电子测量设备和用于操作电子测量设备的方法技术

本发明专利技术涉及电子测量设备和用于操作电子测量设备的方法。该电子测量设备包括信号生成单元，该信号生成单元被配置成生成施加至被测设备的输入节点的信号。该电子测量设备包括控制单元，该控制单元被配置成控制信号生成单元使得生成的信号至少在其信号频率方面是能够调节的。此外，该电子测量设备包括至少一个接收单元，其中，该接收单元在时域中检索来自被测设备的输出节点的信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子测量设备和用于操作电子测量设备的方法。在可以使用电子设备之前，需要测试该电子设备以保证该设备在预定义条件下的正常行为。因此，存在描述用于这种电子设备(后文称为被测设备，缩写为DUT)的测试场景的测试规范。优选地，在诸如汽车应用、医疗应用、航天应用或防御应用的应用中所使用的DUT需要满足那些测试规范，这是因为DUT在这类应用中的故障将导致巨大的损害。因此需要可靠的测试。这些测试保证被测试的DUT的特定认证标准。存在有多种用于测试和/或分析DUT的方法和过程。本文中的本专利技术优选地涉及但不限于在正常操作DUT期间的分析方法。因此，需要将至少一个信号作为输入信号施加至DUT以及测量DUT的相应的输出信号。本专利技术优选地涉及分析不同类型的DUT，诸如放大器、衰减器、有源设备、无源设备、连接元件、信号路径、液体、能量存储部件、或为低成本DUT的类似物。DUT可以包括范围从DC到几百兆赫的工作频率。由于DUT是低成本产品，因此所需的分析方法需要是简单的且经济合算的。
技术介绍
为了生成施加至DUT的信号，信号源是必需的。当今，信号源用于将信号施加至DUT。DUT的输出由电子测量设备测量。信号源在物理上与测量设备分离。由于电子测量设备与信号源分离，因此需要精密的对准技术来将施加的信号与接收的信号对准。通常，触发信号用于这类时间对准。用于分析特定DUT的这类测试装置场景是昂贵的且提高了这类DUT在大规模生产场景中的生产成本。因此，需要降低DUT的生产成本但确保以高精度分析DUT。在文献US2014/0111184A1中，描述了混合域示波器(缩写为MDO)，该混合域示波器包括用于将信号施加至DUT的输入节点的测试信号输出通道。该MDO还包括用于获得DUT的输出信号的RF输入通道。MDO内部的处理和控制逻辑包括模数转换器(缩写为ADC)、以及用于获得频域中的频率响应信号的离散傅里叶变换(缩写为DFT)模块。该频率响应信号被显示在MDO处的显示器上。那些MDO是昂贵的且包括用于根据DFT算法获得频率响应信号的复杂的计算结构。因此，那些MDO不适用于以经济合算的方式测试上文提及的DUT。需要提供用于分析和表征上文提及的DUT的低成本的测量设备。该测量设备应当适用于大规模生产场景以便加快这类DUT的生产。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，电子测量设备，优选地数字示波器，包括信号生成单元，该信号生成单元被配置成生成施加至DUT的输入节点的信号。该测量设备还包括控制单元，该控制单元被配置成控制信号生成单元使得所生成的信号至少在其信号频率方面是能够调节的。在该电子测量设备中使用至少一个接收单元来在时域中检索来自DUT的输出节点的信号。该电子测量设备包括信号生成单元和接收单元二者以分析DUT的行为和/或根据预定义的测试规范测试DUT。因此，在DUT的正常操作条件期间分析DUT。由本专利技术的测量设备分析的重要的DUT的行为参数例如为散射参数(缩写为S参数)。这些S参数为散射矩阵的元素且描述DUT在通过施加的电信号经历各种稳态刺激时的电行为。为了得到S参数，需要执行反射测量和系统误差校正。也可以得出传输参数而非S参数。电子测量设备优选地包括在共用的壳体内的信号生成单元和接收单元二者，因此信号生成单元的参数优选地由控制单元设置，并且那些参数优选地用于获得DUT的参数。使用一个单个的电子测量设备代替上文提及的包括外部信号源的测试装置，有利地使得更容易地且低损耗地将所施加的信号与所检索到的信号对准。知道所生成的信号的参数以及还检索来自DUT的输出节点的输出信号，允许分析DUT及其特定行为。信号生成单元生成至少在其信号频率方面可调节的信号。因此，可以针对所生成的信号的每个特定可调的信号频率获得DUT的频率响应特性。接收单元具有宽的输入带宽。这允许使用调制的信号和/或宽带信号，利用传统的矢量网络分析仪，这是不可能的。因此，至少一个接收单元是宽带接收单元且优选地被构造成示波器输入通道。这不同于已知的网络分析设备，在已知的网络分析设备中使用具有小带宽的输入节点，该输入节点高度依赖信号频率。利用该专利技术构思，优选地，那些DUT可以被分析，其包括低操作频率，优选地从DC到几百兆赫。在优选实施方式中，控制单元以逐步的方式调节信号频率。优选地，步宽是能够调节的。因此，贯穿DUT的频率范围的扫描是可行的，其中扫描范围从预定义的且预设的开始频率到预定义的且预设的停止频率。频率响应的准确度依赖于所生成的信号的可调信号频率的预定义的且预设的步宽。在优选实施方式中，所生成的信号为准单频信号。由于信号生成单元是电子测量设备的一部分且还利用控制单元来控制，因此特定生成的信号参数对于电子测量设备是已知的。因此，可以很容易地获得所检索到的信号和所生成的信号之间的比较，并且可以由电子测量设备提供后续计算。DUT的许多电气性质可以使用S参数来表示，S参数诸如增益、回波损耗、电压驻波比(缩写为VSWR)、电源抑制比(缩写为PSRR)、共模抑制比(缩写为CMRR)和/或相位参数。优选地在电子测量设备中针对每个调节的信号值计算那些性质。另外，可以从获得的频率响应得出截止频率、坡率和/或非线性参数。在优选实施方式中，信号生成单元为任意波形发生器。该任意波形发生器被构造成数字信号生成单元且使用存储在电子测量设备的存储部件中的ARB文件。那些ARB文件描述生成所施加的信号所需的幅度值、波形值、调制方案和频率值。在优选实施方式中，电子测量设备包括至少一个第二接收单元，其中，该第二接收单元检索来自DUT的输入节点的所施加的所生成的信号。第二接收单元为宽带第二接收单元且优选地被构造成示波器输入通道。使用第二接收单元检索来自DUT的输入节点的所施加的所生成的信号，允许将施加在DUT的输入节点处的信号与所检索到的来自DUT的输出节点的信号直接比较，而没有在使用探针来施加所生成的信号且在测量设备中内部地使用而非从DUT检索获得所施加的信号的情况下所施加的电缆损耗或其它失真的影响。在优选实施方式中，控制单元通过比较所生成的信号和所检索到的信号而分析DUT的行为。出于该目的，控制单元优选地包括计算单元，诸如专用集成电路或微处理器或信号处理器，以计算从DUT的输入信号和输出信号的比较得出的所需的DUT的参数。在优选实施方式中，高阻抗探针被施加至接收单元的输入节点，其中，高阻抗探针的阻抗高于DUT的输出节点的阻抗。该高阻抗探针允许测量来自DUT的对应信号，而不影响DUT的信号行为，诸如DUT的不想要的加载。在优选实施方式中，控制单元包括校正单元，该校正单元被配置成补偿接收单元和被测设备的输出节点之间的阻抗失配。在DUT包括不常见的终止阻抗(例如不同于50欧姆的值)的情况下，这可能是必需的。由于校正单元的校正因子是已知的，因此控制单元能够校正失配的值，从而获得DUT的行为。在替选实施方式中，DUT的终止与负载匹配。在优选实施方式中，控制单元包括校正单元，该校正单元被配置成补偿信号生成单元和被测设备的输入节点之间的阻抗失配。优选地，控制单元被配置成通过针对每个生成的可调信号值比较所生成的信号和所检索到的信号而计算增益值和/或相位值。因此，通过扫描可调的信号频率，针对DUT的操作频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子测量设备，包括：信号生成单元，所述信号生成单元被配置成生成施加至被测设备的输入节点的信号；控制单元，所述控制单元被配置成控制所述信号生成单元使得生成的所述信号至少在其信号频率方面是能够调节的；以及至少一个接收单元，其中，所述接收单元在时域中检索来自所述被测设备的输出节点的信号且具有宽带输入带宽。

【技术特征摘要】
2015.07.13 US 14/797,4761.一种电子测量设备，包括：信号生成单元，所述信号生成单元被配置成生成施加至被测设备的输入节点的信号；控制单元，所述控制单元被配置成控制所述信号生成单元使得生成的所述信号至少在其信号频率方面是能够调节的；以及至少一个接收单元，其中，所述接收单元在时域中检索来自所述被测设备的输出节点的信号且具有宽带输入带宽。2.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述控制单元以逐步的方式调节所述信号频率，尤其其中，步宽是能够调节的。3.根据权利要求1所述的测量设备，其中，生成的所述信号为单频信号。4.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述信号生成单元为任意波形发生器。5.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述电子测量设备包括至少一个第二接收单元，其中，所述第二接收单元检索来自所述被测设备的所述输入节点的所施加的生成的所述信号。6.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述控制单元通过比较生成的所述信号和检索到的所述信号而分析所述被测设备的行为。7.根据权利要求1所述的测量设备，其中，高阻抗探针被施加至所述接收单元的输入节点，其中，所述高阻抗探针的阻抗高于所述被测设备的所述输出节点的阻抗。8.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述控制单元包括校正单元，所述校正单元被配置成补偿所述接收单元和所述被测设备的所述输出节点之间的阻抗失配。9.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述控制单元包括校正单元，所述校正单元被配置成补偿所述信号生成单元和所述被测设备的所述输入节点之间的阻抗失配。10.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述控制单元被配置成通过针对每个生成的可调信号值比较生成的所述信号和检索到的所述信号而计算增益值和/或相位值。11.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述测量设备包括显示单元，所述显示单元用于显示生成的所述信号和/或检索到的所述信号和/或从所述控制单元得到的任何信号。12.根据权利要求11所述的测量设备，其中，所述显示单元被...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·贝尔，
申请(专利权)人：罗德施瓦兹两合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE