專(zhuān)利名稱(chēng)：使用連續(xù)掃描頻率的系統(tǒng)頻率響應(yīng)測(cè)試的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例通常涉及測(cè)試硬件系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，更具體地涉及使用連續(xù)掃描輸入信號(hào)提供被測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確分析。
背景技術(shù)：
測(cè)試濾波器的頻率響應(yīng)是耗時(shí)的任務(wù)，特別是在濾波器中測(cè)試寬的頻率范圍時(shí)。在現(xiàn)有系統(tǒng)中，正弦波形發(fā)生器與被測(cè)濾波器聯(lián)接，并產(chǎn)生單音(即單頻率)測(cè)試信號(hào)。當(dāng)正弦波形發(fā)生器將不同頻率的測(cè)試信號(hào)按一次一個(gè)的方式輸入到濾波器時(shí)，輸出信號(hào)被米集。當(dāng)足夠數(shù)量不同頻率的信號(hào)被輸入和相關(guān)聯(lián)的輸出信號(hào)被采集后，可以測(cè)量濾波器的頻率響應(yīng)。當(dāng)必須在寬頻范圍內(nèi)測(cè)試多個(gè)濾波器時(shí)，例如在生產(chǎn)-測(cè)試環(huán)境中，需要大量的測(cè)試時(shí)間以使多個(gè)不同頻率的測(cè)試信號(hào)循環(huán)通過(guò)每個(gè)濾波器。除了需要長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間之外，使用各個(gè)測(cè)試頻率會(huì)阻止濾波器頻率響應(yīng)的精確表征。一般情況下，對(duì)應(yīng)于濾波器響應(yīng)中頻率小于通頻帶3dB的點(diǎn)的頻率被用于測(cè)量濾波器的帶寬。由于不知道產(chǎn)生的濾波器中實(shí)際的3dB點(diǎn)，因此為輸入正弦波選擇的頻率不會(huì)在準(zhǔn)確的3dB點(diǎn)上提供測(cè)量?？赡茉?dB點(diǎn)以上和3dB以下的頻率輸入測(cè)試信號(hào)，這會(huì)使測(cè)試器插入3dB點(diǎn)，但不能提供3dB點(diǎn)的精確測(cè)量或識(shí)別。在一些濾波器中，例如陷波濾波器或通頻帶相當(dāng)窄的濾波器，若輸入測(cè)試音的步長(zhǎng)太大，則測(cè)試設(shè)備會(huì)丟失陷波或通頻帶中的響應(yīng)，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的濾波器通頻帶表征。現(xiàn)有方案一次只采集一個(gè)頻率并步進(jìn)通過(guò)有限的頻率組以覆蓋整個(gè)頻帶。出現(xiàn)在測(cè)試頻率之間的很多分頻不能被測(cè)試?，F(xiàn)有系統(tǒng)的測(cè)試時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，而且只提供少量數(shù)據(jù)點(diǎn)。因此，現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)提供的濾波器頻帶寬度測(cè)試的分辨率差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例需要較少的測(cè)試時(shí)間，并有效提高了濾波器頻帶帶寬測(cè)試的分辨率。使用連續(xù)掃描頻率信號(hào)作為輸入測(cè)試信號(hào)。輸出信號(hào)被數(shù)字化，并使用快速傅立葉變換(FFT)方法計(jì)算頻率響應(yīng)。旁路路徑提供了校準(zhǔn)因子。用校準(zhǔn)因子除測(cè)試數(shù)據(jù)以消除測(cè)試系統(tǒng)的影響，并獲得正確的系統(tǒng)響應(yīng)。本文公開(kāi)的方案只需要一個(gè)輸出信號(hào)采集，并連續(xù)覆蓋整個(gè)頻帶而不丟失測(cè)試頻率間的任意分頻。另外，測(cè)試時(shí)間只是現(xiàn)有系統(tǒng)的一小部分，但比之前的方法提供明顯更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)。


圖1 (現(xiàn)有技術(shù))圖示了傳統(tǒng)單音測(cè)試系統(tǒng)的框圖；圖2圖示了與本發(fā)明原理一致的實(shí)施啁啾頻率測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)例實(shí)施例的框圖；圖3圖示了通過(guò)線性頻率調(diào)制源產(chǎn)生啁啾波形輸入信號(hào)；圖4圖示了圖3中的啁啾波形信號(hào)的頻域表示；圖5圖示了被測(cè)系統(tǒng)的期望頻率響應(yīng)；
圖6圖示了啁啾被測(cè)系統(tǒng)的期望頻率響應(yīng)；圖7圖示了被窗函數(shù)逐漸減弱的測(cè)試信號(hào)；圖8圖示了測(cè)試信號(hào)在時(shí)域上逐漸減弱對(duì)頻率響應(yīng)的影響；圖9A圖示了通過(guò)校準(zhǔn)路徑后時(shí)域中的測(cè)試波形；圖9B圖示了從圖9A顯示的校準(zhǔn)測(cè)量獲得的FFT數(shù)據(jù)；圖1OA圖示了通過(guò)被測(cè)系統(tǒng)后時(shí)域中的測(cè)試波形圖1OB圖示了由圖1OA顯示的測(cè)量數(shù)據(jù)獲得的歸一化FFT數(shù)據(jù)1002 ；圖11的流程圖說(shuō)明了實(shí)施啁啾頻率測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)例方法。
具體實(shí)施例方式圖1圖示了傳統(tǒng)單音測(cè)試系統(tǒng)100。正弦波發(fā)生器101與被測(cè)系統(tǒng)102的輸入聯(lián)接，其中的被測(cè)系統(tǒng)可以是例如，濾波器。數(shù)字轉(zhuǎn)換器103采集和數(shù)字化被測(cè)系統(tǒng)102的輸出，然后將其傳輸?shù)娇焖俑盗⑷~變換(FFT)電路104，該電路計(jì)算采集的輸出信號(hào)的離散傅立葉變換(DFT)。在系統(tǒng)100中，數(shù)字轉(zhuǎn)換器103對(duì)來(lái)自正弦波發(fā)生器101的每個(gè)頻率采集一次，F(xiàn)FT電路104為每個(gè)采集的信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)DFT數(shù)據(jù)點(diǎn)。在所有的FFT數(shù)據(jù)中，只需要一個(gè)DFT數(shù)據(jù)點(diǎn)，這不能有效利用時(shí)間。由于實(shí)際權(quán)衡了長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間和低數(shù)據(jù)點(diǎn)，所以可能難以使用系統(tǒng)100測(cè)試窄頻帶濾波器，例如帶通或帶阻濾波器。測(cè)量窄頻帶濾波器的響應(yīng)需要的數(shù)據(jù)點(diǎn)越多，測(cè)量 時(shí)間越長(zhǎng)。另外，正弦波發(fā)生器101產(chǎn)生分頻以準(zhǔn)確測(cè)量所需點(diǎn)，例如3dB點(diǎn)，會(huì)比較困難。圖2是根據(jù)其中一個(gè)實(shí)施例說(shuō)明啁啾頻率測(cè)試系統(tǒng)200的框圖。正弦波發(fā)生器201與復(fù)用器(MUX) 202聯(lián)接，該復(fù)用器選擇信號(hào)路徑，使其通過(guò)被測(cè)系統(tǒng)203，例如，可以是濾波器，或通過(guò)校準(zhǔn)路徑204。被測(cè)系統(tǒng)203和校準(zhǔn)路徑204的輸出由復(fù)用器205接收，然后將其路由到用于采集和數(shù)字化的數(shù)字轉(zhuǎn)換器206中，然后被其傳輸?shù)紽FT電路207中，F(xiàn)FT電路207計(jì)算采集的輸出信號(hào)的離散傅立葉變換(DFT)。從FFT207輸出的數(shù)據(jù)點(diǎn)可以存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器208中和/或顯示在顯示器209上。系統(tǒng)200可以對(duì)所有數(shù)據(jù)點(diǎn)單獨(dú)采集和FFT變換。在系統(tǒng)200的實(shí)施例中，系統(tǒng)100中單音測(cè)試僅僅一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)所需的相同時(shí)間內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)四千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的測(cè)試。系統(tǒng)200中其他數(shù)據(jù)點(diǎn)的采集對(duì)總測(cè)試時(shí)間影響較小。系統(tǒng)200還為窄頻帶濾波器提供最佳測(cè)試臺(tái)，因?yàn)樗鼘?duì)全頻譜測(cè)試。校準(zhǔn)路徑204用于識(shí)別測(cè)試硬件和軟件造成的損失。當(dāng)損失被識(shí)別后，可以將其用于彌補(bǔ)硬件和軟件對(duì)被測(cè)系統(tǒng)203測(cè)量的影響。在一個(gè)實(shí)施例中，首先將來(lái)自啁啾發(fā)生器201的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)校準(zhǔn)路徑204。采集校準(zhǔn)路徑204的輸出作為基線。然后，將被測(cè)系統(tǒng)203接入到信號(hào)路徑，并輸入來(lái)自啁啾發(fā)生器201的信號(hào)數(shù)據(jù)。采集來(lái)自被測(cè)系統(tǒng)203的輸出數(shù)據(jù)，并用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)除輸出數(shù)據(jù)，獲得被測(cè)系統(tǒng)203的正確系統(tǒng)響應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用的輸入測(cè)試信號(hào)是線性掃描信號(hào)，例如方程I所定義的。該輸入信號(hào)可以是啁啾波形，例如圖3所示的波形300，該波形由線性頻率調(diào)制源產(chǎn)生。掃描信號(hào)在所定義的范圍內(nèi)從低頻到高頻連續(xù)變化。s{!) = '(/jsiiH./,/) +-Z1)^2 0<t<T⑴
其中，s (t)是輸出波形；w(t)是窗函數(shù)； \是初始頻率；f2是最終頻率；T是總掃描時(shí)間。波形300在時(shí)間O到T之間任意時(shí)間的瞬時(shí)頻率由方程2給定。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，其包括: 波形發(fā)生器，其被適配為產(chǎn)生啁啾頻率信號(hào)； 復(fù)用器，其被聯(lián)接到啁啾頻率發(fā)生器的輸出，所述復(fù)用器選擇性地路由所述啁啾頻率信號(hào)到被測(cè)系統(tǒng)或校準(zhǔn)路徑； 數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其接收來(lái)自所述被測(cè)系統(tǒng)的輸出或來(lái)自所述校準(zhǔn)路徑的輸出，所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生來(lái)自所述被測(cè)系統(tǒng)或來(lái)自所述校準(zhǔn)路徑的數(shù)據(jù)點(diǎn)；以及 快速傅立葉變換電路，其被適配為接收來(lái)自所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并計(jì)算所述數(shù)據(jù)點(diǎn)的離散傅立葉變換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述波形發(fā)生器包括窗電路，其被適配為逐漸減弱所述啁啾頻率信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述快速傅立葉變換電路還工作以存儲(chǔ)來(lái)自通過(guò)所述校準(zhǔn)路徑路由的信號(hào)在指定頻率范圍內(nèi)采集的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述快速傅立葉變換電路還工作以通過(guò)用所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)除來(lái)自路由通過(guò)所述被測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)在所述指定頻率范圍內(nèi)采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)以產(chǎn)生歸一化測(cè)試測(cè)量數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括將所述被測(cè)系統(tǒng)和所述校準(zhǔn)路徑聯(lián)接到所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器的第二復(fù)用器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括與所述快速傅立葉變換電路的輸出聯(lián)接的存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)和歸一化測(cè)試測(cè)量數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括與所述快速傅立葉變換電路的輸出聯(lián)接的顯示器，所述顯示器顯示校準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)或歸一化測(cè)試測(cè)量數(shù)據(jù)或二者給用戶。
8.一種方法，其包括: 使用波形發(fā)生器產(chǎn)生啁啾頻率信號(hào)； 選擇性路由所述啁啾頻率信號(hào)至校準(zhǔn)路徑或被測(cè)系統(tǒng)； 數(shù)字化來(lái)自所述校準(zhǔn)路徑的輸出信號(hào)以產(chǎn)生校準(zhǔn)數(shù)據(jù)； 生成所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的傅立葉變換以產(chǎn)生頻域校準(zhǔn)數(shù)據(jù)； 數(shù)字化來(lái)自所述被測(cè)系統(tǒng)的輸出信號(hào)以產(chǎn)生測(cè)量數(shù)據(jù)； 生成所述測(cè)量數(shù)據(jù)的傅立葉變換以產(chǎn)生頻域測(cè)量數(shù)據(jù)；以及 通過(guò)用所述頻域校準(zhǔn)數(shù)據(jù)除所述頻域測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生歸一化測(cè)量數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在所述校準(zhǔn)路徑或所述被測(cè)系統(tǒng)之前使用窗函數(shù)逐漸減弱所述啁啾頻率信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述啁啾頻率信號(hào)在前端或后端或兩端逐漸減尋層。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和所述測(cè)量數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所述歸一化測(cè)量數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括顯示所述歸一化測(cè)量數(shù)據(jù)給用戶。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括顯示所述校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和所述測(cè)量數(shù)據(jù)給用戶。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中使用復(fù)用器將所述啁啾頻率信號(hào)選擇性地路由到校準(zhǔn)路徑或被測(cè)系統(tǒng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括使用復(fù)用器聯(lián)接所述校準(zhǔn)路徑的輸出和所述被測(cè)系統(tǒng)的輸出。
17.—種方法,其包括: 生成逐漸減弱的啁啾測(cè)試信號(hào)，其具有由第一頻率和第二頻率限定的帶寬； 通過(guò)第一復(fù)用器路由所述測(cè)試信號(hào)至校準(zhǔn)路徑； 通過(guò)第二復(fù)用器聯(lián)接所述校準(zhǔn)路徑的輸出至數(shù)字轉(zhuǎn)換器； 數(shù)字化所述校準(zhǔn)路徑的輸出； 生成所述校準(zhǔn)路徑輸出的傅立葉變換； 通過(guò)所述第一復(fù)用器路由所述測(cè)試信號(hào)至測(cè)試系統(tǒng)； 通過(guò)所述第二復(fù)用器聯(lián)接所述測(cè)試系統(tǒng)的輸出至所述數(shù)字轉(zhuǎn)換器； 數(shù)字化所述測(cè)試系統(tǒng)的輸出； 生成所述測(cè)試系統(tǒng)輸出的傅立葉變換；以及 通過(guò)用所述校準(zhǔn)路徑輸出的傅立葉變換除所述測(cè)試系統(tǒng)輸出的傅立葉變換產(chǎn)生針對(duì)所述帶寬的所述測(cè)試系統(tǒng)的頻域表達(dá)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括使用Tukey窗函數(shù)逐漸減弱所述逐漸減弱的啁啾頻率信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所述測(cè)試系統(tǒng)的頻域表達(dá)。
全文摘要
一種系統(tǒng)和方法，其使用單一掃描頻率啁啾信號(hào)測(cè)量被測(cè)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。產(chǎn)生具有由第一和第二頻率限定的帶寬的逐漸減弱的啁啾測(cè)試信號(hào)(1101)。測(cè)試信號(hào)被路由到校準(zhǔn)路徑(1102)，并且校準(zhǔn)路徑的輸出被路由到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(1103)。校準(zhǔn)路徑的輸出被數(shù)字化(1104)，并產(chǎn)生校準(zhǔn)路徑輸出的傅立葉變換(1105)。然后，測(cè)試信號(hào)被路由到測(cè)試系統(tǒng)(1106)，并且測(cè)試系統(tǒng)的輸出被聯(lián)接到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(1107)。測(cè)試系統(tǒng)的輸出被數(shù)字化(1108)，并產(chǎn)生測(cè)試系統(tǒng)輸出的傅立葉變換(1109)。通過(guò)用校準(zhǔn)路徑輸出的傅立葉變換除測(cè)試系統(tǒng)輸出的傅立葉變換產(chǎn)生測(cè)試系統(tǒng)的歸一化頻域表示(1110)。
文檔編號(hào)G01R23/16GK103201639SQ201180053547
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者T·J·探戈 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司