung aus Beispiel 1, wobei einer oder mehrere der ausbildbaren Signalpfade einen oder mehrere vom Benutzer auswählbare Schalter enthalten, um den ersten Frequenzbereich auszuwählen.
Beispiel 3 ist die Zusatzvorrichtung nach einem der Beispiele 1 und 2, wobei die Betriebsbandbreite des Instruments 5 GHz oder mehr beträgt.
Beispiel 4 ist die Zusatzvorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 3, wobei mindestens eine Frequenz des ersten Frequenzbereichs mindestens das Doppelte der Betriebsbandbreite des Instrumentenkanals beträgt.
Beispiel 5 ist die Zusatzvorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 4, wobei mindestens einer der einen oder mehreren ausbildbaren Signalpfade einen Bypass-Pfad zwischen dem Testanschluss und dem Instrumentenanschluss umfasst.
Beispiel 6 ist die Zusatzvorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 5, die außerdem mindestens einen zusätzlichen Instrumentenanschluss umfasst, wobei mindestens einer der einen oder mehreren ausbildbaren Signalpfade zwischen dem Testanschluss und dem zusätzlichen Instrumentenanschluss angeschlossen werden kann.
Beispiel 7 ist die Zusatzvorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 6, die außerdem einen Kalibrierungseingangsanschluss und einen Kalibrierungssignalpfad umfasst, der zwischen dem Kalibrierungseingangsanschluss und dem Instrumentenanschluss angeschlossen werden kann.
Beispiel 8 ist die Zusatzvorrichtung aus einem der Beispiele 1 bis 7, die außerdem eine Steuerschnittstelle zum Empfang von Steueranweisungen umfasst.
Beispiel 9 ist die Zusatzvorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 8, wobei mindestens einer der einen oder mehreren ausbildbaren Signalpfade einen Abwärtswandler umfasst, um ein Signal vom Testanschluss mit einem ersten Frequenzbereich in ein Signal mit einem zweiten Frequenzbereich, der niedriger als der erste Frequenzbereich ist, abwärts zu wandeln.
Beispiel 10 ist die Zusatzvorrichtung nach einem der Beispiele 1 bis 9, die außerdem eine Aufwärtswandlerschaltung umfasst, die zwischen dem Instrumentenanschluss und einem zweiten Testanschluss angeschlossen werden kann, wobei die Aufwärtswandlerschaltung mit einem Wellenformgenerator verbunden ist.
Beispiel 11 ist die Zusatzvorrichtung aus Beispiel 10, wobei die Aufwärtswandlerschaltung einen Schalter aufweist, der in einer ersten Stellung ein Wellenformgeneratorsignal mit dem zweiten Testanschluss verbindet und in einer zweiten Stellung das Wellenformgeneratorsignal mit einem Mischer mit einem Signal vom Instrumentenanschluss verbindet.
Beispiel 12 ist ein Test- und Messsystem, das Folgendes umfasst: ein Test- und Messinstrument mit einer Betriebsbandbreite; und eine Zusatzvorrichtung, die Folgendes umfasst: einen ersten Instrumentenanschluss, um die Zusatzvorrichtung mit dem Test- und Messinstrument zu verbinden; einen Testanschluss, um die Zusatzvorrichtung mit einer zu testenden Vorrichtung zu verbinden; und einen oder mehrere ausbildbare Signalpfade, die zwischen dem Testanschluss und dem Instrumentenanschluss verbunden werden können, wobei mindestens einer der einen oder mehreren ausbildbaren Signalpfade einen Abwärtswandler enthält, um ein Signal vom Testanschluss mit einem ersten Frequenzbereich in ein abwärtsgewandeltes Signal mit einem zweiten Frequenzbereich, der niedriger als der erste Frequenzbereich ist, abwärtszuwandeln, wobei der zweite Frequenzbereich innerhalb der Betriebsbandbreite des Test- und Messinstruments liegt.
Beispiel 13 ist das Test- und Messsystem von Beispiel 12, bei dem die Zusatzvorrichtung mindestens einen variablen Abschwächer und einen variablen Vorverstärker enthält, die von dem Test- und Messinstrument gesteuert werden.
Beispiel 14 ist das Test- und Messsystem der Beispiele 13 und 14, wobei die Zusatzvorrichtung entweder an dem Test- und Messinstrument angebracht ist oder mit dem Test- und Messinstrument durch ein Kabel verbunden ist und die Zusatzvorrichtung an ein Eingangsende des Kabels angeschlossen ist.
Beispiel 15 ist das Test- und Messsystem nach einem der Beispiele 12 bis 14, wobei die Zusatzvorrichtung in einer Test- und Messsonde untergebracht ist.
Beispiel 16 ist das Test- und Messsystem nach einem der Beispiele 12 bis 15, wobei die Zusatzvorrichtung ferner einen zweiten Abwärtswandler umfasst, um ein zweites Niederfrequenzsignal an einen zweiten Instrumentenanschluss zu senden, wobei das zweite Niederfrequenzsignal eine niedrigere Frequenz als die erste Frequenz hat und sich von der Frequenz des ersten Signals mit niedrigerer Frequenz unterscheidet, wobei der zweite Instrumentenanschluss mit einem anderen Kanal in der Test- und Messvorrichtung verbunden wird als der erste Instrumentenanschluss.
Beispiel 17 ist das Test- und Messsystem nach einem der Beispiele 12 bis 16, bei dem eine Benutzerschnittstelle des Test- und Messinstruments Einstellungen für die Zusatzvorrichtung empfängt.
Beispiel 18 ist das Test- und Messsystem nach einem der Beispiele 12 bis 19, bei dem die Zusatzvorrichtung vom Test- und Messinstrument mit Strom versorgt wird.
Beispiel 19 ist das Test- und Messsystem nach einem der Beispiele 12 bis 18, das außerdem einen lokalen Oszillator umfasst.
Beispiel 20 ist das Test- und Messsystem aus Beispiel 19, wobei der lokale Oszillator einstellbar ist.
Beispiel 21 ist das Test- und Messsystem von Beispiel 19, wobei eine an dem lokalen Oszillator vorgenommene Einstellung einen Leistungsparameter eines Analog-Digital-Wandlers in dem Test- und Messinstrument einstellt.
Beispiel 22 ist das Test- und Messsystem eines beliebigen Beispiels 19, das außerdem einen Anschluss für einen lokalen Oszillator umfasst, der so ausgebildet ist, dass er ein Signal vom lokalen Oszillator ausgibt.
Beispiel 23 ist das Test- und Messsystem nach einem der Beispiele 12 bis 22, das außerdem ein Abschlussnetz für die zu testende Vorrichtung umfasst.
Beispiel 24 ist das Test- und Messsystem aus einem der Beispiele 12 bis 23, wobei die Zusatzvorrichtung außerdem ein Leistungsmessgerät umfasst, das so ausgebildet ist, dass es die HF-Leistung des Signals vom Testanschluss und die HF-Leistung des abwärts gewandelten Signals misst.
Beispiel 25 ist das Test- und Messsystem nach einem der Beispiele 12 bis 24, wobei das Instrument das Zubehörteil steuert, um vorgegebene Leistungsparameter für das System zu erreichen.
Beispiel 26 ist das Test- und Messsystem nach einem der Beispiele 12 bis 25, wobei die Zusatzvorrichtung so ausgebildet ist, dass es Kalibrierungsinformationen an das Instrument weitergibt.
Beispiel 27 ist das Test- und Messsystem aus einem der Beispiele 12 bis 26, wobei das Test- und Messinstrument ein Oszilloskop oder ein Breitbanddigitalisierer ist.
Obwohl bestimmte Ausführungsformen zum Zwecke der Veranschaulichung dargestellt und beschrieben wurden, können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend sollte die Erfindung nicht eingeschränkt werden, außer wie durch die beigefügten Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62936339 [0001]

Claims

Eine Zusatzvorrichtung, umfasst: einen Testanschluss; einen Instrumentenanschluss zum Anschluss an ein Instrument mit einer Betriebsbandbreite; und einen oder mehrere ausbildbare Signalpfade, die zwischen den Testanschluss und den Instrumentenanschluss geschaltet werden können, um ein Signal vom Testanschluss mit einem ersten Frequenzbereich in ein Signal mit einem zweiten Frequenzbereich umzuwandeln, der sich vom ersten Frequenzbereich unterscheidet, wobei der zweite Frequenzbereich innerhalb der Betriebsbandbreite des Instruments liegt.
Die Zusatzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei einer oder mehrere der ausbildbaren Signalpfade einen oder mehrere vom Benutzer auswählbare Schalter zur Auswahl des ersten Frequenzbereichs enthalten.
Die Zusatzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Betriebsbandbreite des Instruments 5 GHz oder mehr beträgt.
Die Zusatzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Frequenz des ersten Frequenzbereichs mindestens das Doppelte der Betriebsbandbreite des Instruments beträgt.
Die Zusatzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der einen oder mehreren ausbildbaren Signalpfade einen Bypass-Pfad zwischen dem Testanschluss und dem Instrumentenanschluss umfasst.
Die Zusatzvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner mindestens einen zusätzlichen Instrumentenanschluss umfasst, wobei mindestens einer der einen oder mehreren ausbildbaren Signalpfade zwischen dem Testanschluss und dem zusätzlichen Instrumentenanschluss angeschlossen werden kann.
Die Zusatzvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Kalibriereingangsanschluss und einen Kalibriersignalpfad umfasst, der zwischen dem Kalibriereingangsanschluss und dem Instrumentenanschluss angeschlossen werden kann.
Die Zusatzvorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem eine Steuerschnittstelle zum Empfang von Steuerbefehlen umfasst.
Die Zusatzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der einen oder mehreren ausbildbaren Signalpfade einen Abwärtswandler umfasst, um ein Signal vom Testanschluss mit einem ersten Frequenzbereich in ein Signal mit einem zweiten Frequenzbereich, der niedriger als der erste Frequenzbereich ist, abwärts zu wandeln.
Die Zusatzvorrichtung nach Anspruch 9, die ferner eine Aufwärtswandlerschaltung umfasst, die zwischen dem Instrumentenanschluss und einem zweiten Testanschluss angeschlossen werden kann, wobei die Aufwärtswandlerschaltung mit einem Wellenformgenerator verbunden ist.
Die Zusatzvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Aufwärtswandlerschaltung einen Schalter aufweist, der in einer ersten Position ein Wellenformgeneratorsignal mit dem zweiten Testanschluss verbindet und in einer zweiten Position das Wellenformgeneratorsignal mit einem Mischer mit einem Signal vom Instrumentenanschluss verbindet.
Ein Test- und Messsystem, umfasst: ein Test- und Messinstrument mit einer Betriebsbandbreite; und eine Zusatzvorrichtung, umfassend: einen ersten Instrumentenanschluss zum Anschluss der Zusatzvorrichtung an das Test- und Messinstrument; einen Testanschluss, um die Zusatzvorrichtung mit einer zu testenden Vorrichtung zu verbinden; und einen oder mehrere ausbildbare Signalpfade, die zwischen dem Testanschluss und dem Instrumentenanschluss anschließbar sind, wobei mindestens einer der einen oder mehreren ausbildbaren Signalpfade einen Abwärtswandler enthält, um ein Signal vom Testanschluss mit einem ersten Frequenzbereich in ein abwärtsgewandeltes Signal mit einem zweiten Frequenzbereich, der niedriger als der erste Frequenzbereich ist, abwärtszuwandeln, wobei der zweite Frequenzbereich innerhalb der Betriebsbandbreite des Test- und Messinstruments liegt.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, wobei die Zusatzvorrichtung mindestens einen variablen Abschwächer und einen variablen Vorverstärker umfasst, die von dem Test- und Messinstrument gesteuert werden.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, wobei die Zusatzvorrichtung entweder an dem Test- und Messinstrument angebracht ist oder über ein Kabel mit dem Test- und Messinstrument verbunden ist und die Zusatzvorrichtung mit einem Eingangsende des Kabels verbunden ist.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, wobei die Zusatzvorrichtung in einer Test- und Messsonde untergebracht ist.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, wobei die Zusatzvorrichtung ferner einen zweiten Abwärtswandler umfasst, um ein zweites Signal mit niedrigerer Frequenz an einen zweiten Instrumentenanschluss zu senden, wobei das zweite Signal mit niedrigerer Frequenz eine niedrigere Frequenz als die erste Frequenz aufweist und sich von der Frequenz des ersten Signals mit niedrigerer Frequenz unterscheidet, wobei der zweite Instrumentenanschluss mit einem anderen Kanal in dem Test- und Messinstrument als der erste Instrumentenanschluss verbunden wird.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, wobei eine Benutzerschnittstelle auf dem Test- und Messinstrument Einstellungen für die Zusatzvorrichtung empfängt.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, wobei die Zusatzvorrichtung von dem Test- und Messinstrument mit Strom versorgt wird.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, das außerdem einen lokalen Oszillator umfasst.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 19, wobei der lokale Oszillator einstellbar ist.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 19, wobei eine an dem lokalen Oszillator vorgenommene Einstellung einen Leistungsparameter eines Analog-Digital-Wandlers in dem Test- und Messinstrument einstellt.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 19, das ferner einen Anschluss für einen lokalen Oszillator umfasst, der so ausgebildet ist, dass er ein Signal von dem lokalen Oszillator ausgibt.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, das außerdem ein Abschlussnetzwerk für die zu testende Vorrichtung umfasst.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, wobei die Zusatzvorrichtung ferner ein Leistungsmessgerät umfasst, das so ausgebildet ist, dass es die HF-Leistung des Signals vom Testanschluss und die HF-Leistung des abwärtsgewandelten Signals misst.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, wobei das Instrument das Zubehörteil steuert, um vorgegebene Leistungsparameter für das System zu erreichen.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, wobei die Zusatzvorrichtung so ausgebildet ist, dass es Kalibrierungsinformationen an das Instrument weiterleitet.
Das Test- und Messsystem nach Anspruch 12, wobei das Test- und Messinstrument entweder ein Oszilloskop oder ein Breitbanddigitalisierer ist.