[發明專利]使用連續掃描頻率的系統頻率響應測試

有效

• 申請號: 201180053547.2
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN103201639A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: T·J·探戈
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明實施例通常涉及測試硬件系統的頻率響應，更具體地涉及使用連續掃描輸入信號提供被測系統的準確分析。

背景技術

測試濾波器的頻率響應是耗時的任務，特別是在濾波器中測試寬的頻率范圍時。在現有系統中，正弦波形發生器與被測濾波器聯接，并產生單音（即單頻率）測試信號。當正弦波形發生器將不同頻率的測試信號按一次一個的方式輸入到濾波器時，輸出信號被采集。當足夠數量不同頻率的信號被輸入和相關聯的輸出信號被采集后，可以測量濾波器的頻率響應。當必須在寬頻范圍內測試多個濾波器時，例如在生產-測試環境中，需要大量的測試時間以使多個不同頻率的測試信號循環通過每個濾波器。

除了需要長的測試時間之外，使用各個測試頻率會阻止濾波器頻率響應的精確表征。一般情況下，對應于濾波器響應中頻率小于通頻帶3dB的點的頻率被用于測量濾波器的帶寬。由于不知道產生的濾波器中實際的3dB點，因此為輸入正弦波選擇的頻率不會在準確的3dB點上提供測量。可能在3dB點以上和3dB以下的頻率輸入測試信號，這會使測試器插入3dB點，但不能提供3dB點的精確測量或識別。在一些濾波器中，例如陷波濾波器或通頻帶相當窄的濾波器，若輸入測試音的步長太大，則測試設備會丟失陷波或通頻帶中的響應，從而導致錯誤的濾波器通頻帶表征。現有方案一次只采集一個頻率并步進通過有限的頻率組以覆蓋整個頻帶。出現在測試頻率之間的很多分頻不能被測試。現有系統的測試時間相當長，而且只提供少量數據點。因此，現有測試系統提供的濾波器頻帶寬度測試的分辨率差。

發明內容

本發明實施例需要較少的測試時間，并有效提高了濾波器頻帶帶寬測試的分辨率。使用連續掃描頻率信號作為輸入測試信號。輸出信號被數字化，并使用快速傅立葉變換（FFT）方法計算頻率響應。旁路路徑提供了校準因子。用校準因子除測試數據以消除測試系統的影響，并獲得正確的系統響應。本文公開的方案只需要一個輸出信號采集，并連續覆蓋整個頻帶而不丟失測試頻率間的任意分頻。另外，測試時間只是現有系統的一小部分，但比之前的方法提供明顯更多的數據點。

附圖說明

圖1（現有技術）圖示了傳統單音測試系統的框圖；

圖2圖示了與本發明原理一致的實施啁啾頻率測試系統的實例實施例的框圖；

圖3圖示了通過線性頻率調制源產生啁啾波形輸入信號；

圖4圖示了圖3中的啁啾波形信號的頻域表示；

圖5圖示了被測系統的期望頻率響應；

圖6圖示了啁啾被測系統的期望頻率響應；

圖7圖示了被窗函數逐漸減弱的測試信號；

圖8圖示了測試信號在時域上逐漸減弱對頻率響應的影響；

圖9A圖示了通過校準路徑后時域中的測試波形；

圖9B圖示了從圖9A顯示的校準測量獲得的FFT數據；

圖10A圖示了通過被測系統后時域中的測試波形

圖10B圖示了由圖10A顯示的測量數據獲得的歸一化FFT數據1002；

圖11的流程圖說明了實施啁啾頻率測試系統的實例方法。

具體實施方式

圖1圖示了傳統單音測試系統100。正弦波發生器101與被測系統102的輸入聯接，其中的被測系統可以是例如，濾波器。數字轉換器103采集和數字化被測系統102的輸出，然后將其傳輸到快速傅立葉變換（FFT）電路104，該電路計算采集的輸出信號的離散傅立葉變換（DFT）。在系統100中，數字轉換器103對來自正弦波發生器101的每個頻率采集一次，FFT電路104為每個采集的信號產生一個DFT數據點。在所有的FFT數據中，只需要一個DFT數據點，這不能有效利用時間。由于實際權衡了長測試時間和低數據點，所以可能難以使用系統100測試窄頻帶濾波器，例如帶通或帶阻濾波器。測量窄頻帶濾波器的響應需要的數據點越多，測量時間越長。另外，正弦波發生器101產生分頻以準確測量所需點，例如3dB點，會比較困難。

圖2是根據其中一個實施例說明啁啾頻率測試系統200的框圖。正弦波發生器201與復用器（MUX）202聯接，該復用器選擇信號路徑，使其通過被測系統203，例如，可以是濾波器，或通過校準路徑204。被測系統203和校準路徑204的輸出由復用器205接收，然后將其路由到用于采集和數字化的數字轉換器206中，然后被其傳輸到FFT電路207中，FFT電路207計算采集的輸出信號的離散傅立葉變換（DFT）。從FFT207輸出的數據點可以存儲到存儲器208中和/或顯示在顯示器209上。