用于信号源的分离频带信号路径制造技术

本公开涉及用于宽带信号源的信号路径，更具体地，涉及可以生成跨越从稳态到非常高的频率的信号的信号路径。一种信号发生器设备，包括：数字信号波形发生器，用于产生数字信号波形；第一频带信号路径，具有用于接收数字信号波形并且通过数字信号波形的第一频带分量的第一频带滤波器，和用于接收数字信号波形的第一频带分量并且产生第一频带模拟信号的第一数模转换器；第二频带信号路径，具有用于接收数字信号波形并且通过数字信号波形的第二频带分量的第二频带滤波器，用于接收数字信号波形的第二频带分量并且产生第二频带模拟信号的第二数模转换器；以及组合元件，用于组合第一频带模拟信号和第二频带模拟信号以产生宽带模拟信号。一种生成宽带模拟信号的方法，包括：生成数字波形；将数字波形分离成至少第一频带信号和第二频带信号；将第一频带信号转换成第一频带模拟信号；将第二频带信号转换成第二频带模拟信号；以及将第一频带模拟信号与第二频带模拟信号进行组合以产生宽带模拟信号。

【技术实现步骤摘要】
用于信号源的分离频带信号路径相关申请的交叉引用本申请要求于2018年12月31日提交的美国临时专利申请No.62/787,212的权益，该美国临时专利申请的内容被特此通过引用合并。
本公开涉及用于宽带信号源的信号路径，更具体地，涉及可以生成跨越从稳态到非常高的频率的信号的信号路径。
技术介绍
宽带信号源生成具有跨越从DC和低频到非常高的频率的频谱内容的信号。诸如外围组件快速接口（PCIe）和以太网之类的高速串行标准随着标准的每次迭代要求更高的频率。设计可以跨越全频率范围的信号路径组件（如数模转换器（DAC）和放大器）呈现出许多挑战。针对高频处的性能进行优化的组件在低频处可能不具有最佳特性，并且将在DC和低频处支持宽动态范围的元件扩展为也支持高带宽可能是具有挑战性的。所公开的装置和方法的实施例解决了现有技术中的缺点。附图说明图1图示了具有分离信号路径的设备的实施例；图2图示了滤波器响应的实施例；图3图示了滤波器响应的实施例；图4至图7图示了无源组合元件的实施例；图8图示了使用模式存储器的分离路径的实施例。具体实施方式如这里所描述的，实施例针对用于信号发生器的分离的信号路径。数字宽带信号发生器生成宽带信号。如这里使用的，术语“宽带”意指跨越从稳态或者DC信号到非常高的频率（诸如千兆赫兹范围中的频率）的信号。实施例在诸如低频带和高频带的至少两个频带之间分离信号，其中低频带和高频带之间的差异取决于正在据其生成信号的应用。系统可以包括多于一个频带。在低频带的情况下，低频带将包括DC信号以及较低频信号的一些扩展。高频带将包括与低频带中的信号相比更高频率的那些信号。该系统可以包括多于两个频带。这里的讨论将在低频带和高频带的方面来讨论频带，但是没有将频带限制于该特定实现的意图，并且也不应当暗示限制。将信号划分为低频和高频信号允许针对每个信号范围来优化组件的设计。例如，高频信号路径中的组件可以针对在较高频率和带宽处的AC操作进行优化，并且低频信号路径中的组件可以针对低频和DC信号分量进行优化。图1示出了信号发生器设备10。如这里使用的，术语“设备”意指包含必要元件的封装。设备可以以许多不同的方式进行配置。例如，图1的所有元件可以被包含在一个数字信号处理器上。可替换地，除了信号发生器12和低频数模（DAC）转换器22之外，图1的所有元件都可以被包含在一个数字信号处理器上。这些组件可以被包括在封装中，但是不是同一集成电路（诸如ASIC或DSP）的一部分。类似地，该设备可以至少部分地实现为专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）等。信号发生器12通常将包括数字信号波形源。可选的信道校正滤波器14可以使信号平滑，以补偿对于高频和低频信号路径而言共同的信号路径组件的特性。低频和高频路径中可以存在其他信道校正滤波器。这些滤波器可以补偿信号路径组件的特性，所述特性包括在高频信号路径、低频信号路径、通过信号源输出的共同输出信号、以及在信号源输出之后的信道的想要的发射器均衡响应中。然后，最初生成的信号被分离成两个信号路径，每个路径具有确定的频率范围。在图1中，低通滤波器16将所生成的信号的低频分量分开，以允许低频路径在信号的低频部分上操作。这还可以牵涉抽取滤波器18，抽取滤波器18对信号进行下采样，以使低频DAC22的采样率与带宽匹配。可以通过丢弃样本以达到针对低频DAC22的想要的采样率来在低通滤波器16中实现抽取滤波器18。其他组件，诸如另一个可选的信道校正滤波器20，也可以在低频信号路径中。低频DAC22然后将信号的低频分量转换成低频模拟信号。这将最终在组合元件40处与高频模拟信号组合，并且然后被提供给输出引脚或者连接器42。低频路径可以包括其他组件，诸如可选放大器24。与低频路径类似，高频路径具有将高频信号分量分开出来的高通滤波器26。该路径还可以包含可选的信道校正滤波器30。高频DAC32以覆盖高频DAC的频率范围所需的采样率将数字信号转换成高频模拟信号。所得出的高频模拟信号然后将在组合元件40处与低频模拟信号组合。高频路径还可以包括可选的放大器34。以这种方式，可以针对信号的较窄频带优化每个路径，而不是试图开发必须覆盖宽带范围中的整个频率范围的组件。例如，可以针对包括DC信号的低频信号来优化低频路径和低频路径中的组件，并且可以针对高带宽处的AC信号来优化高频路径和高频路径中的组件。组合元件40的选择可以取决于滤波器16、26的设计。例如，低通滤波器16和高通滤波器26可以被设计成具有如图2中所示出的滤波器响应。低通滤波器响应44和高通滤波器响应46重叠。交叉频率48成为参考点，这是因为52和54处的截止转变必须与交叉频率具有特定的“距离”，以便不影响聚合的输出频率响应。此外，这些响应被设计为总和为1，如中那样。这消除了对于用以补偿这两个频带之间的转变的任何进一步的均衡或者模拟滤波的需要。对于这种情况，低通滤波器和高通滤波器这两者在频带之间的交叉频率处将具有-6dB的衰减。相比之下，图3具有与图2的响应相比非常不同地成形的滤波器响应。在图3中，滤波器具有更宽得多的交叉区域。在该实施例的情况下，频带之间存在更多的重叠，并且组合元件或者其他模拟信号路径组件将需要减小低频带和高频带中的频率范围，使得在频带之间的转变中，输出在交叉区域中将具有平滑响应。图4至图7示出了不同类型的组合元件40：双工器（图4）；T型偏置器（图5）；和两个不同的电阻式组合器（图6和图7）。低通滤波器16和高通滤波器26通常将在上面提到的数字信号处理器（DSP）中实现。在低频信号路径和/或高频信号路径中，还可以存在与DSP低通滤波器和DSP高通滤波器结合使用的模拟滤波器。图4示出了双工器60的实施例。双工器60具有内部低通滤波器62和内部高通滤波器64。它在高通滤波器62处接收高频模拟信号63，并且在低通滤波器64处接收低频模拟信号65。这两个滤波信号然后被发送到共同连接点42。在该实例中，滤波器将具有诸如在图3中所示出的针对DSP滤波器的响应，并且双工器模拟滤波器应当被匹配为总和为1，在频带之间的交叉频率处具有-6dB衰减。组合元件40的双工器类型并不严格要求是DSP滤波器，但是具有它们是有优点的，包括：使用DSP低通滤波器来执行抽取以减小低频带的采样率，从而允许使用较低采样率的DAC；以及DSP高通滤波器避免了高采样率DAC中的低频内容，并且允许针对输出性能相对于电迁移、噪声和其他考虑来优化设计。图5示出了T型偏置器，分立式模拟LC滤波器的一个示例，其由连接到高频（HF）模拟信号的电容器66和连接到低频（LF）模拟信号的电感器68构成。该组合器通常会使用具有类似于图2的响应的DSP低通和高通滤波器。在图6中，组合元件40包括电阻器70、72和74的电阻器网络。图7示出了组合元件40，这里将其称为电阻式电桥混合部，包括电阻器76、78和80。端口P1将是输出端口（诸如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信号发生器设备，包括：/n数字信号波形发生器，用于产生数字信号波形；/n第一频带信号路径，包括：/n第一频带滤波器，用于接收所述数字信号波形并且通过所述数字信号波形的第一频带分量；以及/n第一数模转换器，用于接收所述数字信号波形的第一频带分量并且产生第一频带模拟信号；/n第二频带信号路径，包括：/n第二频带滤波器，用于接收所述数字信号波形并且通过所述数字信号波形的第二频带分量；以及/n第二数模转换器，用于接收所述数字信号波形的第二频带分量并且产生第二频带模拟信号；以及/n组合元件，用于组合所述第一频带模拟信号和所述第二频带模拟信号以产生宽带模拟信号。/n

【技术特征摘要】
20181231 US 62/787212;20190930 US 16/5885801.一种信号发生器设备，包括：
数字信号波形发生器，用于产生数字信号波形；
第一频带信号路径，包括：
第一频带滤波器，用于接收所述数字信号波形并且通过所述数字信号波形的第一频带分量；以及
第一数模转换器，用于接收所述数字信号波形的第一频带分量并且产生第一频带模拟信号；
第二频带信号路径，包括：
第二频带滤波器，用于接收所述数字信号波形并且通过所述数字信号波形的第二频带分量；以及
第二数模转换器，用于接收所述数字信号波形的第二频带分量并且产生第二频带模拟信号；以及
组合元件，用于组合所述第一频带模拟信号和所述第二频带模拟信号以产生宽带模拟信号。


2.如权利要求1中所述的信号发生器设备，进一步包括在数字信号波形发生器与第一频带信号路径和第二频带信号路径之间的全频带校正滤波器。


3.如权利要求1中所述的信号发生器设备，进一步包括在第一频带滤波器和第一数模转换器之间的第一频带信道校正滤波器。


4.如权利要求1中所述的信号发生器设备，进一步包括在第二频带滤波器和第二数模转换器之间的第二频带信道校正滤波器。


5.如权利要求1中所述的信号发生器设备，其中第一频带滤波器和第二频带滤波器具有在数字信号处理器中实现的重叠通带，并且组合元件包括双工器。


6.如权利要求1中所述的信号发生器设备，其中第一频带滤波器和第二频带滤波器包括数字信号处理器中具有总和响应为1的匹配滤波器，并且组合元件包括分立式模拟滤波器。


7.如权利要求1中所述的信号发生器，其中第一频带滤波器和第二频带滤波器包括数字信号处理器中具有总和响应为1的匹配滤波器，并且组合元件包括T型偏置器。


8.如权利要求1中所述的信号发生器，其中，第一频带滤波器和第二频带滤波器包括数字信号处理器中具有总和响应为1的匹配滤波器，并且组合元件包括电阻式组合器或者电桥。

【专利技术属性】
技术研发人员：GA马丁，
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