专利名称：用于带宽倍增的任意多波段覆盖混频器设备和方法
用于带宽倍增的任意多波段覆盖混频器设备和方法
背景技术：
本公开涉及测试和测量仪器，并且特别地涉及具有用于带宽倍增的任意多波段覆盖混频器设备和关联技术的测试和测量仪器的获取设备。测试和测量仪器、包括数字示波器的性能受到获取系统的输入带宽的限制。用于获取高频信号的常规部件包括尖端跟踪和保持采样电路、模数转换电路、高速存储器等。然而，传统跟踪和保持采样及模数电路有效地构建和部署起来要求大的时间和资本投入。其他方法已涉及在数字转换器平台前面使用混频器技术以允许系统与标准数字转换器平台架构相比具有较宽的带宽和在开发努力方面的较低成本。在授予Pupalaikis等人的美国专利申请公开2004/0128076中，公开了一种具有增加的可用带宽的实时示波器。该实时不波器将输入信号分离成多个分离信号。一个分离信号被数字化。同时，其他分离信号被频移至基带频率范围并数字化。数字化频移信号被频移至其原始频率范围并然后与其他数字化信号组合以产生输入信号的表示。通过使输入信号的子波段频移至在其各自数字转换器的带宽内，可以使用较低带宽数字转换器来获取具有比数字转换器的输入带宽大的频率范围的输入信号。然而，仍需要一种允许与在输入信号的重构中使用的本机振荡器系数具有逆矩阵关系的任意混频器本机振荡器系数的多波段覆盖设备和方法。另外，在提供任意系数和高效重构算法的使用的特定布置中使用较窄带宽的四个数字转换器来同时地使两个宽带输入信号数字化将是期望的。
图1图示出了根据本发明的示例性实施例的包括与测试和测量仪器的获取设备相关联的多波段覆盖混频器设备的各种部件的流程图。图2图示出了图1的示例性输入信号及其关联混频信号，其具有比输入信号低的带宽的频移波段。图3图示出了根据本发明的另一示例性实施例的包括与测试和测量仪器的获取设备相关联的多波段覆盖混频器设备的各种部件的流程图。图4图示出了图3的示例性输入信号及其关联混频信号，其具有比输入信号低的带宽的频移波段。图5图示出了图3的另一示例性输入信号及其关联混频信号，其具有比输入信号低的带宽的频移波段。图6图示出了根据本发明的示例性实施例的重构部。图7图示出了测试和测量仪器的方框图，包括根据本发明的实施例的多波段覆盖混频器获取设备。
具体实施例方式本文公开的本发明的实施例提供了用于增加测试和测量仪器的获取带宽的多波段覆盖混频器设备和重构部。本文公开的概念和实施例可以在多种测试和测量仪器内实现，诸如数字示波器、频谱分析仪、向量分析仪、混频域示波器(MDO)或任何其他适当的测试和测量设备。图1图示出了包括根据本发明的示例性实施例的与测试和测量仪器的获取设备相关联的多波段覆盖混频器设备100的各种部件的流程图。分离器102接收宽带RF输入信号105。分离器可以是多种分离器。在一个示例中，分离器20是电阻性功率分配器。分离器在多个路径103之间将输入信号105分离成多个分离信号，使得分离信号的频谱是基本上相同的。基本上相同包括由部件变化引起的变化。例如，可以将分离器设计成产生相同的分离信号；然而，每个信号可能略有不同。此类分离信号仍被认为是基本上相同的。将理解的是虽然路径103的数目被示为四个，但可以使用任何数目的路径。可以将与每个分离信号、包括OHz下的DC相关联的所有频率馈送到相应的混频器(例如130、135、140和145)，其产生频率变换信号(例如110、115、120和125)。每个混频器的输出被馈送到相应低通滤波器(例如160、162、164和166)和/或数字转换器(例如170、172、174和176)的输入端。重构部180接收数字化信号，处理数字化信号，基本上重构原始输入信号，并输出重构波形150。设备100包括 具有关联函数(例如fl、f2、f3和f4)的振荡器(例如190、192、194和196)。每个振荡器基于系数生成振荡信号。例如,振荡器函数Π基于系数al、a2、a3和a4来生成振荡信号。同样地，振荡器函数f2基于系数bl、b2、b3和b4来生成振荡信号。振荡器函数f3基于系数cl、c2、c3和c4来生成振荡信号。并且振荡器函数f4基于系数dl、d2、d3和d4来生成振荡信号。可以任意地选择a、b、c和d系数，条件是系数矩阵的行列式是非零。换言之
权利要求
1.一种用于测试和测量仪器的获取设备，包括 第一输入通道，其具有第一和第二数字转换器路径； 第二输入通道，其具有第三和第四数字转换器路径； 第一和第二混频器，其分别与所述第一和第二数字转换器路径相关联； 第三和第四混频器，其分别与所述第三和第四数字转换器路径相关联； 多个加法器，每个加法器与所述第一、第二、第三和第四混频器中的相应的一个相关联； 第一振荡器，其被耦合到所述多个加法器中的每一个并被配置成基于第一多个系数来产生用于每个加法器的振荡信号；以及 第二振荡器，其被耦合到所述多个加法器中的每一个并被配置成基于第二多个系数来产生用于每个加法器的振荡信号。
2.根据权利要求1所述的获取设备，其中，所述多个加法器中的每一个被配置成将来自所述第一振荡器的振荡信号与来自所述第二振荡器的振荡信号相加。
3.根据权利要求1所述的获取设备，其中 所述第一数字转换器路径包括第一低通滤波器和第一数字转换器； 所述第二数字转换器路径包括第二低通滤波器和第二数字转换器； 所述第三数字转换器路径包括第三低通滤波器和第三数字转换器；以及 所述第四数字转换器路径包括第四低通滤波器和第四数字转换器。
4.根据权利要求1所述的获取设备，其中 所述多个加法器包括第一、第二、第三和第四加法器； 所述第一加法器被耦合到所述第一混频器； 所述第二加法器被耦合到所述第二混频器； 所述第三加法器被耦合到所述第三混频器；以及 所述第四加法器被耦合到所述第四混频器。
5.根据权利要求4所述的获取设备，其中 所述第一加法器被配置成将来自所述第一振荡器的基于系数al的振荡信号与来自所述第二振荡器的基于系数bl的振荡信号相加以产生第一组合信号； 所述第二加法器被配置成将来自所述第一振荡器的基于系数a2的振荡信号与来自所述第二振荡器的基于系数b2的振荡信号相加以产生第二组合信号； 所述第三加法器被配置成将来自所述第一振荡器的基于系数Cl的振荡信号与来自所述第二振荡器的基于系数dl的振荡信号相加以产生第三组合信号； 所述第四加法器被配置成将来自所述第一振荡器的基于系数c2的振荡信号与来自所述第二振荡器的基于系数d2的振荡信号相加以产生第四组合信号； 并且其中 Ial M |a2;以及 cl d\ c2 d2
6.根据权利要求5所述的获取设备，其中 所述第一混频器被配置成将第一输入信号与所述第一组合信号混合以产生第一频率变换信号； 所述第二混频器被配置成将所述第一输入信号与所述第二组合信号混合以产生第二频率变换信号； 所述第三混频器被配置成将第二输入信号与所述第三组合信号混合以产生第三频率变换信号；以及 所述第四混频器被配置成将所述第二输入信号与所述第四组合信号混合以产生第四频率变换信号。
7.根据权利要求1所述的获取设备，还包括重构部，其包括 多个内插器，每个内插器与所述第一、第二、第三和第四数字转换器路径中的相应的一个相关联，并被配置成分别对第一、第二、第三和第四频率变换信号中的一个进行内插；以及 多个混频器，每个混频器与所述第一、第二、第三和第四数字转换器路径中的一个相关联，并被配置成分别将所述第一、第二、第三和第四频率变换信号中的一个与第一、第二、第三和第四重组信号中的一个混合。
8.根据权利要求7所述的获取设备，其中，所述重构部还包括第一、第二、第三和第四加法器，每个加法器被耦合到所述多个混频器中的相应的一个。
9.根据权利要求8所述的获取设备，其中，所述重构部还包括第一和第二振荡器，每个振荡器被耦合到重构部的所述加法器中的每一个。
10.根据权利要求9所述的获取设备，其中 所述重构部的第一加法器被配置成将来自所述第一振荡器的基于系数gl的振荡信号与来自所述第二振荡器的基于系数g3的振荡信号相加以产生所述第一重组信号； 所述重构部的第二加法器被配置成将来自所述第一振荡器的基于系数g2的振荡信号与来自所述第二振荡器的基于系数g4的振荡信号相加以产生所述第二重组信号； 所述重构部的第三加法器被配置成将来自所述第一振荡器的基于系数hi的振荡信号与来自所述第二振荡器的基于系数h3的振荡信号相加以产生所述第三重组信号； 所述重构部的第四加法器被配置成将来自所述第一振荡器的基于系数h2的振荡信号与来自所述第二振荡器的基于系数h4的振荡信号相加以产生所述第四重组信号； 其中
11.一种用于测试和测量仪器的获取设备，包括 分离器，其被配置成将输入信号分离成多个分离信号；多个振荡器，每个振荡器被配置成基于多个系数来生成多个振荡信号； 多个加法器，每个加法器被配置成将关联的多个振荡信号加和成关联组合信号； 多个混频器，每个混频器被配置成将关联的分离信号与关联组合信号混合以产生频率变换信号； 多个低通滤波器，每个滤波器被配置成对关联频率变换信号进行滤波；以及 多个数字转换器，每个数字转换器被配置成使关联滤波信号数字化。
12.根据权利要求11所述的获取设备，还包括 重构部，其被配置成接收已滤波和数字化频率变换信号并产生基本上等效于输入信号的重构波形。
13.根据权利要求11所述的获取设备，其中 所述分离器被配置成在N个路径之间将输入信号分离成N个分离信号； 所述多个混频器对应于N个混频器； 每个路径包括所述N个混频器中的相应的一个； 所述多个加法器对应于N个加法器； 所述N个混频器中的每一个被耦合到所述N个加法器中的相应的一个； 所述多个振荡器对应于N个振荡器； 所述N个振荡器中的每一个被耦合到所述N个加法器中的每一个；以及 每个振荡器被配置成基于多个N个系数产生N个振荡信号。
14.根据权利要求13所述的获取设备，其中 所述N个加法器中的每一个被配置成从所述N个振荡器接收N个振荡信号并对其求和且产生关联组合信号。
15.根据权利要求14所述的获取设备，其中 所述N个混频器中的每一个被配置成接收关联组合信号并将所述组合信号与所述N个分离信号中的相应的一个混合以产生关联频率变换信号。
16.根据权利要求11所述的获取设备，其中，所述多个振荡器包括； 第一振荡器，其与第一组系数al、a2、a3和a4相关联； 第二振荡器，其与第二组系数bl、b2、b3和b4相关联； 第三振荡器，其与第三组系数Cl、c2、c3和c4相关联； 第四振荡器，其与第四组系数dl、d2、d3和d4相关联； 并且其中 al M cl dl a2 h2 c2 d2 . a3 b3 c3 d3 a4 bA cA d4
17.一种用于使得用于测试和测量仪器的输入信号数字化的方法，包括； 将输入信号分离成多个分离信号； 基于多个系数来确定多个振荡信号； 将所述多个振荡信号加和成多个组合信号； 将所述组合信号中的每一个与分离输入信号中的相应的一个混合以生成关联频率变换信号； 对所述频率变换信号中的每一个进行滤波； 使所述已滤波和频率变换信号中的每一个数字化；以及 通过将所述数字化频率变换信号重组来重构基本上等效于所述输入信号的波形。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，重构所述波形还包括 用等于分离输入信号的数目的因数对所述数字化频率变换信号中的每一个进行内插。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述多个系数对应于第一多个系数且所述多个振荡信号对应于第一多个振荡信号，其中，重构所述波形还包括； 基于第二多个系数来确定第二多个振荡信号； 将所述第二多个振荡信号加和成多个重组信号； 将所述内插信号中的每一个与所述重组信号中的相应的一个混合， 其中，所述第一多个系数与所述第二多个系数具有逆矩阵关系。
20.存储非临时计算机可执行指令的一个或多个有形计算机可读介质，所述非临时计算机可执行指令在被处理器执行时进行操作以执行根据权利要求17所述的方法。
全文摘要
一种用于将宽带输入信号分离并将多个频带覆盖在与一个或多个数字转换器相关联的每个路径上的设备和方法。可以将来自每个路径上的分离信号的所有频率馈送到混频器。每个混频器的本机振荡器接收信号的和，其每个可以设置成任何的任意频率，只要系数的关联矩阵行列式为非零即可。在将振荡器信号加在一起之前，每个振荡器信号被乘以系数，该系数可以表示相位和量值。每个混频器将组合信号与输入混合，从而生成一组多个被覆盖频带。处理数字化信号以基本上重构原始输入信号。因此，使用多个单独数字转换器对宽带输入信号进行数字化。特别地，系统可以使用较窄带宽的四个数字转换器来支持两个宽带信号。
文档编号H03D7/16GK103051287SQ201210385769
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者J.J.皮克德, K.谭 申请人:特克特朗尼克公司