用于测量具有多个分量信号的信号的测量设备及方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于测量具有第一分量信号以及至少一个第二分量信号的信号（101）的测量设备。测量设备具有高频处理设备（25），其被设计成混合信号（101）以形成中频信号（103），且对中频信号进行数字化以形成数字复合信号（104）。此外，测量设备具有数字混频器（18），其被设计成在使数字复合信号（104）频移时生成第一数字复合测试信号（107a）和第二数字复合测试信号（107b）。测量设备还具有数字滤波器（19），数字滤波器被设计成对第一数字复合测试信号（107a）进行滤波以形成第一数字测试信号（108a），以及对第二数字复合测试信号（107b）进行滤波以形成第二数字测试信号（108b）。
【专利说明】用于测量具有多个分量信号的信号的测量设备及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测量信号、优选具有多个分量信号的宽带信号的测量设备， 尤其是频谱分析仪，以及相应的方法。
【背景技术】
[0002]包括多个分量信号的信号常规地通过测量设备逐个分量信号进行分析。为此目 的，通常将激励信号提供给被测设备，且所产生的测试信号以模拟方式与本地振荡器信号 混合以形成中频信号。然后，该信号通过模拟滤波而限制在与第一分量信号相关的频率范 围中。现对所产生的窄带测试信号进行数字化且进一步处理。在此之后，对包括在原始信 号中的其它分量信号重复相同的过程。因此，EP1592131A1公开了一种包括上述过程的测 量设备。这种方法的缺点是不能同时研究分量信号。尤其是在同时广播不同通信标准(例 如，GSM、UMTS、LTE)的信号的基站的情况下，不能用传统的测量设备以适当的方式对各个分 量信号之间的相互作用进行研究。
【发明内容】
[0003]本发明基于提供一种可以测量由多个分量信号组成的信号的测量设备以及测量 方法的目的。
[0004]根据本发明由独立权利要求1的特征限定的设备以及由独立权利要求10的特征 限定的方法实现该目的。有利的进一步发展形成引用这些独立权利要求的从属权利要求的主题。
[0005]根据本发明的一种用于测量具有第一分量信号以及至少一个第二分量信号的信 号的测量设备包括高频处理设备，该高频处理设备用以混合该信号从而形成中频信号，且 对中频信号进行数字化以形成数字复合信号。该测量设备还包括数字混频器，该数字混频 器根据数字复合信号的频移而生成第一数字复合测试信号和第二数字复合测试信号。而 且，该测量设备包括数字滤波器，该数字滤波器用以对第一数字复合测试信号进行滤波，从 而形成第一数字测试信号，以及对第二数字复合测试信号进行滤波，从而形成第二数字测 试信号。以此方式，可以在相同的观察时段期间对分量信号进行分析。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]在下面的段落中，基于示出有利的示例性实施方式的附图，通过示例的方式对本 发明进行描述。附图如下:
[0007]图1是第一不例性信号；
[0008]图2是第二示例性信号；
[0009]图3是根据本发明的测量设备的示例性实施方式的电路框图；
[0010]图4是根据本发明的测量设备的示例性实施方式的第一显示；
[0011]图5是根据本发明的测量设备的示例性实施方式的第二显示；以及[0012]图6是根据本发明的方法的示例性实施方式的流程图。
【具体实施方式】
[0013]首先，基于图1至图2对问题和本发明的基本功能进行说明。然后，基于图3至图 5对根据本发明的测量设备的示例性实施方式的功能的结构和方法进行说明。最后，参考图 6，示出根据本发明的方法的示例性实施方式的功能的方法。在相似的附图中，相同的元件 的表示和说明在一些情况下没有重复。
[0014]图1示出第一示例性信号I。在该上下文中，在频域中提供显示。信号I包括多个 频谱分量信号2-7，且提供了带宽8。带宽8源自分量信号2至分量信号7的带宽以及在分 量信号2至分量信号7之间必要的中间间隔。
[0015]信号I提供中心频率CF。分量信号2、分量信号3和分量信号4是GSM信号。分量 信号5是LTE信号。分量信号6和分量信号7是UMTS信号。图1清晰可见取决于各自的 通信标准的不同带宽。信号I的中心频率与分量信号2的中心频率的差值是AF (GSMl)0
[0016]图2示出从图1中提取的分量信号2。图2还示出图1中的信号I的中心频率CF。 在图2中，还可以清楚地识别所提取的分量信号2的带宽9。该带宽9对应于分量信号2的 带宽以及必要的频肩带宽。常规的测量设备仅从信号I中提取图2所示的分量信号2的带 宽9，对其进行数字化以及进一步的处理。因此，利用常规的测量设备，一个接一个地处理多 个分量信号。
[0017]利用根据本发明的测量设备以及根据本发明的方法，来自图1的完整的信号I被 混合至中频，并且被数字化。然后，在每种情况下，该数字化的信号被混合至待研究的分量 信号的所需的中心频率且限制在其对应于相应分量信号的带宽上。针对多个分量信号，可 以同时实施或相继实施该过程。特别有利的是，在共同时间接收的分量信号可以相互比较。
[0018]图3示出根据本发明的测量设备的第一示例性实施方式。被测设备12连接到混 频器13。该混频器13连接到本地振荡器14和模数转换器15。在该上下文中，本地振荡器 14也连接到控制设备10。混频器13、本地振荡器14和模数转换器15 —起形成高频处理设 备。被测设备12不是该设备的组成部分。
[0019]模数转换器15连接到存储设备16。该存储设备16也连接到控制设备10。此外， 存储设备16连接到数字混频器18，该数字混频器18与数字本地振荡器17相连接。数字本 地振荡器17也连接到控制设备10。此外，混频器18连接到滤波器19。该滤波器19也连 接到控制设备10。此外，滤波器19连接到数据速率匹配设备20。数据速率匹配设备20也 连接到控制设备10。该数据速率匹配设备20还连接到解码设备21，解码设备21也连接到 控制设备10。此外，解码设备21连接到显示设备22，显示设备22也连接到控制设备10。
[0020]被测设备12生成信号101。该信号被发送到混频器13。在该上下文中，该信号包 括多个分量信号。这些分量信号可以源自不同的电信标准。该混频器13将信号101与本 地振荡器信号102混合，该本地振荡器信号102由本地振荡器14生成，本地振荡器14由控 制设备10控制。得到的中频信号103包括信号101的完整信息内容，但具有不同的中心频 率。然后，由模数转换器15数字化中频信号103以形成数字复合信号104。然后，该数字复 合信号104由存储设备16来缓存。
[0021]由控制设备10来控制，存储设备16输出所存储的数字复合信号105至混频器18，该混频器18混合数字复合信号105与第一本地振荡器信号106a。该本地振荡器信号106a 由本地振荡器17生成，本地振荡器17由控制设备10控制。在模数转换器15的下游，数字 化地实现信号处理，即，执行与数字信号106a的数字混合。在该上下文中，本地振荡器信号 106a的频率被选择成使得源自混合的第一数字复合测试信号107a的中心频率对应于被研 究的分量信号的中心频率。数字复合信号105的频率通过由混频器18混合而相应地移位， 以这样方式使得所产生的第一数字复合测试信号107a能够容易地被进一步处理。
[0022]接着将该信号107a提供给数字滤波器19。数字滤波器19将第一数字复合测试 信号107a的带宽限制为当前研究的分量信号的带宽。该滤波器19优选是低通滤波器。可 替选地，可以使用带通滤波器。数字滤波器19生成作为其输出信号的第一数字测试信号 108a。该第一数字测试信号108a现仅包括当前研究的分量信号的信息内容。然后，将该第 一数字测试信号108a提供给数据速率匹配设备20，数据速率匹配设备20去除对研究相应 分量信号不必要的数据点，因此，降低了第一数字测试信号108a的数据速率。在该上下文 中，该降低的实现取决于各个通信标准。此处，通过数据速率匹配设备20是可选的。
[0023]将所产生的信号109a提供给解码设备21，该解码设备对信号进行解码。将解码 后的信号IlOa提供给显示设备22，且由显示设备22来显示。在这种情况下，通过解码设 备21也是可选的。作为替选的方案，未解码的数据也可以显示在显示设备22上。数字滤 波器19、数据速率匹配设备20、解码设备21和显示设备22也由控制设备10来控制。针对 当前所研究的分量信号，数据速率匹配设备20也由控制设备10来调整。这也适用于解码 设备21和显示设备22。
[0024]在如上所述地处理缓存的数字复合测试信号105的第一分量信号后，对第二分量 信号以及可能的其它分量信号重复该过程。控制设备10接着调整本地振荡器信号106b， 使得混合所产生的信号107b的中心频率对应于当前研究的分量信号的中心频率。还调节 数字滤波器19以允许所研究的分量信号的带宽通过，以及除去该带宽之外的信号分量。通 过从上述过程类推，第二数字测试信号108b生成且被进一步处理成信号10%和IlOb的形 式。
[0025]作为替选方案，如果要研究仅一个分量信号，则数字复合信号104可以被直接处 理。然而，如果要研究第二分量信号，数字复合测试信号105必须如所描述的通过存储设备 16来缓存，且以存储的数字复合信号105的形式被进一步处理。
[0026]在该上下文中，通过功能块16至功能块22来逐段地连续地实现多个分量信号的 处理。也就是说，首先，处理第一分量信号的第一时段。此后，处理第二分量信号的相同时 段。在处理当前要显示的所有分量信号后，处理第一分量信号的下一时段。在该上下文中， 存储设备16进行的记录连续地实现。
[0027]可替选地，也可以并行处理多个分量信号。为此目的，测量设备至少包括功能块17 至功能块21的双重实施方式。在这种情况下，控制设备10并行控制这些功能块17至功能 块21。所存储的数字复合信号105的记录也可以逐段地进行。
[0028]可替选地，被测设备也可以由控制设备10控制的激励设备所激励以生成信号 101。
[0029]图4示出根据本发明的测量设备的第二示例性实施方式。这里示出在第一显示模 式下的显示设备22的结构。在该上下文中，显示设备提供第一显示区域30，该第一显示区域包括多个控制按钮33-36。控制按钮33对应于所有分量信号的显示。控制按钮34对应 于同相分量和正交分量的显不。控制按钮35对应于第一分量信号的显不。控制按钮36对 应于第二分量信号的显示。在当前显示模式下，控制按钮33已被选中。S卩，显示所有的分 量信号。当前的信号包括两个分量信号。
[0030]显示设备包括第二显示区域31，在该第二显示区域上显示时域中的数字复合测试 信号。此外，显示设备包括第三显示区域32，在该第三显示区域中，显示频域中的两个分量 信号。因此，在该第一显示模式下，可以获得信号中所包含的所有分量信号的概观。
[0031]图5示出图3的在第二显示模式下的显示设备22。此处，已被选中的控制按钮35 对应于第一分量信号的显示。当前显示设备包括图4的第一显示区域30。它还包括第四显 示区域46，在第四显示区域上显示频域中的第一分量信号。
[0032]对于当前信号，可以是对应于控制按钮33至控制按钮36的四种显示模式。对于 包括大量的分量信号的信号，其他的显示模式是可行的。因此，显示所有分量信号的显示模 式总是可行的。此外，在每一种情况下，显示一个分量信号的显示模式总是可行的。此外， 对于多于两个的分量信号，在每一种情况下同时显不两个或多于两个的分量信号的显不模 式是可行的。
[0033]最后，图6示出根据本发明的方法的示例性实施方式的流程图。在第一步骤50中， 被测设备生成具有多个分量信号的测试信号。这些分量信号可以与不同的电信标准相关 联。可替选地，用于生成测试信号的被测设备可以由激励信号激励。在第二步骤51中，所 产生的模拟信号与本地振荡器信号混合以形成中频信号。因此，信号的频率降低，从而降低 了对测量设备的其它部件的要求。
[0034]在第三步骤52中，对中频信号进行采样和数字化。在此所产生的数字复合信号包 括原始信号的完整的信息内容。在第四步骤53中，数字复合信号被存储。此后，在第五步 骤54中，将数字复合信号与本地振荡器信号数字地混合。实现该混合使得所产生的复合测 试信号的中心频率对应于当前正研究的分量信号的中心频率。
[0035]所产生的数字复合测试信号仍然包括原始信号的完整信息内容。在随后的第六步 骤55中，对数字复合测试信号进行数字滤波，即，当前研究的分量信号以外的频率分量被 除去。
[0036]在第七步骤56中，通过显示设备来显示产生的数字测试信号。如果其它分量信号 要被研究，该过程继续第五步骤54。在该上下文中，实现混合使得当前研究的分量信号位于 第六步骤的数字滤波器的中心。因此，数字滤波器的宽度被调整成使得整个分量信号被记 录。可选地，作为第六步骤55的一部分，可以附加实现降低数据速率。作为第七步骤56的 一部分，在显示之前，可以附加实现解码。
[0037]本发明并不限于所示出的示例性实施方式。因此，信号可以包括具有各种不同的 通信标准的分量信号。此外，用分量信号以无间隙的方式填充信号是没有必要的。上述的 或附图中所示的所有特征可以有利地在本发明的范围之内彼此结合。任意电信标准的多于 两个的分量信号可以存在于、也可组合在信号中。
【权利要求】
1.一种用于测量具有第一分量信号(2、3、4、5、6、7、8)以及至少一个第二分量信号(2、 3、4、5、6、7、8)的信号(1、101)的测量设备，所述测量设备包括高频处理设备(25)，其中，所述高频处理设备(25)用以混合所述信号(1、101)以形成中频信号(103)且对所述中频信号进行数字化以形成数字复合信号(104)，其特征在于，所述测量设备提供数字混频器(18)，所述数字混频器(18)根据所述数字复合信号(104)的频移以生成第一数字复合测试信号(107a)和第二数字复合测试信号(107b)，且所述测量设备提供数字滤波器(19)来对所述第一数字复合测试信号(107a)进行滤波以形成第一数字测试信号(108a),以及对所述第二数字复合测试信号(107b)进行滤波以形成第二数字测试信号(108b)。
2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于所述第一数字复合测试信号(107a)和所述第二数字复合测试信号(107b)包括所述信号(1、101)的完整的信息内容，所述第一数字测试信号(108a)仅具有所述第一分量信号(2、3、4、5、6、7、8)的信息内容，所述第二数字测试信号(108b)仅具有所述第二分量信号(2、3、4、5、6、7、8)的信息内容，以及所述第一数字测试信号(108a)和所述第二数字测试信号(108b)具有比所述第一数字复合测试信号(107a)和所述第二数字复合测试信号(107b)窄的带宽。
3.根据权利要求1或2所述的测量设备，其特征在于`所述第一数字复合测试信号(107a)和所述第二数字复合测试信号(107b )具有不同的中心频率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量设备，其特征在于所述高频处理设备(21)还提供模拟混频器(13)来混合所述信号(1，101)以形成所述中频信号(103)，以及所述高频处理设备(21)提供模数转换器(15)来对所述中频信号(103)进行数字化以形成所述数字复合信号(104)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的测量设备，其特征在于所述测量设备提供显示设备(22)以显示多个显示模式，并且在第一显示模式下，所述显示设备(22)提供第一显示区域(30)以显示所述显示模式的选择，提供第二显示区域(31)以显示时域中的和/或频域中的所述数字复合信号(104)， 以及提供第三显示区域(32 )以同时(33 )显示至少所述第一数字测试信号(108a)和所述第二数字测试信号(108b)。
6.根据权利要求5所述的测量设备，其特征在于在第二显示模式下，所述显示设备(22)提供第一显示区域(30)以显示显示模式的选择，且提供第四显示区域(46)以在与所述第三显示区域(32)的视图相比而更详细的视图中显示所述第一数字测试信号(108a)或所述第二数字测试信号(108b)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的测量设备，其特征在于所述数字混频器(18)和所述数字滤波器(19)用以逐段地连续生成所述第一数字测试信号(108a)和所述第二数字测试信号(108b)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的测量设备，其特征在于所述测量设备包括数据速率匹配设备(20)以逐段地连续降低所述第一数字测试信号 (108a)的数据速率和所述第二数字测试信号(108b)的数据速率。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的测量设备，其特征在于所述第一分量信号(2、3、4、5、6、7、8)和所述第二分量信号(2、3、4、5、6、7、8)具有不同的通信标准，以及所述测量设备还提供解码设备(21)以对至少源自所述第一数字测试信号(108a)的信号(108a、109a)逐段地连续进行解码，以及对至少源自所述第二数字测试信号(108b)的信号(108b、109b)逐段地连续进行解码。
10.一种用于测量具有第一分量信号(2、3、4、5、6、7、8)和至少一个第二分量信号(2、3、4、5、6、7、8)的信号(1、101)的方法，其中，将所述信号(1、101)混合以形成中频信号(103)，且对所述中频信号(103)进行数字化以形成数字复合信号(104)，其特征在于，根据所述数字复合信号(104)的频移生成第一数字复合测试信号(107a)和第二数字复合测试信号(107b)，以及对所述第一数字复合测试信 号(107a)进行滤波以形成第一数字测试信号(108a),对所述第二数字复合测试信号(107b)进行滤波以形成第二数字测试信号(108b)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述第一数字复合测试信号(107a)和所述第二数字复合测试信号(107b)包括所述信号(1、101)的完整信息内容，所述第一数字测试信号(108a)仅具有所述第一分量信号(2、3、4、5、6、7、8)的信息内容，所述第二数字测试信号(108b)仅具有所述第二分量信号(2、3、4、5、6、7、8)的信息内容，以及所述第一数字测试信号(108a)和所述第二数字测试信号(108b)具有比所述第一数字复合测试信号(107a)和所述第二数字复合测试信号(107b)窄的带宽。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于所述第一数字复合测试信号(107a)和所述第二数字复合测试信号(107b )具有不同的中心频率。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的方法，其特征在于通过显示设备(22)显示多个显示模式，且在第一显示模式下，显示了显示模式的选择的第一显示区域(30)、显示时域中的和/ 或频域中的数字复合信号(104)的第二显示区域(31)以及同时(33)显示所述第一数字测试信号(108a)和所述第二数字测试信号(108b)的第三显示区域(32)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于在第二显示模式下，显示显示模式的选择的第一显示区域(30)以及在与所述第三显示区域(32)的视图相比而更详细的视图中显示所述第一数字测试信号(108a)或所述第二数字测试信号(108b)的第四显示区域(46)被显示。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的方法，其特征在于所述第一数字测试信号(108a)和所述第二数字测试信号(108b)被逐段地连续生成。
16.根据权利要求10至15中的任一项所述的方法，其特征在于所述第一数字测试信号(108a)的数据速率和所述第二数字测试信号(108b)的数据速率被逐段地连续降低。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其特征在于所述第一分量信号(2、3、4、5、6、7、8)和所述第二分量信号(2、3、4、5、6、7、8)具有不同的通信标准，且至少源自所述第一数字测试信号(108a)的信号(108a、109a)和至少源自所述第二数字测试信号(108b)的信号(108b、109b)被逐段地连续解码。`
【文档编号】G01R13/02GK103502823SQ201280020886
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年6月5日 优先权日:2011年6月10日
【发明者】J·弗兰卡, F·兰恩, M·西蒙, B·克恩恩, M·涅德尔, R·托恩, J·斯蒂芬斯 申请人:罗德施瓦兹两合股份有限公司