包括数字化器和线性时间周期滤波器的测试和测量仪器制造技术

本发明专利技术公开包括数字化器和线性时间周期滤波器的测试和测量仪器。一种测试和测量仪器，包括：分离器，其被配置成将具有特定带宽的输入信号分离成多个分离信号，每个分离信号大体上包括输入信号的整个带宽；多个谐波混合器，每个谐波混合器被配置成将多个分离信号中的相关联的分离信号与相关联的谐波信号混合以生成相关联的混合信号；多个数字化器，每个数字化器被配置成对多个谐波混合器中的相关联的谐波混合器的混合信号进行数字化；以及线性时间周期滤波器，其被配置成从数字化器中的每个接收经数字化的混合信号并且输出时间交织信号。与谐波混合器相关联的至少一个谐波信号的一次谐波与数字化器中的至少一个的抽样率不同。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测试和测量仪器并且更特别地涉及包括一个或多个异步时间交织数字化器的测试和测量仪器，其使用谐波混合用于减小噪声。
技术介绍
诸如数字示波器之类的测试和测量仪器的可用带宽可以由被用来对输入信号进行数字化的模拟到数字转换器（ADC）限制。ADC的可用带宽可以被限制到ADC的最大抽样率的一半或模拟带宽中的较小者。已经开发了各种技术来利用现有的ADC对较高的带宽信号进行数字化。例如，同步时间交织可以被用来实现有效的较高的抽样率。多个ADC可以在单个抽样周期内的时间上对输入信号偏置进行抽样。经数字化的输出可以被组合到一起用于有效地倍增的抽样率。然而，如果ADC的模拟带宽变成限制因素，则需要诸如多路交织跟踪和保持放大器之类的高带宽前端来实现较高的带宽。常规的基于跟踪和保持放大器的时间交织系统使以与ADC通道带宽类似的或比ADC通道带宽更缓慢的抽样率对跟踪和保持放大器计时，以便ADC将具有充分的时间稳定到保持值。ADC被与跟踪和保持放大器同步地计时以用数字计算方法（digitally）捕捉每个保持值。对跟踪和保持放大器的这样的限制又限制ADC抽样率。而且，为了满足奈奎斯特抽样定理，ADC抽样率被降低到低于ADC通道的带宽的两倍。作为结果，需要许多时间交织ADC通道来实现期望的性能。随着ADC通道的数量增加，系统的总成本和复杂性也增加。例如，前端芯片现在必须驱动更多的ADC通道，包括附加的ADC电路、计时电路等，以使总的净抽样率合乎适当的值。芯片的大小和复杂性还导致较长的通信路径，并且因此导致寄生电容、电磁噪声、设计困难等等的增加。在另一技术中，输入信号的子带可以被下转换到可以穿过较低的抽样率ADC的频率范围。换言之，宽输入带宽可以被分离成多个较低带宽ADC通道。在数字化之后，子带可以被用数字计算方法上转换到相应的原始频率范围并且被组合成输入信号的表示。该技术的一个显著缺点是在对任意输入信号（其频率内容可以被路由到仅一个ADC通道）数字化时的固有噪声损失（penalty）。被重组的输出将包含来自仅一个ADC的信号能量，但包含来自所有ADC的噪声能量，从而使信噪比（SNR）降级。因此，保持需要如下的改进的设备和方法：用于在异步时间交织架构中对通过所有ADC通道的任何频率输入信号数字化，从而避免噪声损失。2014年6月3日发布的标题为TESTANDMEASUREMENTINSTRUMENTINCLUDINGASYNCHRONOUSTIME-INTERLEAVEDDIGITIZERUSINGHARMONICMIXING的美国专利号8,742,749（其被通过引用以其整体并入本文中）讨论关于用来在信号已经被分离和处理之后重构所述信号的重构算法的异步时间交织系统。
技术实现思路
公开的技术的实施例涉及测试和测量仪器，其包括：分离器，其被配置成将具有特定带宽的输入信号分离成多个分离信号，每个分离信号大体上包括输入信号的整个带宽；多个谐波混合器，每个谐波混合器被配置成将多个分离信号中的相关联的分离信号与相关联的谐波信号混合以生成相关联的混合信号；多个数字化器，每个数字化器被配置成对多个谐波混合器中的相关联的谐波混合器的混合信号进行数字化；以及线性时间周期滤波器，其被配置成从数字化器中的每个接收经数字化的混合信号并且输出时间交织信号。与谐波混合器相关联的至少一个谐波信号的一次谐波与数字化器中的至少一个的有效抽样率不同。公开的技术的实施例还涉及一种方法，其包括：将具有特定带宽的输入信号分离成多个分离信号，每个分离信号大体上包括输入信号的整个带宽；将每个分离信号与相关联的谐波信号混合以生成相关联的混合信号；对每个混合信号进行数字化；在线性时间周期滤波器处从数字化器中的每个接收经数字化的混合信号；以及从线性时间周期滤波器输出时间交织信号。与谐波混合器相关联的至少一个谐波信号的一次谐波与数字化器中的至少一个的抽样率不同。附图说明图1是针对使用谐波混合的测试和测量仪器的ADC系统的框图。图2是根据公开的技术的某些实施例的针对使用谐波混合的测试和测量仪器的ADC系统的框图。具体实施方式图1是针对使用谐波混合的测试和测量仪器的ADC系统的框图。在该实施例中，仪器包括分离器10，其被配置成将具有特定频谱的输入信号12分离成多个分离信号14和16，每个分离信号大体上包括输入信号12的整个谱。分离器10可以是可以将输入信号12分离成多个信号的任何种类的电路。例如，分离器10可以是电阻分压器。因此，输入信号12的大体上所有频率分量可以存在于每个分离信号14和16中。然而，取决于路径的数量、使用的谐波信号等，针对分离器10的各种分离信号的频率响应可以不同。分离信号14和16分别是谐波混合器18和24的输入。谐波混合器18被配置成将分离信号14与谐波信号20混合以生成混合信号22。类似地，谐波混合器24被配置成将分离信号16与谐波信号26混合以生成混合信号28。如本文中使用的那样，谐波混合器是被配置成将信号与多个谐波混合的设备。尽管已经与谐波混合有关描述了相乘（multiplication）和/或混合，但是具有使信号与多个谐波相乘的效果的设备可以被用作谐波混合器。数字化器30被配置成对混合信号22进行数字化。类似地，数字化器32被配置成对混合信号28进行数字化。数字化器30和32可以是任何种类的数字化器。尽管未被图示，但是每个数字化器30和32可以按需具有前置放大器、滤波器、衰减器和其他模拟电路。因此，被输入到数字化器30的混合信号22例如可以在数字化之前被放大、衰减或否则滤波。数字化器30和32被配置成以有效的抽样率操作。有效的抽样率是允许数字化器30和32对信号22和28进行充分地数字化的速率，并且可以被选择例如以优化在信号22和28内的感兴趣的频带内的信噪比。在某些实施例中，数字化器30可以包括单个模拟到数字转换器（ADC）。然而，在其他实施例中，数字化器30可以包括多个以较低抽样率操作的交织的ADC以实现较高的有效抽样率。谐波信号20和26中的至少一个的一次谐波与数字化器30和32中的至少一个的有效抽样率不同。在某些实施例中，谐波信号的一次谐波不需要是数字化器中的至少一个的有效抽样率的整数倍或几分之一。换言之，在某些实施例中，与谐波混合器相关联的谐波信号的一次谐波不是数字化器中的至少一个的有效抽样率的整数倍或几分之一。应理解，输入信号12的所有带通过所有路径。换言之，当多于一个通道被组合用于处理单个输入信号12时，每个通道或路径大体上接收输入信号12的整个带宽。因为输入信号12被传送通过所有数字化器，所以信噪比被显著提高。滤波器36可以被配置成对来自数字化器30的经数字化的混合信号34滤波。类似地，滤波器42可以被配置成对来自数字化器32的混合信号40滤波。滤波器36和42可以是例如均衡和内插滤波器。谐波混合器46和52被配置成将经滤波的混合信号38和44分别与谐波信号48和54混合。在某些实施例中，谐波信号48和54可以与对应的谐波信号20和26在频率和相位上大体上类似。虽然谐波信号20和26是模拟信号，并且谐波信号48和54是数字信号，但是针对这些谐波信号的缩放因子可以与彼此相同或类似。输出信号50和56被称为再混合信号50本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测试和测量仪器，包括：分离器，其被配置成将具有特定带宽的输入信号分离成多个分离信号，每个分离信号大体上包括输入信号的整个带宽；多个谐波混合器，每个谐波混合器被配置成将多个分离信号中的相关联的分离信号与相关联的谐波信号混合以生成相关联的混合信号；多个数字化器，每个数字化器被配置成对多个谐波混合器中的相关联的谐波混合器的混合信号进行数字化；以及线性时间周期滤波器，其被配置成从数字化器中的每个接收经数字化的混合信号并且输出时间交织信号，其中与谐波混合器相关联的至少一个谐波信号的一次谐波与数字化器中的至少一个的抽样率不同。

【技术特征摘要】
2015.09.11 US 14/8519371.一种测试和测量仪器，包括：分离器，其被配置成将具有特定带宽的输入信号分离成多个分离信号，每个分离信号大体上包括输入信号的整个带宽；多个谐波混合器，每个谐波混合器被配置成将多个分离信号中的相关联的分离信号与相关联的谐波信号混合以生成相关联的混合信号；多个数字化器，每个数字化器被配置成对多个谐波混合器中的相关联的谐波混合器的混合信号进行数字化；以及线性时间周期滤波器，其被配置成从数字化器中的每个接收经数字化的混合信号并且输出时间交织信号，其中与谐波混合器相关联的至少一个谐波信号的一次谐波与数字化器中的至少一个的抽样率不同。2.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，其中线性时间周期滤波器是至少两个线性时间周期滤波器的卷积。3.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，其中线性时间周期滤波器被配置成对经数字化的混合信号中的每个进行均衡。4.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，其中线性时间周期滤波器被配置成对经数字化的混合信号中的每个进行内插。5.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，其中线性时间周期滤波器被配置成将来自数字化器中的每个的经数字化的混合信号与相关联的谐波信号混合。6.根据权利要求1所述的测试和测量仪器，其中线性时间周期滤波器被配置成将经数字化的混合信号中的每个组合成组合信号。7.根据权利要求6所述的测试和测量仪器，其中线性时...

【专利技术属性】
技术研发人员：DG克尼林，
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