[發明專利]用于補償任意波形發生器的頻率特性的方法

無效

• 申請號: 201110141765.3
• 申請日: 2011-04-15
• 公開（公告）號: CN102291140A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: R·薩凱
• 申請（專利權）人: 特克特朗尼克公司
• 主分類號: H03M1/06
• 分類號: H03M1/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;王忠忠

技術領域

本發明涉及一種用于補償任意波形發生器的頻率特性的方法，所述任意波形發生器通過使用數模轉換器將儲存在存儲器中的數字波形數據轉換成模擬信號而產生模擬信號。

背景技術

在測試各種類型的模擬電子電路時，將適用于這種測試的參考模擬信號施加至待測模擬電路。任意波形發生器是一種用于產生參考模擬信號的最佳的測量儀器。圖1示出了常規任意波形發生器10的簡化方框圖。使用者通過使用任意波形發生器、個人電腦、工作站等在波形創建軟件的控制下創建表示期望的任意波形的數字波形數據。創建的數字波形數據是表示幅度值比對時間的時域數據。波形數據儲存在波形數字存儲器12中。在波形存儲器12中，波形數據的幅度值儲存在帶有與時間對應的地址位置的存儲器12中的地址位置。數字波形數據從波形存儲器12中與由具有頻率fs的時鐘發生器14產生的時鐘信號同步地讀出。數字波形數據通過數模轉換器(DAC)16與時鐘信號同步地轉換成模擬信號。頻率fs與模擬信號的采樣頻率對應。為了產生具有期望的帶寬和幅度的模擬輸出信號，在輸出電路18中通過重構濾波器(通常是低通濾波器)、放大器、衰減器等對轉換的模擬信號進行處理。在下面的描述中，將數模轉換器16內的模擬輸出電路看作是輸出電路18的一部分。盡管圖1沒有示出用于接收數字波形數據的接口電路以及用于控制波形存儲器12的寫/讀操作的控制電路，但是這些電路可以由常規接口及常規控制電路比如微處理器系統等來實現。

半導體技術中的最新進展允許了發展具有超過10GS/s的采樣速度的超高速任意波形發生器，其無需上轉換就可以直接產生寬帶微波信號。任意波形發生器的頻率特性取決于數模轉換器的數學“sinc(辛克)”頻率特性以及從數模轉換器16內的模擬輸出電路到任意波形發生器的輸出端子的信號路徑的頻率特性。這些頻率特性的非線性導致了任意波形發生器的不平坦的頻率響應。因此，為了產生具有期望的頻率特性的寬帶信號，需要一些頻率補償。

通常的數模轉換器產生階梯波形作為模擬輸出信號。該輸出類型被稱為零階保持，且其頻率特性可以通過使用sinc或者sin(x)/x來表示。該sinc特性具有如下的幅度和相位特性：

sinc(f)＝[(sin(πf/fs))/(πf/fs)]e^-jπf/fs

其中，“f”表示輸出頻率，而“fs”表示模擬信號的采樣頻率。在sinc特性中，DC處的值為一而在頻率fs的整數倍處的值為零。sinc特性對所有僅取決于采樣頻率的任意波形發生器是共同的，并且可以通過使用數學計算來確定。另一方面，實際電路中的任意波形發生器的頻率特性是從數模轉換器16內的模擬輸出電路至任意波形發生器的輸出端子的信號路徑的頻率特性，也就是輸出電路18的頻率特性。輸出電路18的頻率特性不受sinc特性采樣頻率的影響。然而，輸出電路18的頻率特性在每個任意波形發生器中都不同，因為頻率特性由該電路的設計和布局確定。

任意波形發生器的頻率特性將通過參考圖2到5以及圖7到9中示出的頻率特性圖進行進一步的描述。假設來自波形存儲器12的數字波形數據的頻率特性如圖2所示是平坦的，并且數模轉換器16是具有無限帶寬的理想轉換器。這種情況下，數模轉換器16的頻率特性是如圖3所示的sinc函數。進一步，假設輸出電路18具有如圖4所示的頻率特性，其中輸出電路18包括數模轉換器16內的模擬輸出電路、濾波器、放大器、衰減器、連接器等等。來自任意波形發生器的輸出模擬信號的頻率特性是任意波形發生器的總頻率特性的函數。該總頻率特性通過將輸入波形數據(圖2)、數模轉換器16(圖3中示出的sinc特性)以及輸出電路18(圖4的頻率特性)的頻率特性相乘來確定。因此，總頻率特性如圖5所示的那樣不是平坦的。在下文中將描述的圖2到5以及圖7到9中，橫軸表示時間而縱軸表示模擬或數字幅度。應當注意的是，圖2說明了數字輸入數據以及模擬輸出數據二者的特性。

圖6示出了用于使得任意波形發生器的總頻率特性平坦的頻率補償的常規技術。在該示例中，將補償數字濾波器20插入在波形存儲器12(未示出)以及數模轉換器(DAC)16之間。數字濾波器20具有補償如圖7所示的數模轉換器16的sinc特性的頻率特性。即使采樣頻率fs是可變的，也不需要修改數字濾波器20的配置。數字濾波器20也可以提供對輸出電路18的頻率特性的補償。然后通過將輸入波形數據(圖2)、數字濾波器20(圖7)、數模轉換器16(圖3的sinc特性)以及輸出電路18(圖4中示出的頻率特性)的頻率特性相乘來確定任意波形發生器的總頻率特性。如圖2所示，所得到的總頻率特性是平坦的。