扩展范围电光电压附件的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体涉及测试和测量系统以及信号获取附件，并且更具体地涉及使用具有光学传感器的电压附件来精确显示被测设备的输入波形。
【背景技术】
[0002]过去已经提出作为电压传感器的诸如马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪之类的电光传感器。然而，这些设备的线性电压动态范围被限制到电光传感器的Pi电压的一小部分。如果被测设备(DUT)在该线性电压动态范围中进行操作，则可用电压动态范围由电光传感器的接收机处的信噪比确定。
【发明内容】
[0003]所公开的技术的某些实施例涉及一种测试和测量系统，其包括:电光电压附件，具有被配置成输出调制输出信号的光学传感器；被测设备，连接到具有超过光学传感器的线性输入范围的可变输入信号的光电电压附件；和处理器。处理器被配置成修改来自电光电压附件的调制输出信号以重构超过电光传感器的pi电压的电光电压附件的可变输入信号。
[0004]所公开的技术的某些实施例涉及一种用于测量经由电光电压附件连接到测试和测量仪器的被测设备的可变输入信号的方法，所述可变输入信号超过电光电压附件中的光学传感器的线性输入范围。所述方法包括:在电光电压附件处接收被测设备的可变输入信号；基于可变输入信号从电光电压附件输出调制输出信号；在处理器处从电光电压附件接收调制输出信号；以及修改来自电光电压附件的调制输出信号以重构超过光学传感器的线性输入范围的电光电压附件的可变输入信号。
【附图说明】
[0005]图1图示了所公开的技术的测试和测量系统的实施例。
[0006]图2图示了光学传感器的线性输入波形200和调制输出202波形。
[0007]图3图示了处于+/-2伏特的输入范围中的光学传感器的线性输入波形200和调制输出波形202。
[0008]图4-6图示了被测设备的输入波形和来自光学传感器的各种输出波形。
[0009]图7图示了用于从被测设备重构输入波形的所公开的技术的方法。
[0010]图8-12图示了根据图7中所示的方法的曲线图。
[0011]图13图示了用于从被测设备重构输入波形的所公开的技术的方法。
[0012]图14-16图示了根据图16中所示的方法的曲线图。
[0013]图17图示了用于从被测设备重构输入波形的所公开的技术的方法。
【具体实施方式】
[0014]在不必按比例绘制的附图中，所公开的系统和方法的相似或对应的元素由相同附图标记表示。
[0015]诸如图1中所示的电光传感器100之类的电光传感器一般具有两个光学连接:来自光发射机104的未调制光束的输入102和已由被应用于电极108和120的电信号调制的输出106。光发射机104向电光传感器100发送未调制光束。至少两个电极108连接到被测设备(DUT)llO。其它两个电极120连接到用于控制电光传感器的偏置的偏置控制器(未示出)。随着未调制光穿过波导112，未调制光由于来自连接到被测设备110的电极108的所应用的电信号而变为被调制。
[0016]调制光被发送到光接收机114并在光电(0/E)转换器116中被转换成电信号。然后，光电转换器116向测试和测量仪器118上的处理器发送信号以进一步处理或显示在测试和测量仪器118的显示器(未示出)上或存储在测试和测量仪器118的存储器(未示出)中。
[0017]在电光传感器100中，来自电极108的所应用的电压使在波导112中传播的光束随着光在波导112的两个分支之间传播而在相对相位方面改变。
[0018]图2示出从-15伏特线性变化到+15伏特的被测设备的线性输入200。随着波导112的两个分支内的光束的相对相位改变，来自电光传感器的调制输出波形202随输入电压线性变化而正弦地变化。正弦调制输出波形202的峰和谷之间的电压差被称为pi电压且在图2中由d示出。在图2中所示的曲线图中，电光传感器的pi电压为5伏特。
[0019]传统上，为了将电光传感器用作具有线性响应的电压附件，将对电光传感器的输入范围约束到电光传感器的Pi电压的较小的一小部分。然后，在响应相当线性的调制输出中的点周围操作被测设备，如图3中所示。在图3中，输入范围被约束到+/-2伏特。如在曲线图中可以看到，来自输出的响应在+/-2伏特范围之上近似线性。然而，调制输出波形202在所约束的+/-2伏特内的波形的边缘处愈加从线性偏离。
[0020]例如，如在图4中所见，如果输入波形近似为阶跃信号，则输入波形400和输出波形402可能看起来如图4中所示那样。然而，随着输入振幅和偏置点改变，输出波形402A和402B可能变得不可识别，如在图5和6中所见。在图4-6中，输出波形402不精确地类似于输入波形400。因此，测试和测量仪器的用户未经由输出波形402得到电压输入波形400的精确表示。
[0021]然而，所公开的技术可以从被测设备恢复或重构输入波形400，使得电光传感器可以通过超过电光传感器的线性输入范围的电压精确测量来自被测设备的输入电压，该线性输入范围等于pi电压。例如，图8示出5伏特的调制器pi电压和从-2.7伏特去到+12.7伏特的输入信号，其在本文中也称为输入波形。如在图8中可见，调制输出波形802不类似于输入波形800。
[0022]首先，在图7中的步骤S700中，对在本文中也称为输出波形的调制输出信号802进行缩放以匹配调制输出波形802的反正弦的输入范围，如图9中所示。输出波形802A表示经缩放的调制输出波形。在该示例中，反正弦的输入范围是+/-1伏特。然后，在步骤S702中，将反正弦或其反函数应用于调制输出波形802B以线性化调制输出波形，其具有结果得到的线性化的调制输出波形802C，如图10中所示。
[0023]尽管应用反正弦线性化了调制输出波形402，但是波形具有突然的拐点1000，如图10中所示，其中已经超过电光传感器的Pi电压。突然的拐点1000显现为来自步骤S700和S702的输出的斜率中的不连续，如在图10中可见。每次这些拐折1000之一出现时，拐折指示线性输入已经超过电光传感器的pi电压，使输出的斜率改变符号。
[0024]然而，在步骤S704中，可以通过校正输出波形处的斜率的符号来校正调制输出波形402，从而得到输出波形802D。在步骤S706中，确保斜率是连续的。然后，在步骤S708中，将斜率802E结合到结果中，如图12中所示。然后，在步骤S710处，将重构或恢复的输入波形显示在测试和测量仪器的显示器上或存储在测试和测量仪器的存储器中。相应地，在处理图4中所示的原始调制输出波形402之后，重构或恢复的调制输出波形402与输入波形400相同，如图12中所见。
[0025]如果输入波形是重复波形，则也可以恢复或重构输入波形。图13图示了用于恢复或重构重复输入波形的所公开的技术的方法。在该示例中，可以在图14中看到输入1400和原始输出波形1402。在步骤S1300中，以不同的偏置电压电平获取多个波形1500A-E，如图15中所示。不同偏置电压电平是通过改变来自附着到图1中所示的偏置电极120的偏置控制器(未示出)的所应用的电信号来获取的。
[0026]在图13中所示的方法中，在步骤S1302中，将偏置电压加回到多个输出波形中的每一个中。可选的第二步骤S1304再一次将反正弦函数应用于多个输出波形中的每一个。如果不应用反正弦函数，则最终的输出波形将在有限范围之上近似线性。通过应用反正弦函数，可以扩展该范围，从而减少恢复重构的波形所需的步骤的数目。
[0027]下一步骤S1306是选择结果得到的波形之一以开始汇集最终的重构波形。该波形可以是通过检查转变区域的开始并确保转变的斜率处于预期方向上来选择的。来自该波形的数据被用于重构的波形，直到来自第一波形的数据逼近线性范围的界限。在步骤S1308中，通过检查具有下一最高偏置电压的波