TWI415386B - 用於頻率變換裝置的頻率響應之特性化 - Google Patents

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Description

用於頻率變換裝置的頻率響應之特性化
本發明係關於裝置之頻率響應特性化，且更明確地說，係關於遍及特定寬頻之頻率變換裝置的頻率響應特性化，該寬頻係在涵蓋廣域系統頻寬之多個中心頻率中。
頻率響應裝置在射頻(RF)系統中係重要組件，諸如在輸入信號中混入來自局部振盪器之頻率以變換該輸入信號至不同頻率的混合器。該等混合器將某頻率之RF功率轉換至另一頻率之RF功率使接受器之信號處理或發送器之信號產生變得更容易且更有效率。對現代RF系統而言，符合信號品質要求之關鍵係將沿著信號路徑之線性失真最小化，包含來自該等頻率變換裝置的貢獻，例如用於通訊系統之誤差向量振幅(EVM)。
該混合器在RF裝置中僅為任何信號路徑中之一構件。由於該混合器與該信號路徑上在其之前和之後的電路以及局部振盪器(LO)驅動電路相互作用，因此必需將其他共同操作電路列入考慮。所有混合器都不是完全絕緣的，導致混合器的埠間存在漏電或饋通。混合器也是非線性裝置而無可避免地導致互調變失真。在傳統的窄頻系統中(諸如1－10MHz中頻(IF)頻寬系統)，該等混合器可近似具有理想的頻率響應(亦即遍及該IF頻寬之平整增益和線性相位)而不會在系統效能上導致過多退化。RF裝置(諸如傳統的頻譜分析儀)採用此假設且僅對每個中心頻率執行頻道校準和對齊。會忽略遍及中心頻率間之該IF頻寬的頻率響應差異。此對齊技術對窄頻系統能良好地運作。然而對寬頻系統(諸如具有100MHz以上(含)IF頻寬之信號路徑的RF裝置)，在該混合器與共同操作電路間的該互動會變得更複雜且更差。若假設該遍及重要頻寬之混合器的響應對每個中心頻率均相同，則會發生重大錯誤。導致發送器發出失真信號且/或在接受器中產生錯誤。在測試設備中，此種失真或錯誤可能導致無法可靠地判定經測試之RF裝置是否符合所需之規格。
所需要的係特性化遍及特定寬頻之頻率變換裝置之頻率響應的方法，該頻率變換裝置連同共同操作電路用於廣域系統頻寬中，以對使用該頻率變換裝置之RF裝置提供更高精確度。
因此本發明提供用於特性化遍及某些頻率之廣域系統頻寬之頻率變換裝置之技術，以產生一系列頻率響應。該頻率變換裝置已模式化成中心頻率和頻率偏移之二維(2D)函數。刺激產生器提供包含該中心頻率和涵蓋該中心頻率周圍特定頻寬之RF信號，諸如經由在該中心頻率周圍步進頻率增量或以其頻寬大於或等於該特定頻寬之第二信號調變該中心頻率。該廣域頻率包含複數個頻道，且每個頻道具有獨特的中心頻率。對每個頻道，在複數個頻率偏移的每個頻率偏移下，對該頻率變換裝置之刺激和輸出進行一系列振幅和相位計量，該等頻率偏移以遍及該頻道之特定頻寬的中心頻率為中心。對該振幅和相位之計量對進行比較且二者之比率代表該頻率變換裝置之頻率響應。對該RF系統之寬頻中的每個頻道重覆該程序。每個頻道的頻率響應可能針對參考頻率之頻率響應進行換算及標準化並壓縮儲存為校準資料。該校準資料可作為提供混合器效能之指標圖使用，或在發送器或接受器之標準化運行時間內使用以在任何需要的中心頻率建構適當的反相濾波器，以移除該發送信號的失真或減少該接收器處理信號的錯誤。從以下的詳細描述且伴隨閱讀附加之申請專利範圍和隨附圖式，本發明之目的、優點和其他新特性係顯而易見的。
在以下的討論中，「校準」係指稱使用外部測試設備之裝置的工廠校準，且「標準化」或「對齊」係指稱使用內部測試信號之裝置自身校準。
首先參考圖1，典型的RF系統具有遍及廣域系統頻寬(諸如數十個十億赫)之多個頻道，每個頻道具有獨特的中心頻率：ωc ，和特定頻道頻寬：ωb ，就本技術之寬頻系統狀態而言，其等級在100MHz或以上。該廣域系統頻寬涵蓋之頻率範圍由起始中心頻率：ω1 至結束中心頻率：ω2 。裝置之頻道頻率響應可模式化成如下所示：H (ω ,ω c )＝H R (ω ＋ω c )H M (ω ,ω c )H IF (ω )
其中H係整體頻道頻率響應、HR 係混合器之前的頻率響應、HM 係該RF混合器之頻率響應、HIF 係該混合器之後的電路的混合頻率響應、且ω係自該頻道中心頻率ωC 之頻率偏移。該頻率響應可能表示成包含振幅和相位二者之資訊的複數函數。因此該頻率響應之振幅可能以該複數頻率響應之絕對值表示。在認知該混合器和其互動電路基本上係不可分離的，該混合頻率響應已特性化且可能作為發送器或接受器之校正因子使用，或用作該混合器之指標圖。
如圖2所示，在信號來源12(諸如步進連續波(CW)信號產生器、掃頻CW信號產生器、調變CW信號(多音)產生器等)的最初校準期間，經由步進遍及該中心頻率周圍頻道頻寬之RF信號頻率，或掃過遍及該中心頻率周圍頻道頻寬，以頻率等於或大於該頻道頻寬之第二信號等調變該中心頻率之RF信號頻率，在遍及受測裝置(DUT)14的每個頻道上提供各種RF信號。為能容易瞭解，以下描述假設該信號來源12係步進CW信號產生器。來自該信號產生器12之RF信號輸入至功率分配器16，其將該RF信號的部份功率提供至DUT14之輸入埠且提供相等的該功率部份至第一功率計18。第二功率計20耦合至該DUT14之輸出埠。該功率計18、20係振幅計量系統。對每個其振幅由第一功率計16計量之頻率步進，與來自該DUT14由第二功率計20計量之RF信號輸出之振幅進行比較(22)。由功率計18、20分別計量所產生的振幅差(以dB為單位)代表該DUT14對該特殊頻道之頻率響應。此校準程序在該廣域系統頻寬中的每個頻道上發生，以對每個頻道或中心頻率提供個別的頻率響應。
在圖3中更具體地顯示，在特性化相位期間，來自該信號產生器12之RF信號係用作刺激信號，於第一功率計18和DUT14間分割該信號。該功率計量自該起始中心頻率ω1 開始(步驟24)，將該信號之預設部份施用於DUT14之輸入上(步驟26)。信號產生器12對每個頻道以預設之頻率步進(稱為「IF頻率」步進)步進遍及該頻道頻寬。例如，若ωb ＝100MHz且該IF頻率步進係10MHz，則下列頻率係調整自中心頻率，ωc ：ω＝－50MHz、－40MHz、‥、40MHz、50MHz，其中在ωc 處ω＝0。對每個偏移頻率計量該刺激信號和裝置輸出之振幅(步驟28、30)。將從該功率計18、20讀出以dB為單位之讀數差值儲存在遍及該頻道頻寬之每個頻率步進，以產生該頻率響應(步驟32)。對每個頻道中心頻率重覆該程序(步驟34)，以預設之RF頻率步進(步驟36)從ω1 增加該中心頻率至ω2 。
該IF和RF頻率步進或間隔係經選擇的，以使在任意中心頻率和頻率偏移導入之任何內插錯誤遠小於任何需關注之規格。雖然良好的步進導致較佳的精確性，但其耗用較長時間以校準且需要較大的資料儲存以保存該校準資料。如有需要，經由假設該系統係最小相位系統，該相位資料可能由該振幅資料中導出，如2005年11月9日提出申請之共待審之美國專利申請案序號第11/272285號，其標題為「使用振幅計量資料之等化濾波器」所揭示。其中如圖4所示，信號源40提供經調變信號，該波幅和相位可能於相同時間在涵蓋該特定頻道頻寬之IF頻率下使用附接至DUT14之計量裝置42直接計量。對該步進CW信號採用相似於以上所描述的程序，經由以該RF頻率步進增加該中心頻率以涵蓋該整體廣域系統頻寬。
在將該校準結果保存於資料儲存中之前，執行以下的調節(步驟38)係較佳的。該等步驟有助於減少校準資料總量且改善內插值的精確度，該內插值用以決定該DUT14在任何所需之中心頻率之頻率響應。每個頻道之頻率響應係依據參考頻率換算，為求便利起見，其可能會參考前述之對齊頻率：|H (ω ,ω c )|＝|H R (ω ＋ω c )H M (ω ,ω c )H IF (ω )|－|H R (ω ＋ω r )H M (ω ,ω r )H IF (ω )|＝|H R (ω ＋ω c )H M (ω ,ω c )|－|H R (ω ＋ω r )H M (ω ,ω r )|
其中ωr 係該參考或對齊頻率且該振幅項等係以dB表示。然後每個中心頻率之頻率響應從每個頻率響應中減去在中心(ω＝0)之頻率響應：|H 2 (ω ,ω c )|＝|H 1 (ω ,ω c )|－|H 1 (0,ω r )|
其中H1 係對特定頻道換算之頻道頻率響應，且H2 係為該頻道所儲存之頻率響應。
經由沿著該RF頻率內插該校準中所使用之每個IF頻率的頻率響應，可能從該校準資料決定在任何任意中心頻率之頻率響應。若需要良好的IF頻率解析度，則使用該校準IF頻率步進且也可能對沿著該IF頻率內插該頻率響應。在二例子中可能使用相同的內插法，諸如三次條樣函數。
來源(諸如發送器)也具有混合器，可能如上文指示特性化其頻率響應。然後該頻率響應可能用於該發送器中以前置補償該信號輸出以對該發送器中的混合器做補償。此方式對需要產生具有已知特性以供測試RF裝置之RF信號的精確任意信號產生器特別有用。
再者，如上文所描述，使用自身頻率響應已矯正之接收器，具有已知特性信號中的任何變化可能視為該來源之頻率響應變化的結果。因為該種變化可能隨每個來源而不同，此種變化可能作為特徵使用，以識別自該處接受信號之特定來源。
因此，本發明提供將頻率變換裝置特性化成中心頻率和偏移頻率之二維函數以模式化該頻率響應、將該產生之校準資料換算為參考頻率以減少所儲存的校準資料總量、以及從該校準資料在任何任意中心頻率內插頻率響應之技術。
12．．．信號來源
14．．．受測裝置
16．．．功率分配器
18．．．第一功率計
20．．．第二功率計
22．．．比較
40．．．信號源
42．．．計量裝置
圖1係具有遍及頻率之廣域系統頻寬的多頻道載體之通訊系統的圖形，每個頻道具有特定寬頻。
圖2係使用步進CW信號以特性化受測裝置之頻率響應的系統方塊圖，該系統包含本發明之頻率變換裝置。
圖3係特性化對應於本發明之頻率變換裝置之頻率響應的程序流程圖。
圖4係使用調變信號以特性化受測裝置之頻率響應的系統方塊圖，該系統包含本發明之頻率變換裝置。
12．．．信號來源
14．．．受測裝置
16．．．功率分配器
18．．．第一功率計
20．．．第二功率計
22．．．比較

Claims (4)

  1. 一種特性化具有特定廣域頻寬之頻率變換裝置的頻率響應之方法，其包含：在該頻率變換裝置的輸入施予刺激信號，該刺激信號具有中心頻率和涵蓋複數個界定該特定廣域頻寬跨越該中心頻率之偏移頻率；計量該刺激信號和該頻率變換裝置響應該刺激信號而產生之輸出，以產生供儲存為該頻率變換裝置在該中心頻率之校準資料用的響應頻率，該頻率響應係遍及該特定廣域頻寬之幅度和相位的複數函數；且對跨越所期望之頻率範圍之複數個中心頻率的每個頻率重覆該施用和計量步驟以產生複數個頻率響應，為每個中心頻率產生一個頻率響應，其中在儲存作為該校準資料之前，參考中心頻率調節每個頻率響應。
  2. 如申請專利範圍1所述之方法，其中該刺激信號係跨越該特定IF頻寬之由步進CW信號、掃頻CW信號、多音信號和調變信號所組成之群組的其中一者。
  3. 如申請專利範圍1所述之方法，其中該頻率變換裝置包含在信號產生裝置中的組件，該信號產生裝置具有與該複數個中心頻率相關之經校準頻寬。
  4. 如申請專利範圍1所述之方法，其中該頻率變換裝置包含在接收裝置中的組件，該接收裝置具有與該複數個中心頻率相關之經校準頻寬。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7746052B2 (en) * 2007-10-16 2010-06-29 Anritsu Company Apparatus for extending the bandwidth of a spectrum analyzer
US9413404B2 (en) * 2012-03-01 2016-08-09 National Instruments Ireland Resources Limited Method and system for characterising a frequency translating device
US10422846B2 (en) 2017-01-30 2019-09-24 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Method for calibrating a radio frequency test instrument and radio frequency test instrument

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6041077A (en) * 1997-05-28 2000-03-21 The Aerospace Corporation Frequency translating device transmission response method
US6405147B1 (en) * 1999-09-10 2002-06-11 Condor Systems, Inc. Signal transfer device measurement system and method
TW200605589A (en) * 2004-07-27 2006-02-01 Mediatek Inc Apparatus for frequency synchronization and method for the same
TW200611514A (en) * 2004-09-29 2006-04-01 Realtek Semiconductor Corp Band averaging circuit and related method for carrier offset estimation in a multi-band multi-carrier communication system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3374154B2 (ja) * 1999-03-17 2003-02-04 アンリツ株式会社 スペクトラムアナライザ
JP3518430B2 (ja) * 1999-07-12 2004-04-12 三菱電機株式会社 デジタルｆｍ復調器
JP2001268149A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd アダプティブプリディストーション歪補償装置及びアダプティブプリディストーション歪補償方法
US6842608B2 (en) * 2001-10-10 2005-01-11 Agilent Technologies, Inc. Response calibration scheme using frequency-shifted stimulus signals
JP4206249B2 (ja) * 2002-09-30 2009-01-07 アイコム株式会社 イメージリジェクションミキサ
US7088088B1 (en) * 2005-01-19 2006-08-08 Agilent Technologies, Inc. Triggered narrow-band method for making pulsed-RF networking measurements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6041077A (en) * 1997-05-28 2000-03-21 The Aerospace Corporation Frequency translating device transmission response method
US6405147B1 (en) * 1999-09-10 2002-06-11 Condor Systems, Inc. Signal transfer device measurement system and method
TW200605589A (en) * 2004-07-27 2006-02-01 Mediatek Inc Apparatus for frequency synchronization and method for the same
TW200611514A (en) * 2004-09-29 2006-04-01 Realtek Semiconductor Corp Band averaging circuit and related method for carrier offset estimation in a multi-band multi-carrier communication system

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