专利名称：用于执行外部校正的系统和方法
技术领域：
本发明涉及采用外部设斜妾收测量和测试信号的观糧和测试装置。
背景技术：
测试和测量装置，例如示波器、频谱分析仪、或者场测试设备，通常依靠 外部设备以获取信号进行观懂或测试。这些外部设备，例如天线、电缆、前置 放大器、或者探针，通常具有频率相关频率响应。该频率响应是非均匀的，意 思就是振幅增益随频率不同而发生变化。因此，装置接收的信号在通过接收器 通道中的外部设备之后失真。信号失真补偿对于得到正确的信号是有用的。该 补偿涉及到外部校正。
在频谱分析仪10的例子中，如附图l (现有技术)所示，外部校正在频谱
处理之后执行，在此过程中将时域数字信号转换到频域。输入信号首先通过外
部设备12，它可以是例如天线、前置放大器、或者探针。M31外部设备12之后， 信号iSA频谱分析仪10的RF输入端。外部设备可以包括多个外部设备，例如 天线在输入到装置之前M51电缆与前置放大器相连接。如附图1所示，输入信 号iSA RF输A^且3Iil频率选择滤波器14、混频器16、和抗混叠滤波徵anti alias filter)18以向模数转换器(ADC) 20提供中频(DF)。尽管仅仅示出了一个 混频器，但是在一些应用中也可以使用多频率转换级。在一些申请中IF可以等 于基带。当ADC产生数字信号之后，数字中频(DEF)模块22将数字EF信号 转换成基带同相(I)和正交(Q)数据。频谱处理模块24将为时域数据的IQ 数据转换成为频域数据的频谱。频谱处理模块24可以利用快速傅里叶变换 (FFT)以完成到频域的变换。在附图l所示的频谱分析仪中，在频谱处理之后 采用软^^行外部校正，如s/w外部校正模块26所示在显示器28上显示频谱 之前。夕卜部校正通过在将频谱传送到显示器之前，换算(scale)频谱结果与外 部设备的频率响应的倒数来实现。频谱分析仪10还包括附加储存器和处理器， 包括CPU，以提供设置和控制，以及运行外部校正和生成显示。因为储存器和 处理器很好理解，这里不需要额外说明。因为附图1所示的系统和方法运用外部校正直到处理链的末尾，所以它存 在多铺点。当实施附加测量时，例如通过升级，外部校正可能也需要扩展或 修正。同时，因为相位信息在外部校正之前已丢失，所以它不可能结合外部设
备的相位响应用于向量分析例如调制分析。另外，当分辨带宽(RBW)是大的
且与外部设备的振幅变化周期是可比较的，附图1所示的系统和方法导致不精
确的谱线波形。如果输入信号是连续波(CW)信号且频谱分析仪被调节到该信 号的频率，频谱应该展示出RBW滤波器的波形。然而，附图1所示系统的最 终频谱显示了 RBW滤波器波形顶峰的频率响应的倒数。
发明内容
因此，本发明的一实施例在附图2中示出。这个实施例在频谱处理之前运 用外部校正。而且，在一些实施例中，系统也可以在其它处理如触发处理、或 数字荧光显示之前在时域中实施校正。在进一步的实施例中，外部校正采用硬 件实现。
附图1 (现有技术)说明具有后置频谱处理外部校正的频谱分析仪。 附图2说明在频谱处理之前具有外部补偿的频谱分析仪。 附图3是提供外部补偿方法的实施例的流程图。
附图4是提供与步进中心频率相连接的外部补偿方法的实施例的流程图。
附图5说明包括外部校正器的系统的实施例。
附图6说明包括外部校正器的系统的实施例。
附图7说明包括外部校正器的系统的实施例。
具体实施例方式
本系统100的第一实施例在附图2中示出。系统100是与附图1所示相似 的频谱分析仪，但是在频谱处理模块24之| $|供有外部校正器126。另外，如 附图2所示，外部校正器126的输出也可以被触发脉冲发生器130，以及数字荧 光显示处理器132使用。数字荧光显示 及一种用在例如数字荧^波器中 的显示器，例如那些使用快速栅格化和衰减处理以仿真模拟荧光显示的外观和 感觉，例如通过改变强度。做为选择地，伪色彩、或者热色彩被用于得到基于 冲击和衰减设置的显示。
给定外部设备的频率响应，在一些实施例中它可以以校正值表格的形式给出，数字滤波器h(n)如下构造
其中H(w)是数字滤波器的频率响应，D(w)是外部设备的频率响应，BW是 DEF釆集带宽以及wc是中心频率。在本发明的一个实施例中，外部设备的频率 响应(D(w))作为信号通道中的所有外部设备的复合频率响应被提供。在更多 的实施例中D(w)作为既包含振幅响应又包含相位响应、只包含振幅响应，或者
只包含相位响应的复变函数提供。
一个提供外部校正的方法200的实施例在附图3中示出。外部设备的频率 响应Dl(w)已经被确定，如在步骤210所示。在一些实施例中，外部设备的频 率响应覆盖整个关心的频率范围。在其他的实施例中，外插法可以被用于从初 始提供值扩展频率范围。在进一步的实施例中，其中频率响应不是在整个关心 的频率范围内都可以得到，向用户指示正常的错误。
在方法的一个实施例中，频率响应根据在给定的调节中心频率(wc)的采集 带宽(BW)确定，使得频率响应从wc-BW/2到wc+BW/2中确定。在一些实施例 中，外部设备由多个外部设备组成，例如连接在一起的天线、电缆、以及前置 放大器。组合外部设备的频率响应可以从基于整个组合外部设备的特征描述的 单个外部校正表格中确定。在其他实施例中，构成组合外部设备的每一外部设 备具有其自身的外部校正表格。组合外部校正表格通过组合各个校正表格得到。 在一些实施例中，例如，当所有表格不共享相同频率时，内插法被使用以使得 组合多个外部校正表格以得到复合频率响应。但是在确定复合频率响应时，在 很多实施例中复合频率响应包含所有组成该外部设备的外部设备^^优选的， 在一些实施例中可能只组合最重要的外部设备就足够了。
如在步骤220所示，在中心频率wc处的增益G(wc)被确定。复合频率响应 被分成两部分频率无关常数增益和频率相关响应。中心频率的标准化响应 D2(w)在步骤230被确定。复合频率响应Dl(w)使用中心频率处的增益被标准化 以得到标准化响应D2(w)， D2(w)=Dl(w)/G(wc)。在一些实施例中，这将减小或
者消除滤波器系数的量化误差，这是因为固定点操作通常在li更件上完成。
步骤240提供用于构造反相滤波器，正如上面所描述的，具有与标准化频 率响应的倒数(1/D2(w))相对应的频率响应。滤波器系数被提供给外部校正模±央。数字滤波器中4顿的抽头的数量由外部设备弓l入的振幅平滑性和相位线性 度以及失真确定。在一些实施例中，这个外部校正模块作为硬件被提供，例如
FPGA、 DSP、或者ASIC，被配置成提供数字滤波。现在，硬件实施方式是优 选的，这是因为它为执行用于提供实时处理的滤波器提供更高的处理速度。在 进一步的实施例中，可以预测的，使用在通用处理器或CPU上运行的软件以提 供外部校正模块，甚至在当前提供在时域中的频率校正的方法中。
外部校正模±央提供的反相滤波器现在被应用于由ADC提供的数字化时域 数据，如在步骤250所示。在一些实施例中，数字化时域数据已经由DIF处理 模块进一步处理，它可以提供例如基带IQ数据。
外部校正模块的结果被换算，如在步骤260提供的。这个换算是基于预先 确定的增益G(wc)。在一些实施例中，经过频谱处理模块转换之后，换算发生在 频域中。在其他实施例中，对时域数据进行换算。在进一步的实施例中，换算 可以被提供在时域中以用于一些处理，例如触发，以及被提供在频域中以用于 其他处理。
附图4说明本方法的另一实施例期每被使用例如当频谱分析仪以步进模式 运行时。在步进模式中，使用多个被调节到不同中心频率的采集值将该频谱与 从测量得到的频谱结合在一起。在步进模式中，i!31在步骤中调节中心频率， 本方法的实施例能提供外部设备校正，如在步骤300提供的，以及对每一中心 频率重复处理步骤220到260。在一些实施例，步骤220将只重新使用先前确定 的外部频率响应。在其他实施例中，步骤210也将被重复，这样使得外部频率 响应的确定值将随着频率的步进得到更新。在一些实施例中，中心频率通过控 制在混频器中的本地振荡器进行调节。在进一步的实施例中，滤波器系数被保 存在存储器中以使得滤波器系数的计算只做一次。只计算一次滤波器系数提高 了当提供外部校正时进行频谱测量的速度。
如附图5所示，本发明的实施例不需要下变频器、或者混频器。在一些实 施例中，外部校正是基于忽略对输入信号的任何调节或者无需对输入信号调节 的ADC的输出被提供的。
如附图6所示，在附加的实施例中外部校芷器是在数字中频(DIF)模块 22之前被提供的。在一些实施例中，夕卜部校正是基于来自ADC的实值输出的。 在其他各种实施例中，ADC的输出可以是数字中频(DIF)分量或者基带。依靠每一实施例的实现，ADC的输出可以是复合I和Q信号，或者只由实部分量产生。
如附图7所示，DIF模块22可以在一些实施例中被完全删除。 尽管这里描述的一些实施例涉及频谱分析仪，其他一些实施例可能适用于 时域处理，或者测量。这些实施例将不需要频域转换，或者任何频谱创建。
权利要求
1、一种用于执行外部校正的系统，包括用于接收模拟信号的外部设备，其中该外部设备具有频率相关响应；模数转换器，用于将模拟信号转换到时域数字信号；频谱处理器，用于将时域数字信号转换成频谱；以及连接在模数转换器和频谱处理器之间的外部校正器，用于为外部设备的频率相关响应提供校正。
2、 如权禾腰求1所述的系统，其中该外部校正器包括数字滤波器。
3、 如权利要求2所述的系统，进一步包括数字中频模i央，用于将时域数字 信号转换成基带同相和正交数据。
4、 如权利要求3所述的系统，其中该数字中频模i央连接在模数转换器和外 部校正器之间。
5、 如权利要求3所述的系统，其中该数字中频模块连接在外部校正器和频 谱处理器之间。
6、 如纟又利要求1所述的系统，进一步包括连接在外部校正器之后的触发电路。
7、 如权禾腰求l所述的系统，进一步包括连接在外部校正器之后的数字荧 光显示处理器。
8、 一种执行外部校正的方法，包括 确定外部设备的频率响应； 确定中心频率处的增益； 确定标准化频率响应； 构建反相滤波器；将反相滤波器应用于数字化时域数据；以及 换算结果。
9、 如丰又利要求8所述的方法，其中确定频率响应包括确定多个连接的外部 设备的复合频率响应。
10、 如权利要求9所述的方法，其中该复合频率响应是fflil组合从每一单 个外部设备自身的外部校正表格所得的该外部设备的频率响应来确定的。
11、 如权禾腰求9所述的方法，其中该复合频率响应是从基于,组合的 外部设备的特征的单一外部校正表格中得到的。
12、 如权利要求8所述的方法，进一步包括在换算结果值之后步进到新的中心频率并且返回到确定在该中心频率处的增益的步骤。
全文摘要
本发明涉及用于执行外部校正的系统和方法。提供一种系统用于执行外部校正以减少或者消除与接收模拟信号的外部设备相关联的频率相关响应。该系统包括ADC和用于将时域数字数据转换成频谱的频谱处理器。外部校正器提供在ADC和频谱处理器之间以减少或者消除与外部设备相关的频率相关响应。提供一种相应的方法确定外部设备的频率响应，确定中心频率处的增益，确定标准化频率响应，构造反相滤波器并将该反相滤波器应用于数字化时域数据以及在任何转化或者转换到频域之前换算结果值。
文档编号G01R13/00GK101520500SQ20081008818
公开日2009年9月2日 申请日期2008年2月27日 优先权日2008年2月27日
发明者Y·何 申请人:特克特朗尼克公司