TWI779965B - 量測系統及相關方法 - Google Patents

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Abstract

本申請揭露一種量測系統及相關方法，用來量測功率放大器產生的IMD3信號的相位，該方法包括：進行相位估計操作，包含多次子操作，其中各子操作包括：產生第一主信號、第二主信號、第一可調信號，其中該第一主信號、該第二主信號、該第一可調信號的頻率分別為f1、f2、2f1-f2；以及對應地量測頻率在2f1-f2處的第一功率；以及依據該多次子操作所得到的多個第一功率來估計該第一主信號及該第二主信號經過該功率放大器，在頻率為2f1-f2處所產生的IMD3信號的相位；其中該第一可調信號在各子操作中的相位皆不同於其他子操作。

Description

量測系統及相關方法
本申請內容係關於系統，尤指一種量測系統及相關方法。
當功率放大器的輸出功率接近所設計的飽和功率時，會使失真現象加劇，並在輸出端產生互調失真（Inter-Modulation Distortion）信號，造成訊噪比降低，且可能因IMD信號占用到其他使用者的頻帶，使系統不合法規。現有的作法多是在功率放大器已整合到系統後，對其進行量測並利用系統校正之，但這樣的作法會增加系統整體的成本。
本申請提供一種量測系統，用來量測功率放大器產生的IMD3信號的相位，該系統包括：訊號產生器，耦接至該功率放大器的輸入端；頻譜分析器，耦接至該功率放大器的輸出端；控制器，用來進行相位估計操作，包含多次子操作，其中各子操作包括：控制該訊號產生器產生第一主信號、第二主信號、第一可調信號，其中該第一主信號、該第二主信號、該第一可調信號的頻率分別為f1、f2、2f1-f2；以及控制該頻譜分析器對應地量測頻率在2f1-f2處的第一功率；其中該第一可調信號在各子操作中的功率皆同於其他子操作，但相位皆不同於其他子操作，該第一主信號在各子操作中的相位和功率皆同於其他子操作，該第二主信號在各子操作中的相位和功率皆同於其他子操作，該控制器依據該多次子操作所得到的多個第一功率來估計該第一主信號及該第二主信號經過該功率放大器，在頻率為2f1-f2處所產生的IMD3信號的相位。
本申請提供一種量測方法，用來量測功率放大器產生的IMD3信號的相位，該方法包括：進行相位估計操作，包含多次子操作，其中各子操作包括：產生第一主信號、第二主信號、第一可調信號，其中該第一主信號、該第二主信號、該第一可調信號的頻率分別為f1、f2、2f1-f2；以及對應地量測頻率在2f1-f2處的第一功率；以及依據該多次子操作所得到的多個第一功率來估計該第一主信號及該第二主信號經過該功率放大器後，頻率在2f1-f2處的IMD3信號的相位；其中該第一可調信號在各子操作中的功率皆同於其他子操作，但相位皆不同於其他子操作，該第一主信號在各子操作中的相位和功率皆同於其他子操作，該第二主信號在各子操作中的相位和功率皆同於其他子操作。
本申請的方法可以在早期確定功率放大器的特性，避免在功率放大器已整合到系統後，才對其進行量測，以降低成本。
圖1為本申請的量測系統100的實施例的示意圖，用來量測功率放大器102產生的IMD3信號的相位。其中訊號產生器108耦接至功率放大器102的輸入端；頻譜分析器104耦接至功率放大器102的輸出端。控制器106用來控制訊號產生器108及頻譜分析器104來進行相位估計操作。在本實施例中，控制器106可以使用韌體或軟體並搭配處理器來實現。
當功率放大器102的輸入端接收如圖2所示的頻率為f1、功率為P1的主信號S1及頻率為f2、功率為P2的主信號S2時，功率放大器102的輸出端會得到如圖3所示的頻率為f1、功率為P1*G的主信號S1及頻率為f2、功率為P2*G的主信號S2，其中G為功率放大器102的增益。同時會在頻率為2f1-f2處產生功率為P3的IMD3信號IMD3L，以及在頻率為2f2-f1處產生功率為P4的IMD3信號IMD3R。請注意，本申請中僅就影響最大的IMD3信號IMD3L及IMD3R進行討論，其餘IMD信號忽略。
頻譜分析器104可以很輕易地得知信號IMD3L及信號IMD3R的功率，但無法知道信號IMD3L和信號IMD3R的相位資訊。而當功率放大器102整合到通訊系統中時，可能會需要知道功率放大器102的輸入信號的相位和功率放大器102輸出的IMD3信號的相位之間的關係，以進行系統的校正。因此，本申請的目的在於，在設計功率放大器102時，也就是當功率放大器102整合到通訊系統之前，就先估計出信號IMD3L的相位及信號IMD3R的相位。
請一併參考圖4的本申請的量測方法200的第一實施例的流程圖。其中步驟202至210為相位估計操作，包含多次子操作（步驟202、204、206、210整體為一次子操作）。在步驟202中，控制器106控制訊號產生器108在功率放大器102的輸入端產生主信號S1、主信號S2、可調信號IMD3CL及可調信號IMD3CR，其中主信號S1、主信號S2、可調信號IMD3CL及可調信號IMD3CR的頻率分別為f1、f2、2f1-f2、2f2-f1。接着在步驟204中，控制器106控制頻譜分析器104對應地在功率放大器102的輸出端量測頻率在2f1-f2處的功率以及在2f2-f1處的功率並記錄下來。
由於可調信號IMD3CL及可調信號IMD3CR的頻率分別位在2f1-f2及2f2-f1，因此會對圖3中的IMD3信號IMD3L及IMD3R的功率造成影響。具體來說，若可調信號IMD3CL和圖3中的IMD3信號IMD3L的相位差為0°，則會使可調信號IMD3CL的功率完全地正向加總在圖3中的IMD3信號IMD3L上；反之，若可調信號IMD3CL和圖3的IMD3信號IMD3L的相位差為180°，則會使可調信號IMD3CL的功率完全地反向加總在圖3的IMD3信號IMD3L。對於可調信號IMD3CR和IMD3信號IMD3R的關係亦同，細節便不贅述。
因此，本申請在多次子操作中，分別將可調信號IMD3CL及可調信號IMD3CR的相位設為不同值，並得到頻率在2f1-f2的功率及頻率在2f2-f1的功率。在本實施例中，可調信號IMD3CL在各子操作中的相位均等地分佈在0°至360°之間，可調信號IMD3CR在各子操作中的相位也均等地分佈在0°至360°之間。舉例來說，共執行100次子操作，並將360°均分為100個相位，即0°、3.6°、7.2°、…、356.4°，作為可調信號IMD3CL及IMD3CR在各子操作中的相位。
在步驟206中，控制器106會判斷是否已完成預設的子操作次數，若否，則將可調信號IMD3CL及可調信號IMD3CR的相位設為不同的值並重新進行子操作；若是，則進如步驟208。步驟208會依據該多次子操作所得到的頻率在2f1-f2的多個功率值及頻率在2f2-f1的多個功率值，來估計圖3中的IMD3信號IMD3L及IMD3L的相位。
舉例來說，控制器106所記錄到的資訊如圖6所示，其中包含圓圈的曲線所對應的橫軸的值為施加在功率放大器102的輸入端的可調信號IMD3CL的相位，對應的縱軸為在功率放大器102的輸出端所量測到的頻率在2f1-f2處的功率；包含虛線的曲線所對應的橫軸的值為施加在功率放大器102的輸入端的可調信號IMD3CR的相位，對應的縱軸為在功率放大器102的輸出端所量測到的頻率在2f2-f1處的功率。因此，可將包含圓圈的曲線的最高點所對應的相位（約240°），作為圖3中的IMD3信號IMD3L的相位估計值；以及將包含虛線的曲線的最高點所對應的相位（約270°），作為圖3中的IMD3信號IMD3R的相位估計值。或是，可將包含圓圈的曲線的最低點所對應的相位（約60°）的反相相位（約240°），作為圖3中的IMD3信號IMD3L的相位估計值；以及將包含虛線的曲線的最低點所對應的相位（約110°）的反相相位（約270°），作為圖3中的IMD3信號IMD3R的相位估計值。
在本實施例中，針對圖3中的IMD3信號IMD3L和IMD3R皆進行相位估計，但在某些實施例中，可以僅針對圖3中的IMD3信號IMD3L或IMD3信號IMD3R進行相位估計。
圖5為本申請的量測方法300的第二實施例的流程圖。量測方法300和量測方法200的差異在於，量測方法300會先在步驟301中量測出圖3中的IMD3信號IMD3L和IMD3R的功率P3及P4。接着，量測方法300的步驟302相似於量測方法200的步驟202，差異在於特別將可調信號IMD3CL及可調信號IMD3CR的功率設定為P3/G以及P4/G。這樣一來，可調信號IMD3CL經過功率放大器102後的功率會和IMD3信號IMD3L相同。當可調信號IMD3CL的相位和IMD3信號IMD3L相位相反時，彼此可完全抵銷，使頻譜分析器104在功率放大器102的輸出端，針對頻率為2f1-f2處量測到的功率為0。因此，使控制器106在步驟208中判斷最小功率時更為方便。對於可調信號IMD3CR和IMD3信號IMD3R的關係亦同，細節便不贅述。
上文的敘述簡要地提出了本申請某些實施例之特徵，而使得本申請所屬技術領域具有通常知識者能夠更全面地理解本申請內容的多種態樣。本申請所屬技術領域具有通常知識者當可明瞭，其可輕易地利用本申請內容作為基礎，來設計或更動其他製程與結構，以實現與此處該之實施方式相同的目的和/或達到相同的優點。本申請所屬技術領域具有通常知識者應當明白，這些均等的實施方式仍屬於本申請內容之精神與範圍，且其可進行各種變更、替代與更動，而不會悖離本申請內容之精神與範圍。
100:量測系統 102:功率放大器 104:頻譜分析器 106:控制器 108:訊號產生器 200、300:量測方法 202～210、301、302:步驟
在閱讀了下文實施方式以及附隨圖式時，能夠最佳地理解本揭露的多種態樣。應注意到，根據本領域的標準作業習慣，圖中的各種特徵並未依比例繪製。事實上，為了能夠清楚地進行描述，可能會刻意地放大或縮小某些特徵的尺寸。 圖1為本申請的量測系統的實施例的示意圖。 圖2為主信號S1和主信號S2在頻譜上的示意圖。 圖3為主信號S1和主信號S2經過功率放大器後在頻譜上的示意圖。 圖4為本申請的量測方法的第一實施例的流程圖。 圖5為本申請的量測方法的第二實施例的流程圖。 圖6為可調信號IMD3CL和可調信號IMD3CR在不同相位所得到的IMD3信號IMD3L和IMD3信號IMD3R的功率。
100:量測系統
102:功率放大器
104:頻譜分析器
106:控制器
108:訊號產生器

Claims (10)

  1. 一種量測系統，用來量測功率放大器產生的IMD3信號的相位，該系統包括： 訊號產生器，耦接至該功率放大器的輸入端； 頻譜分析器，耦接至該功率放大器的輸出端； 控制器，用來進行相位估計操作，包含多次子操作，其中各子操作包括： 控制該訊號產生器產生第一主信號、第二主信號、第一可調信號，其中該第一主信號、該第二主信號、該第一可調信號的頻率分別為f1、f2、2f1-f2；以及 控制該頻譜分析器對應地量測頻率在2f1-f2處的第一功率； 其中該第一可調信號在各子操作中的功率皆同於其他子操作，但相位皆不同於其他子操作，該第一主信號在各子操作中的相位和功率皆同於其他子操作，該第二主信號在各子操作中的相位和功率皆同於其他子操作，該控制器依據該多次子操作所得到的多個第一功率來估計該第一主信號及該第二主信號經過該功率放大器，在頻率為2f1-f2處所產生的IMD3信號的相位。
  2. 如請求項1的系統，其中該控制器將該多次子操作所得到的多個第一功率中的最小值所對應之該第一可調信號的相位的反相相位，作為該第一主信號及該第二主信號經過該功率放大器後，頻率在2f1-f2處的IMD3信號的相位的估計結果。
  3. 如請求項1的系統，其中各子操作還包括： 控制該訊號產生器產生第二可調信號，其中該第二可調信號的頻率為2f2-f1；以及 控制該頻譜分析器對應地量測頻率在2f2-f1處的第二功率； 其中該第二可調信號在各子操作中的功率皆同於其他子操作，但相位皆不同於其他子操作，該控制器依據該多次子操作所得到的多個第二功率來估計該第一主信號及該第二主信號經過該功率放大器後，頻率在2f2-f1處的IMD3信號的相位。
  4. 如請求項3的系統，其中該控制器將該多次子操作所得到的多個第二功率中的最小值所對應之該第二可調信號的相位的反相相位，作為該第一主信號及該第二主信號經過該功率放大器後，頻率在2f2-f1處的IMD3信號的相位的估計結果。
  5. 如請求項1的系統，其中該控制器在進行該相位估計操作之前，還進行功率估計操作，其中在該功率估測操作中，該控制器控制該訊號產生器產生該第一主信號、該第二主信號並量測頻率在2f1-f2處的第三功率。
  6. 如請求項3的系統，其中該控制器在進行該相位估計操作之前，還進行功率估計操作，其中在該功率估測操作中，該控制器控制該訊號產生器產生該第一主信號、該第二主信號並量測頻率在2f2-f1處的第四功率。
  7. 一種量測方法，用來量測功率放大器產生的IMD3信號的相位，該方法包括： 進行相位估計操作，包含多次子操作，其中各子操作包括： 產生第一主信號、第二主信號、第一可調信號，其中該第一主信號、該第二主信號、該第一可調信號的頻率分別為f1、f2、2f1-f2；以及 對應地量測頻率在2f1-f2處的第一功率；以及 依據該多次子操作所得到的多個第一功率來估計該第一主信號及該第二主信號經過該功率放大器後，頻率在2f1-f2處的IMD3信號的相位； 其中該第一可調信號在各子操作中的功率皆同於其他子操作，但相位皆不同於其他子操作，該第一主信號在各子操作中的相位和功率皆同於其他子操作，該第二主信號在各子操作中的相位和功率皆同於其他子操作。
  8. 如請求項7的方法，其中估計頻率在2f1-f2處的IMD3信號的相位的步驟包括： 將該多次子操作所得到的多個第一功率中的最小值所對應之該第一可調信號的相位的反相相位，作為該第一主信號及該第二主信號經過該功率放大器後，頻率在2f1-f2處的IMD3信號的相位的估計結果。
  9. 如請求項7的方法，其中各子操作還包括： 產生第二可調信號，其中該第二可調信號的頻率為2f2-f1；以及 對應地量測頻率在2f2-f1處的第二功率；以及 該方法還包括： 依據該多次子操作所得到的多個第二功率來估計該第一主信號及該第二主信號經過該功率放大器後，頻率在2f2-f1處的IMD3信號的相位； 其中該第二可調信號在各子操作中的功率皆同於其他子操作，但相位皆不同於其他子操作。
  10. 如請求項9的方法，其中估計頻率在2f2-f1處的IMD3信號的相位的步驟包括： 將該多次子操作所得到的多個第二功率中的最小值所對應之該第二可調信號的相位的反相相位，作為該第一主信號及該第二主信號經過該功率放大器後，頻率在2f2-f1處的IMD3信號的相位的估計結果。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200941929A (en) * 2008-02-04 2009-10-01 Skyworks Solutions Inc Multi-mode high efficiency linear power amplifier
TW200941928A (en) * 2007-12-18 2009-10-01 Qualcomm Inc Low noise and low input capacitance differential MDS LNA
TW201327620A (zh) * 2011-12-29 2013-07-01 Mks Instr Inc 頻率調諧射頻功率源之基於功率失真的伺服控制系統
US8706434B1 (en) * 2013-09-12 2014-04-22 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Nonlinear systems measurement system and method
US8964901B2 (en) * 2011-01-07 2015-02-24 Massachusetts Institute Of Technology Analog/digital co-design methodology to achieve high linearity and low power dissipation in a radio frequency (RF) receiver
US9214718B2 (en) * 2012-03-08 2015-12-15 Apple Inc. Methods for characterizing tunable radio-frequency elements
US9628030B1 (en) * 2014-06-05 2017-04-18 Meteorcomm Llc Systems and methods using digital predistortion to linearize radio transmitter operation
TW201930896A (zh) * 2017-12-29 2019-08-01 致茂電子股份有限公司 電感量測裝置與電感量測方法
TW202044316A (zh) * 2018-06-26 2020-12-01 美商Ｍｋｓ儀器公司 自適應控制器及自適應速率控制器、包含其之發電機及系統以及功率訊號產生方法
TW202118355A (zh) * 2019-07-22 2021-05-01 日商東京威力科創股份有限公司 針對電漿穩定性與控制的功率產生系統及方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200941928A (en) * 2007-12-18 2009-10-01 Qualcomm Inc Low noise and low input capacitance differential MDS LNA
TW200941929A (en) * 2008-02-04 2009-10-01 Skyworks Solutions Inc Multi-mode high efficiency linear power amplifier
US8964901B2 (en) * 2011-01-07 2015-02-24 Massachusetts Institute Of Technology Analog/digital co-design methodology to achieve high linearity and low power dissipation in a radio frequency (RF) receiver
TW201327620A (zh) * 2011-12-29 2013-07-01 Mks Instr Inc 頻率調諧射頻功率源之基於功率失真的伺服控制系統
US9214718B2 (en) * 2012-03-08 2015-12-15 Apple Inc. Methods for characterizing tunable radio-frequency elements
US8706434B1 (en) * 2013-09-12 2014-04-22 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Nonlinear systems measurement system and method
US9628030B1 (en) * 2014-06-05 2017-04-18 Meteorcomm Llc Systems and methods using digital predistortion to linearize radio transmitter operation
TW201930896A (zh) * 2017-12-29 2019-08-01 致茂電子股份有限公司 電感量測裝置與電感量測方法
TW202044316A (zh) * 2018-06-26 2020-12-01 美商Ｍｋｓ儀器公司 自適應控制器及自適應速率控制器、包含其之發電機及系統以及功率訊號產生方法
TW202118355A (zh) * 2019-07-22 2021-05-01 日商東京威力科創股份有限公司 針對電漿穩定性與控制的功率產生系統及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Walker, M. Steer, and K. Gard, "Simple, broadband relative phase measurement of intermodulation products" 65th ARFTG Conference Digest, 17 June, 2005. DOI No.: 10.1109/ARFTGS.2005.1500580 (5 pages). *

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