经时间校正的时域反射计制造技术

本发明专利技术涉及经时间校正的时域反射计。一种测试和测量仪器，包括：输入，被配置成从待测设备接收反射和/或透射脉冲信号；基准时钟输入，被配置成接收基准信号，所述基准信号与反射脉冲信号异步；相位基准模块，被配置成采集基准信号的样本；采样模块，被配置成采集反射脉冲信号的样本；以及控制器，被配置成基于所采集的基准信号的样本和所采集的反射脉冲信号的样本来确定待测设备的散射参数。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及使用异步相位基准、快速冲击、以及电采样示波器来确定未知待测设备的反射系数、透射系数和散射参数。
技术介绍
采用时域解决方案的测试和测量系统是受限制的。当前，时域反射计和透射计（transmitometer）仅可用于直至大约50GHz。矢量网络分析仪当具有更高带宽时是极其昂贵的。所公开的技术的实施例致力于现有技术中的这些和其它限制。
技术实现思路
所公开的技术的一些实施例指向测试和测量仪器，其包括：输入，其被配置成从待测设备接收反射或透射脉冲信号；基准时钟输入，被配置成接收基准信号，所述基准信号与反射脉冲信号异步；相位基准模块，被配置成采集基准信号的样本；采样模块，被配置成采集反射和/或透射脉冲信号的样本；以及控制器，被配置成基于所采集的基准信号的样本和所采集的反射和/或透射脉冲信号的样本来确定待测设备的反射和透射系数。所公开的技术的一些实施例指向用于确定待测设备的散射参数的方法，其包括：接收从待测设备反射的脉冲信号；接收从待测设备透射的脉冲；接收基准信号，所述基准信号与所述反射脉冲信号异步；采集基准信号的样本；采集透射和/或反射脉冲信号的样本；以及基于所采集的基准信号的样本和所采集的反射脉冲信号的样本来确定待测设备的散射参数。附图说明图1图解适用于实现所公开的技术的采集方法的测试和测量器材的布置。图2描绘用于使用所公开的技术确定待测设备的散射参数的方法。图3示出使用图2的方法计算出的冲击和所采样的数据的全尺寸。图4示出其中在使用图2的方法计算出的冲击和所采样的数据的冲击响应中纹波依然可见的放大区域。图5示出使用图2的方法计算出的冲击和所采样的数据的主脉冲的放大区域。图6图解在待测设备具有多个输入和输出端口时适用于实现所公开的技术的采集方法的测试和测量器材的布置。具体实施方式在不必然按比例的附图中，通过相同的参考数字表示所公开的系统和方法中的相似或对应的元素。图1描绘根据所公开的技术的具有电采样模块的测试和测量系统的布置。脉冲源100被连接到高速光电二极管102。脉冲源100优选地为光脉冲源，诸如例如，Calmar锁模激光器。可以使用其它类型的脉冲源来提供脉冲。然而，脉冲源应为高度稳定的。光电二极管102被连接到电阻分压器106的一个端口104。电阻分压器106的第二端口108被连接到电采样模块110。电阻分压器106的第三端口112被连接到或者待测设备（DUT）114或者校准标准（当执行校准时）。来自采样模块110的输出被发送到模数（ADC）转换器116用以对来自采样模块110的所采样的输出数字化并被传递至控制器118用于在下面讨论的进一步处理并用于存储在存储器120中。控制器118可以是采用软件的通用处理器、微控制器、ASIC、FPGA等等。还提供接收基准时钟124信号的相位基准模块122。基准时钟124优选地为高度稳定的基准频率。基准时钟124优选地为正弦波。正弦波在光谱上是纯净的，意味着其具有低的相位噪声，或相当于其具有低抖动。出于下面讨论的原因，基准时钟124的频率不是关键性的。基准时钟124可以是在测试和测量仪器内部或外部。相位基准模块122在内部将基准时钟拆分成两个复制品，并正交地、或90°分开地对它们采样以产生每个样本一对所采样的模拟值。模数转换器（ADC）126和128对来自相位基准模块122的所采样的模拟值数字化。这些经数字化的采样值被分别地发送到控制器118和存储器120用于处理和存储。因为脉冲源100和基准时钟124两者都为高度稳定的，因此两个设备之间的相位应相对于彼此线性地漂移。因此从所测量的这两者之间的线性漂移偏离的任何相位差是由测量系统的时基引起的，并且可以被校正，如下面更详细地讨论的那样。确定校准系数并将其存储在存储器120中用于处理来自DUT114的信号。为了确定校准系数，在使用三个已知终端（通常为断路、短路、和50Ohm负载）来端接分压器106的端口三112时确定测量。执行下面关于DUT114描述的相同的规程以确定当电阻分压器106的端口三112为断路、短路、或被连接到已知负载时的校准标准。这可以例如以有规律的时间间隔被完成并被存储在存储器120中。在操作期间，脉冲源100发送脉冲信号通过二极管102到电阻分压器106。然后电阻分压器106分割将被发送到DUT114（或在校准期间被发送到校准标准）和采样模块110的信号。采样模块110从电阻分压器接收冲击信号，并且还接收通过电阻分压器106返回的在DUT114处接收的冲击信号的反射信号。即，冲击信号被从DUT114反射并且还在采样模块110处被接收。该测量的信号被用来在不使用矢量网络分析仪的情况下计算DUT114的反射系数S11。然后可以将反射系数从DUT所接收的信号中去嵌入，以用于由测试和测量仪器的其它计算。在时间周期T上测量四个不同的测试信号的冲击。该时间周期包括原始冲击，以及来自DUT114或校准标准的反射信号。虽然严格来说原始冲击不需要被测量，但是这样的测量使得更容易对准反射信号。对于每个冲击测量，相位基准模块122还必须被用于捕捉来自基准时钟124的基准信号。即，在时间周期T期间，测量反射测试信号以及来自基准时钟124的基准信号。优选地，应采取四个测量中的每一个的多个采集。接收越多的数据，在后处理的波形中存在的噪声水平就越低。图2描绘用于确定DUT114的反射系数的方法。在步骤200中，使用异步校正算法针对基于时间的误差对所测量的冲击中的所有进行校正，如在提交于2008年3月21日的题为“SEQUENTIALEQUIVALENT–TIMESAMPLINGWITHANASYNCHRONOUSREFERENCECLOCK”的美国专利号7,746,058中讨论的那样，通过引用将其以其整体并入本文。即，在时间周期T期间测量基准时钟信号的冲击和相位。绘制基准时钟信号的同相和正交分量。作为结果的李萨茹图符合椭圆以计算相位。因为相位具有线性进展，因此对其展开并采用直线拟合相位数据。从该直线的偏差为在系统中存在的抖动。通过将弧度转换成秒，可以基于从该直线的偏差对由采样模块110接收的信号进行时间校正。现在，经时间校正的数据不再均一地间隔。每个点具有其自己的唯一时间戳。然后对经时间校正的脉冲重新采样成均一地间隔。为此，通过采用高斯函数拟合初始脉冲来对由采样模块110接收的信号的经时间校正的脉冲进行对准。高斯函数的中心的位置被用作用于重新对准数据的基准点。如上面提及的那样，因为时基的校正在时间上移动样本位置，因此冲击数据不再具有均一地间隔的采样点。这需要被校正，因此在下一步骤中可以采取傅里叶变换。然后对多个采集一起取平均以减小噪声。可以通过采用高斯冲击取得数据的数值卷积来执行对时基取平均和重新采样，如下面更详细地描述的那样。在操作202中，将所有测量的波形的所有对（t,y）置于一个数据记录[T,Y]中。矢量T由非均一间隔的时间点构成，并且矢量Y由振幅数据构成。选择均一间隔的采样网格t={t0,t1,t2,…,ti本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试和测量仪器，包括：输入，被配置成从待测设备接收反射或透射脉冲信号；基准时钟输入，被配置成接收基准信号，所述基准信号与所述反射脉冲信号异步；相位基准模块，被配置成采集所述基准信号的样本；采样模块，被配置成采集所述反射脉冲信号的样本；以及控制器，被配置成基于所采集的所述基准信号的样本以及所采集的所述反射脉冲信号的样本来确定所述待测设备的散射参数。

【技术特征摘要】
2015.07.20 US 14/8037901.一种测试和测量仪器，包括：输入，被配置成从待测设备接收反射或透射脉冲信号；基准时钟输入，被配置成接收基准信号，所述基准信号与所述反射脉冲信号异步；相位基准模块，被配置成采集所述基准信号的样本；采样模块，被配置成采集所述反射脉冲信号的样本；以及控制器，被配置成基于所采集的所述基准信号的样本以及所采集的所述反射脉冲信号的样本来确定所述待测设备的散射参数。2.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，还包括脉冲源，其被配置成输出所述脉冲信号到所述待测设备。3.根据权利要求2所述的测试和测量仪器，还包括分压器，其被配置成从所述脉冲源接收所述脉冲信号并将所述脉冲信号输出到所述采样模块和所述待测设备。4.根据权利要求2所述的测试和测量仪器，其中所述脉冲源是光脉冲源。5.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，其中所述控制器被配置成通过经由以下步骤对所采集的所述反射脉冲信号的样本进行时间校正来确定所述待测设备的散射参数：计算来自所采集的所述基准信号的样本的采样相位，将所述采样相位展开成采样相位斜坡，根据采样面斜坡生成理想的相位斜坡，从所述理想的相位斜坡中减去所述采样相位斜坡以从所采集的所述基准信号的样本计算时间戳；以及基于计算出的时间戳对所采集的所述反射脉冲信号的样本进行时间校正。6.根据权利要求5所述的测试和测量仪器，其中所述控制器被配置成通过使用以下方程对经时间校正的所采集的反射脉冲的样本重新采样成均一地间隔的来确定所述待测设备的散射参数：,其中y(ti)是在时间ti处的脉冲的振幅，σ是所述脉冲的上升时间，并且Δt是间隔ti和ti-1之间的时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP彼得斯维姆，
申请(专利权)人：特克特朗尼克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US