專利名稱：用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的多頻帶放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)試和測(cè)量?jī)x器，更具體地，涉及用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的多頻帶放大器。
背景技術(shù)：
多年來，高質(zhì)量的音頻放大器系統(tǒng)一直與多頻帶放大器結(jié)構(gòu)一起工作。這種現(xiàn)象的一個(gè)主要原因是，難以設(shè)計(jì)能覆蓋整個(gè)音頻頻帶的單個(gè)的揚(yáng)聲器。因此，可以使用不同的揚(yáng)聲器來覆蓋音頻頻譜的每一部分。然而，與單個(gè)大功率放大器相比，采用這種結(jié)構(gòu)還能獲得其他好處，例如，使用多個(gè)功耗較小的放大器來實(shí)現(xiàn)相同的整體輸出，系統(tǒng)可獲得更多的動(dòng)態(tài)余量(headroom)。在更高的功率級(jí)上，因?yàn)樵诿總€(gè)放大的通道中各頻帶彼此分隔，導(dǎo)致內(nèi)調(diào)制失真有所減少，因而這些類型的系統(tǒng)發(fā)聲更為純凈。
在輸入為寬頻帶信號(hào)時(shí)，測(cè)試和測(cè)量?jī)x器也受到類似問題的影響。例如，在示波器中，制造寬頻帶前置放大器的一個(gè)難點(diǎn)是，需要在前置放大器和輸入信號(hào)之間設(shè)置衰減器。帶寬越寬，便越難在示波器的輸入端維持良好的回波損耗。結(jié)果，在期望的帶寬內(nèi)，通常不能實(shí)現(xiàn)50歐姆的匹配電阻，從而使信號(hào)質(zhì)量變差。
因此，仍然需要用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的改進(jìn)的多頻帶放大器。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)實(shí)施例包括用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的多頻帶放大器，該放大器包括將輸入信號(hào)拆分成拆分信號(hào)(split signal)的分解器(splitter)、放大器，以及組合和數(shù)字化放大的信號(hào)來形成數(shù)字化信號(hào)的裝置。將每個(gè)放大器配置成在一個(gè)放大器通頻帶內(nèi)放大相關(guān)的拆分信號(hào)。至少一個(gè)放大器的放大器通頻帶不同于另一個(gè)放大器的放大器通頻帶。
另一個(gè)實(shí)施例包括測(cè)試和測(cè)量?jī)x器，如數(shù)字示波器或數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該儀器包括用于接收輸入信號(hào)的信號(hào)輸入端、用于顯示數(shù)字化波形的裝置、用于將輸入信號(hào)拆分成拆分信號(hào)的裝置、用于放大拆分信號(hào)的裝置和用于將放大的拆分信號(hào)組合成數(shù)字化波形的裝置。每個(gè)拆分信號(hào)在一個(gè)放大的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行放大，其中，至少一個(gè)拆分信號(hào)的放大頻率范圍不同于另一個(gè)拆分信號(hào)的放大頻率范圍。
另一個(gè)實(shí)施例包括數(shù)字化信號(hào)的方法，該方法包括將信號(hào)拆分成拆分信號(hào)、在相關(guān)的頻率范圍內(nèi)將每個(gè)拆分信號(hào)放大成放大的信號(hào)和將放大的信號(hào)組合成數(shù)字化信號(hào)。與至少一個(gè)拆分信號(hào)相關(guān)的頻率范圍不同于與另一個(gè)拆分信號(hào)相關(guān)的頻率范圍。


圖1是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的多頻帶放大器的框圖；圖2是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的具有多個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器的多頻帶放大器的框圖；圖3是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的均衡多頻帶放大器的框圖；圖4是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的具有衰減器的多頻帶放大器的框圖；圖5是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的具有開關(guān)的多頻帶放大器的框圖；
圖6是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的具有濾波器的多頻帶放大器的框圖；圖7是一種為測(cè)試和測(cè)量?jī)x器將信號(hào)數(shù)字化的方法的流程圖；圖8是組合放大的信號(hào)的流程圖；圖9是另一個(gè)組合放大的信號(hào)的流程圖；和圖10是流程圖，它示出了使用頻率響應(yīng)均衡來為測(cè)試和測(cè)量?jī)x器將信號(hào)數(shù)字化的方法。
具體實(shí)施例方式
圖1是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的多頻帶放大器的框圖。該多頻帶放大器包括分解器10、多個(gè)放大器16、用于進(jìn)行組合和數(shù)字化的裝置19和顯示器25。
分解器10將輸入信號(hào)拆分成多個(gè)拆分信號(hào)14。分解器10可以是多通道功率分配器。多通道功率分配器的一個(gè)實(shí)例是電阻性功率分配器或電阻性功率分割器。電阻性功率分配器的優(yōu)點(diǎn)是，在較寬的帶寬內(nèi)，可以在分解器10的輸入端提供良好的50歐姆的輸入阻抗。此外，因?yàn)殡娮栊怨β史峙淦鞯墓逃泄牡木壒剩蚨?，分解器的輸入和輸出在一定程度上相互隔離。該隔離的數(shù)量取決于輸出的數(shù)目和輸出的拆分比。該隔離減少了連接到分解器的輸出的任何部件的任何不良輸入阻抗的影響。
盡管圖1示出了三個(gè)拆分信號(hào)14，但是，并沒有將來自分配器12的拆分信號(hào)14的數(shù)目限于任何具體的數(shù)目。拆分信號(hào)14的數(shù)目可以是大于1的任意整數(shù)。
此外，各拆分信號(hào)14的幅值不必相等。例如，與不同拆分信號(hào)14相關(guān)的放大器16可具有不同增益。結(jié)果，各拆分信號(hào)14的相對(duì)衰減可以不同，以補(bǔ)償各放大器16之間在增益方面的差異。
另外，分解器可以是多頻帶分頻濾波器。這樣的多頻帶分頻濾波器可將占據(jù)不同頻率范圍的輸入信號(hào)12的能量引導(dǎo)到分解器的不同輸出。例如，低于10GHz的頻率可在分解器10上的第一輸出處進(jìn)行輸出，而高于10GHz的頻率可在分解器10上的第二輸出處進(jìn)行輸出。使用這樣的多頻帶分頻濾波器的優(yōu)點(diǎn)是，可以限制提供給每個(gè)放大器16的帶外信號(hào)能量。限制輸入到放大器16的頻譜的后果是，放大器16將產(chǎn)生更少的內(nèi)調(diào)制失真分量?？梢运p帶外頻率分量，因而，可以衰減任何相關(guān)的內(nèi)調(diào)制失真分量，從而提高了放大的拆分信號(hào)20的質(zhì)量。
在相關(guān)的放大器16的通頻帶內(nèi)，用該相關(guān)的放大器將每個(gè)拆分信號(hào)14放大。至少一個(gè)放大器16的通頻帶不同于另一個(gè)放大器16的通頻帶。例如，第一個(gè)放大器16可放大0-5GHz之間的頻率。第二個(gè)放大器16可放大5-10GHz之間的頻率。第三個(gè)放大器16可放大10-15GHz之間的頻率。從而，第一個(gè)放大器的通頻帶不同于其他兩個(gè)放大器的通頻帶。結(jié)果，輸入信號(hào)12的不同頻率分量通過不同放大器進(jìn)行放大。
設(shè)計(jì)放大器的難度隨該放大器的期望帶寬的增加而增加。為覆蓋上述實(shí)例中的頻率范圍，將需要具有0-15GHz通頻帶的放大器。這樣的放大器比上述實(shí)例中使用的5GHz帶寬的放大器更難于設(shè)計(jì)。從而，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的給定的期望帶寬，每個(gè)放大器將放大該帶寬的其中一部分。因而，所需的放大器具有比期望的系統(tǒng)帶寬小的帶寬。
與使用具有較寬帶寬的放大器進(jìn)行放大相比，使用具有較窄帶寬的放大器進(jìn)行放大具有許多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括，動(dòng)態(tài)余量更多，且增強(qiáng)了頻率之間的分隔。因?yàn)榫哂休^窄帶寬的放大器16放大輸入信號(hào)12的一部分頻率，因而在放大器16發(fā)生失真之前，放大器16能輸出功率更高的信號(hào)。此外，頻率分隔也得到了改善，因?yàn)榉糯笃魍l帶外的頻率未進(jìn)行放大。這減少了關(guān)于放大器16的輸出信號(hào)的任何內(nèi)調(diào)制失真分量，從而提高了信號(hào)質(zhì)量。
而且，與寬頻帶放大器相比，窄頻帶放大器16在其帶寬內(nèi)具有更好的性能。此外，窄頻帶放大器可具有超出寬頻帶放大器的最高頻率范圍的通頻帶。通過整合窄頻帶放大器16的通頻帶，可得到具有更寬通頻帶和更好性能(與寬頻帶放大器相比)的復(fù)合放大器。
用于進(jìn)行組合和數(shù)字化的裝置19將放大的信號(hào)組合成數(shù)字化信號(hào)28。在圖1中示出了一個(gè)實(shí)例。用于進(jìn)行組合和數(shù)字化的裝置19包括組合器18和數(shù)字轉(zhuǎn)換器24。組合器18將放大的信號(hào)20組合成組合信號(hào)22。數(shù)字轉(zhuǎn)換器24將組合信號(hào)22數(shù)字化成數(shù)字化信號(hào)28。與分解器10類似，組合器18可以是電阻性的功率組合器。
組合器18也可以是多頻帶分頻濾波器。將該濾波器用作組合器，則每個(gè)放大的拆分信號(hào)被連接到相關(guān)的輸入端，且該輸入端接受包括上述相關(guān)放大器的通頻帶的頻率范圍中的頻率。
此外，如上所述，就分解器10而言，對(duì)于組合器18，可根據(jù)需要設(shè)置從各輸入至輸出的增益。此外，可以一起設(shè)置分解器10和組合器18的增益，以在特定路徑上實(shí)現(xiàn)期望的增益。
數(shù)字轉(zhuǎn)換器24可包括所需的諸如跟蹤和保持電路以及A/D轉(zhuǎn)換器的標(biāo)準(zhǔn)電路，以對(duì)組合信號(hào)22進(jìn)行采樣和將其存儲(chǔ)在數(shù)字存儲(chǔ)器中?？扇芜x地將數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出連接到顯示器25。
圖2是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的具有多個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器的多頻帶放大器的框圖。另外，用于進(jìn)行組合和數(shù)字化的裝置19可包括多個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器24和數(shù)字組合器42。每個(gè)放大的拆分信號(hào)20由相關(guān)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器24數(shù)字化。然后，用數(shù)字組合器42組合這些數(shù)字化信號(hào)。在圖2所示的實(shí)例中，數(shù)字組合器42是數(shù)字求和模塊。
在該實(shí)例中，數(shù)字轉(zhuǎn)換器24的采樣速度可以相同，但不一定必須相同。例如，用于將0-5GHz的頻帶數(shù)字化的數(shù)字轉(zhuǎn)換器24的采樣速度可低于用于采樣15-20GHz頻帶的數(shù)字轉(zhuǎn)換器的采樣速度。此外，這些數(shù)字轉(zhuǎn)換器的采樣速度可低于數(shù)字化信號(hào)28的最終采樣速度。
圖3是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的均衡多頻帶放大器的框圖。多頻帶放大器可包括均衡器26來均衡從分解器10的輸入至均衡器26的輸入的頻率響應(yīng)。因?yàn)槎囝l帶放大器中使用的部件可能是非理想的，因而該多頻帶放大器的頻率響應(yīng)可能是非理想的。均衡器26可以糾正頻率響應(yīng)存在的問題，如幅值或相位失真或兩者兼有。例如，當(dāng)組合放大的拆分信號(hào)20時(shí)，各放大器16的通頻帶的任何重疊將造成輸入信號(hào)12的幅值或相位失真。此外，均衡器26可補(bǔ)償非線性失真。例如，隨著放大器16的輸出功率逼近其1dB壓縮點(diǎn)，減少了放大器16的有效增益。均衡器26可響應(yīng)處于由該放大器16進(jìn)行放大的頻率范圍內(nèi)的輸出功率來調(diào)節(jié)該頻率范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)。均衡器26可補(bǔ)償任何這類失真。
圖4是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的具有衰減器的多頻帶放大器的框圖?？蓪⒚總€(gè)衰減器設(shè)計(jì)成在相關(guān)的放大器16的頻率范圍內(nèi)運(yùn)行。將經(jīng)過衰減的信號(hào)32用作相關(guān)的放大器16的輸入。一般而言，設(shè)計(jì)窄頻帶衰減器比設(shè)計(jì)寬頻帶衰減器簡(jiǎn)單。此外，利用不斷發(fā)展的MEMS技術(shù)，這樣的窄頻帶衰減器將僅占據(jù)相對(duì)較小的空間。從而，衰減器的設(shè)計(jì)將更為簡(jiǎn)單，且其占據(jù)的空間也將減小。
圖5是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的具有開關(guān)的多頻帶放大器的框圖。該多頻帶放大器可包括開關(guān)34。這些開關(guān)可有選擇地控制相關(guān)的放大的信號(hào)20對(duì)數(shù)字化信號(hào)28的影響。在圖5中，示出開關(guān)34連接到放大器16的輸出。這些開關(guān)可以是放大器16的一部分，也可以是組合器18的一部分。盡管使用了術(shù)語開關(guān)，但在該部分上下文中，可將任何能控制放大的信號(hào)對(duì)數(shù)字化信號(hào)的影響的裝置稱為開關(guān)。例如，開關(guān)可以是抑制放大器16的輸出的電路，從而，消除了該輸出對(duì)數(shù)字化信號(hào)的影響。
此外，參閱圖2，可以數(shù)字地實(shí)施開關(guān)34。從而，可以切換出一個(gè)或多個(gè)數(shù)字化的放大信號(hào)，使得它們不被應(yīng)用于數(shù)字組合器43中。
通過使用這樣的開關(guān)34，可以讓用戶來選擇帶寬。用戶可以選擇不把某些頻帶包括在最終的功率重組中。結(jié)果，數(shù)字化信號(hào)將僅包括可能頻帶的子集?？蛇x擇任何數(shù)目的頻帶，包括僅選擇一個(gè)頻帶。而且，對(duì)頻帶的選擇導(dǎo)致了不連續(xù)的組合的頻帶。例如，如果這些頻帶包括四個(gè)頻帶，0-5GHz、5-10GHz、10-15GHz和15-20GHz，用戶可以選擇0-5GHz、5-10GHz和15-20GHz這幾個(gè)頻帶，剔除10-15GHz的頻帶。
這樣的選擇允許用戶控制由多頻帶放大器引入的噪聲。例如，使用上述的頻帶，如果某特定的輸入信號(hào)12具有10-15GHz和15-20GHz頻帶中的頻率分量，則用戶可僅選擇這些頻帶，不選擇0-5GHz和5-10GHz頻帶。結(jié)果，任何由0-5GHz和5-10GHz的通頻帶的放大器產(chǎn)生的噪聲將不會(huì)被加入到數(shù)字化信號(hào)28中。
圖6是用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的具有濾波器的多頻帶放大器的框圖。該多頻帶放大器可包括多個(gè)濾波器38。在將相關(guān)的拆分信號(hào)14輸入到相關(guān)的放大器16之前，每個(gè)濾波器38對(duì)該相關(guān)的拆分信號(hào)進(jìn)行濾波。每個(gè)濾波器38可具有基本上等于相關(guān)的放大器16的放大器通頻帶的濾波器通頻帶。結(jié)果，可減小入射到放大器16的拆分信號(hào)14的頻率范圍。如果分解器10是電阻性功率分割器，則這樣的減小尤其有用。通過減少輸入到放大器16的頻譜，減少了內(nèi)調(diào)制失真分量，從而提高了信號(hào)質(zhì)量。
如上所述的多頻帶放大器可以是測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的一部分。一種這種類型的測(cè)試和測(cè)量?jī)x器是示波器平臺(tái)。上述多頻帶放大器也可以是數(shù)字轉(zhuǎn)換器平臺(tái)的一部分，其主要目的是將模擬波形轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的、以二進(jìn)制樣本表示的數(shù)字波形，以供測(cè)試和測(cè)量?jī)x器使用。而且，上述多頻帶放大器可以是與測(cè)試和測(cè)量?jī)x器一起使用的探頭和插件模塊的一部分。
這樣的測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的一個(gè)實(shí)例包括用于接收輸入信號(hào)的信號(hào)輸入端、用于將輸入信號(hào)拆分成多個(gè)拆分信號(hào)的裝置、用于放大拆分信號(hào)的裝置、用于將放大的拆分信號(hào)組合成數(shù)字化波形的裝置和用于顯示數(shù)字化波形的裝置。
信號(hào)輸入端可以是到達(dá)如上所述分解器10的輸入端。另外，在進(jìn)入分解器10之前，輸入信號(hào)可通過額外的一些部件。
測(cè)試和測(cè)量?jī)x器包括用于將輸入信號(hào)拆分成多個(gè)拆分信號(hào)的裝置。如上所述，輸入信號(hào)12可以由諸如電阻性功率分配器或多頻帶分頻濾波器網(wǎng)絡(luò)的分解器10進(jìn)行拆分。此外，如上所述，對(duì)于每個(gè)頻帶，用于拆分輸入信號(hào)的裝置可包括一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的濾波器。類似地，用于拆分輸入信號(hào)的裝置可包括如上所述的衰減器。用于拆分輸入信號(hào)的裝置也可包括上述的分解器10、衰減器30和濾波器38的組合。
上述測(cè)試和測(cè)量?jī)x器包括用于放大拆分信號(hào)的裝置。該用于放大的裝置在放大的通頻帶內(nèi)放大每個(gè)拆分信號(hào)，其中，至少一個(gè)拆分信號(hào)的放大的通頻帶不同于另一個(gè)拆分信號(hào)的放大的通頻帶。該用于放大的裝置可包括相似構(gòu)造的放大器。例如，所有上述放大器均可以是集總元件放大器。然而，該用于放大的裝置可包括不同構(gòu)造的放大器。例如，某些放大器可以是集總元件放大器，而其他放大器可以是分布式行波放大器。此外，某些放大器可以由分立元件構(gòu)成，而其他放大器可以是單塊的集成電路。
如上所述，用于將放大的拆分信號(hào)組合成數(shù)字化波形的裝置可包括組合器和數(shù)字轉(zhuǎn)換器，或多個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器和一個(gè)數(shù)字組合器。然而，該用于組合的裝置也可以包括上述裝置的組合。例如，可以組合多個(gè)放大的拆分信號(hào)，然后，將其數(shù)字化成中間數(shù)字化信號(hào)?？蓪⒍鄠€(gè)其他放大的拆分信號(hào)數(shù)字化，然后將它們與上述的中間數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行組合。
上述測(cè)試和測(cè)量?jī)x器包括用于顯示數(shù)字化波形的裝置。這樣的裝置可包括視頻顯示器、存儲(chǔ)數(shù)字化波形的存儲(chǔ)器，或與顯示裝置的接口。例如，視頻顯示器可以是CRT顯示器或LCD顯示器。上述接口可包括將測(cè)試和測(cè)量?jī)x器連接到計(jì)算機(jī)的通信連接接口。
上述測(cè)試和測(cè)量?jī)x器可包括用于選擇將由組合裝置組合的放大的拆分信號(hào)的子集的裝置。例如，該用于選擇的裝置可包括對(duì)用于放大的裝置的輸出進(jìn)行控制的機(jī)械開關(guān)。該用于選擇的裝置可包括用數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)的選擇。例如，在將拆分信號(hào)組合成數(shù)字化信號(hào)之前，用于組合放大的拆分信號(hào)的裝置可將這些拆分信號(hào)數(shù)字化。用于選擇的裝置可僅選擇這些將進(jìn)行數(shù)字組合的信號(hào)的一個(gè)子集，或是讓未被選擇的信號(hào)乘以值為零的縮放因子。結(jié)果，在組合中僅使用了被選擇的信號(hào)。
圖7是一種為測(cè)試和測(cè)量?jī)x器將信號(hào)數(shù)字化的方法的流程圖。該數(shù)字化信號(hào)的方法包括在60中將信號(hào)拆分成拆分信號(hào)，在62中將每個(gè)拆分信號(hào)在相關(guān)的頻率范圍內(nèi)放大，以形成放大的信號(hào)，和在64中將放大的信號(hào)組合成數(shù)字化信號(hào)。與至少一個(gè)拆分信號(hào)相關(guān)的頻率范圍不同于與另一個(gè)拆分信號(hào)相關(guān)的頻率范圍。
在60中將信號(hào)進(jìn)行拆分后，拆分信號(hào)的頻譜可變得基本上彼此相同。例如，使用電阻性功率分配器將信號(hào)拆分成拆分信號(hào)可導(dǎo)致具有基本相同的頻譜的拆分信號(hào)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將懂得，由于非理想部件的緣故，導(dǎo)致拆分信號(hào)的頻譜不完全相同。而且，如果一個(gè)頻譜的頻率分量的相對(duì)幅值與另一個(gè)頻譜的頻率分量的相對(duì)幅值相同，則認(rèn)為這兩個(gè)頻譜基本相同。例如，如果電阻性功率分解器具有不均勻的拆分比，則由于該拆分比的緣故，拆分信號(hào)的頻率分量的絕對(duì)幅值將不相同，但是這些頻率分量的相對(duì)幅值將彼此相同。
另外，在60中拆分信號(hào)可包括將信號(hào)拆分成不全具有相似頻譜的拆分信號(hào)。信號(hào)可被拆分成多個(gè)頻帶，其中，每個(gè)拆分信號(hào)具有來自上述信號(hào)的、占據(jù)一個(gè)頻帶的頻率分量。信號(hào)也可被拆分成拆分信號(hào)，其中只有一個(gè)拆分信號(hào)具有不同于其它拆分信號(hào)的頻譜。例如，具有0-20GHz的頻率分量的信號(hào)可被拆分成四個(gè)拆分信號(hào)，其中，三個(gè)拆分信號(hào)頻率跨度為0-15GHz，一個(gè)拆分信號(hào)頻率跨度為15-20GHz。而且，上述頻帶可以不連續(xù)。例如，可將信號(hào)拆分成兩個(gè)頻帶，其中一個(gè)范圍為2-8GHz，另一個(gè)范圍為12-18GHz。
盡管就信號(hào)的頻譜對(duì)信號(hào)拆分進(jìn)行了說明，但是在本領(lǐng)域技術(shù)人員將懂得，上述拆分不需依賴于信號(hào)的頻率分量。例如，可以用配置成將信號(hào)拆分成0-10GHz頻帶和10-20GHz頻帶的多頻帶分頻濾波器網(wǎng)絡(luò)來拆分具有處于2和3GHz之間的頻率分量的信號(hào)。因?yàn)樵撔盘?hào)不具有處于10-20GHz頻率范圍的頻率分量，因而拆分信號(hào)中將不會(huì)出現(xiàn)該信號(hào)的頻率分量，但是該信號(hào)仍將被拆分成這些頻帶。
參閱圖8，在64中進(jìn)行的將放大的信號(hào)組合成數(shù)字化信號(hào)可包括在66中將每個(gè)放大的信號(hào)數(shù)字化成數(shù)字化的放大的信號(hào)，和在68中將數(shù)字化的放大的信號(hào)數(shù)字組合成數(shù)字化信號(hào)?？梢杂孟嗤虿煌臋?quán)重將這些數(shù)字化的放大的信號(hào)進(jìn)行組合。例如，如果將相同幅值的放大的信號(hào)數(shù)字化成相同的數(shù)字化的放大的信號(hào)，則可使用相同的權(quán)重。另外，如果因拆分、放大、數(shù)字化等等的緣故出現(xiàn)了不平衡，則可以用不同的權(quán)重來組合數(shù)字化的放大的信號(hào)，以補(bǔ)償所述不平衡。
如上所述，放大的信號(hào)可具有頻率范圍。結(jié)果，當(dāng)將特定的放大的信號(hào)數(shù)字化時(shí)，可以以不同于用來數(shù)字化其他放大的信號(hào)的采樣速度的采樣速度來將其數(shù)字化。例如，如果一個(gè)放大的信號(hào)的頻率分量比另一個(gè)放大的信號(hào)的頻率分量低，則用來數(shù)字化前者的采樣速度可低于用來數(shù)字化后者的采樣速度。結(jié)果，用于具有較低頻率分量的放大的信號(hào)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以是帶寬較小和成本較低的數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
參閱圖9，在64中將放大的信號(hào)組合成數(shù)字化信號(hào)可包括在70中將放大的信號(hào)組合成組合信號(hào)，并在72中將該組合信號(hào)數(shù)字化成數(shù)字化信號(hào)。
參閱圖10，在74中可對(duì)影響組合的放大的信號(hào)的頻率響應(yīng)進(jìn)行均衡。對(duì)信號(hào)進(jìn)行的拆分、放大、組合等等可能是非理想的。結(jié)果，影響組合響應(yīng)的頻率響應(yīng)可能具有幅值或相位失真?？梢匝a(bǔ)償該失真。通過均衡源自信號(hào)的拆分、放大和組合的頻率響應(yīng)，可以得到關(guān)于輸入信號(hào)的更準(zhǔn)確表示。
組合放大的信號(hào)可包括將放大的信號(hào)的子集組合成數(shù)字化信號(hào)?？蛇x擇放大的信號(hào)的子集，以將其用作數(shù)字化信號(hào)的一部分。可選擇包括一個(gè)至所有放大的信號(hào)的任何數(shù)目的放大的信號(hào)。通過選擇放大的信號(hào)的子集，可將其他放大的信號(hào)從組合中排除。結(jié)果，可以檢查輸入信號(hào)的特定頻率范圍，同時(shí)，避免來自未選擇的頻帶的不需要信號(hào)或噪聲對(duì)數(shù)字化信號(hào)施加影響。
此外，可通過機(jī)械或數(shù)字裝置來進(jìn)行上述選擇。例如，機(jī)械開關(guān)可機(jī)械地?cái)嚅_放大的信號(hào)，從而將其從組合中除去。此外，在進(jìn)行組合之前，可將數(shù)字化的放大的信號(hào)設(shè)為零，或是不將其應(yīng)用在組合之中?？梢砸匀斯せ蜃詣?dòng)的方式來完成對(duì)頻帶的選擇。例如，用戶可改變機(jī)械開關(guān)的狀態(tài)來選擇子集的放大的信號(hào)。另外，用戶可從測(cè)試和測(cè)量?jī)x器上的一個(gè)菜單來選擇信號(hào)，則該儀器將對(duì)信號(hào)的選擇進(jìn)行控制。
一種為測(cè)試和測(cè)量?jī)x器數(shù)字化信號(hào)的方法可包括對(duì)每個(gè)拆分信號(hào)進(jìn)行濾波。對(duì)每個(gè)拆分信號(hào)，可以在某一頻率范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行濾波。至少一個(gè)拆分信號(hào)的頻率范圍不同于其他拆分信號(hào)的頻率范圍。例如，在其中發(fā)生拆分信號(hào)的濾波的頻率范圍可與在其中發(fā)生拆分信號(hào)的放大的通頻帶相匹配。然而，不必將濾波器的通頻帶限于在其中發(fā)生拆分信號(hào)的放大的那個(gè)通頻帶。例如，當(dāng)在0-5GHz、5-10GHz和10-15GHz的頻率范圍內(nèi)放大拆分信號(hào)時(shí)，可以用通頻帶為0-10GHz的濾波器對(duì)0-5GHz和5-10GHz的頻帶進(jìn)行濾波，用通頻帶為10-20GHz的濾波器對(duì)10-15GHz的頻帶進(jìn)行濾波。
盡管以上已對(duì)特定的頻率范圍進(jìn)行了說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將懂得，由于輸入信號(hào)的帶寬和現(xiàn)有的部件等原因，也可以使用其他的頻率范圍。例如，以上用0-20GHz的頻率范圍來描述輸入信號(hào)，然而，取決于信號(hào)源，輸入信號(hào)可具有處于更大或更小的頻率范圍內(nèi)的頻率分量。結(jié)果，可相應(yīng)地對(duì)拆分信號(hào)的頻率范圍數(shù)目進(jìn)行調(diào)整。此外，以上將拆分信號(hào)的頻帶的頻率范圍描述成具有5GHz的跨度。然而，可以對(duì)拆分信號(hào)的頻率范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)，以考慮現(xiàn)有的各種部件。例如，如果容易得到具有倍頻程形式的頻率范圍的放大器，則可將拆分信號(hào)的頻率范圍設(shè)置成2-4GHz、4-8GHz、8-12GHz等等。
盡管已對(duì)特定的實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是，仍應(yīng)懂得，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。在不背離在以下的權(quán)利要求中陳述的本發(fā)明范圍的前提下，可進(jìn)行各種變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的多頻帶放大器，包括將輸入信號(hào)拆分成多個(gè)拆分信號(hào)的分解器；多個(gè)放大器，每個(gè)放大器用來在一個(gè)放大器通頻帶內(nèi)放大相關(guān)的拆分信號(hào)，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)放大的信號(hào)；和用于將所述放大的信號(hào)組合和數(shù)字化成數(shù)字化信號(hào)的裝置；其中，至少一個(gè)放大器的放大器通頻帶不同于另一個(gè)放大器的放大器通頻帶。
2.權(quán)利要求1中的多頻帶放大器，其中所述用于組合和數(shù)字化的裝置包括將所述放大的信號(hào)組合成組合信號(hào)的組合器；和將所述組合信號(hào)數(shù)字化成所述數(shù)字化信號(hào)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
3.權(quán)利要求1中的多頻帶放大器，其中所述用于組合和數(shù)字化的裝置包括多個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器，每個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器將相關(guān)的放大的信號(hào)數(shù)字化；和組合器，將所述數(shù)字化的放大信號(hào)組合成數(shù)字化信號(hào)。
4.權(quán)利要求1中的多頻帶放大器，還包括均衡器，均衡從所述分解器的輸入至所述均衡器的輸入的頻率響應(yīng)。
5.權(quán)利要求1中的多頻帶放大器，還包括多個(gè)衰減器，每個(gè)衰減器連接到所述多個(gè)放大器中的一個(gè)相關(guān)的放大器，并在相關(guān)的拆分信號(hào)輸入相關(guān)的放大器之前，被用于衰減該相關(guān)的拆分信號(hào)，并且，每個(gè)衰減器具有與所述相關(guān)的放大器的放大器通頻帶基本相等的衰減器通頻帶。
6.權(quán)利要求1中的多頻帶放大器，還包括多個(gè)開關(guān)，每個(gè)開關(guān)連接到所述多個(gè)放大器中的一個(gè)相關(guān)的放大器，并用于有選擇地控制相關(guān)的放大的信號(hào)對(duì)所述數(shù)字化信號(hào)的影響。
7.權(quán)利要求1中的多頻帶放大器，還包括多個(gè)濾波器，每個(gè)濾波器連接到所述多個(gè)放大器中的一個(gè)相關(guān)的放大器，并在相關(guān)的拆分信號(hào)輸入相關(guān)的放大器之前，被用于對(duì)該相關(guān)的拆分信號(hào)進(jìn)行濾波，并且，每個(gè)濾波器具有與所述相關(guān)的放大器的放大器通頻帶基本相等的濾波器通頻帶。
8.權(quán)利要求1中的多頻帶放大器，其中所述分解器包括從由電阻性功率分配器和多頻帶分頻濾波器網(wǎng)絡(luò)組成的組中選取的一個(gè)裝置。
9.權(quán)利要求1中的多頻帶放大器，其中所述用于組合和數(shù)字化的裝置包括從由電阻性功率組合器和多頻帶分頻濾波器網(wǎng)絡(luò)組成的組中選取的一個(gè)裝置。
10.一種為測(cè)試和測(cè)量?jī)x器數(shù)字化信號(hào)的方法，包括將所述信號(hào)拆分成多個(gè)拆分信號(hào)；在相關(guān)的頻率范圍內(nèi)，將每個(gè)拆分信號(hào)放大成放大的信號(hào)；和將所述放大的信號(hào)組合成數(shù)字化信號(hào)；其中，與至少一個(gè)拆分信號(hào)相關(guān)的頻率范圍不同于與另一個(gè)拆分信號(hào)相關(guān)的頻率范圍。
11.權(quán)利要求10中的方法，其中組合所述放大的信號(hào)還包括將每個(gè)放大的信號(hào)數(shù)字化成數(shù)字化的放大的信號(hào)；和將所述數(shù)字化的放大的信號(hào)數(shù)字地組合成所述數(shù)字化信號(hào)。
12.權(quán)利要求10中的方法，其中組合所述放大的信號(hào)還包括將所述放大的信號(hào)組合成組合信號(hào)；和將所述組合信號(hào)數(shù)字化成數(shù)字化信號(hào)。
13.權(quán)利要求10中的方法，還包括均衡由信號(hào)的拆分、放大和組合得到的輸出信號(hào)的頻率響應(yīng)。
14.權(quán)利要求10中的方法，其中拆分所述信號(hào)包括將所述信號(hào)拆分成拆分信號(hào)，且所述拆分信號(hào)具有基本相同的頻譜。
15.權(quán)利要求10中的方法，其中拆分所述信號(hào)包括將信號(hào)拆分成拆分信號(hào)，且至少一個(gè)拆分信號(hào)具有不與另一個(gè)拆分信號(hào)的頻譜發(fā)生大規(guī)模重疊的頻譜。
16.權(quán)利要求10中的方法，其中組合所述放大的信號(hào)包括將一個(gè)子集組合成所述數(shù)字化信號(hào)，且該子集由部分而非全部所述放大的信號(hào)所組成。
17.權(quán)利要求10中的方法，還包括對(duì)每個(gè)所述拆分信號(hào)進(jìn)行濾波，將每個(gè)拆分信號(hào)在一個(gè)頻率范圍內(nèi)進(jìn)行濾波，且至少一個(gè)拆分信號(hào)的頻率范圍不同于另一個(gè)拆分信號(hào)的頻率范圍。
18.一種測(cè)試和測(cè)量?jī)x器，包括用于接收輸入信號(hào)的信號(hào)輸入端；用于顯示數(shù)字化波形的裝置；用于將所述輸入信號(hào)拆分成多個(gè)拆分信號(hào)的裝置；用于放大所述拆分信號(hào)的裝置；和用于將所述放大的拆分信號(hào)組合成所述數(shù)字化波形的裝置；其中，每個(gè)拆分信號(hào)在放大的通頻帶中進(jìn)行放大，且至少一個(gè)拆分信號(hào)的放大的頻率范圍不同于另一個(gè)拆分信號(hào)的放大的頻率范圍。
19.權(quán)利要求18中的測(cè)試和測(cè)量?jī)x器，其中每個(gè)拆分信號(hào)的放大的通頻帶不同于其他拆分信號(hào)的每個(gè)放大的通頻帶。
20.權(quán)利要求18中的測(cè)試和測(cè)量?jī)x器，還包括用于選擇所述放大的拆分信號(hào)的子集的裝置，這些信號(hào)將由所述用于組合的裝置進(jìn)行組合。
全文摘要
一種用于測(cè)試和測(cè)量?jī)x器的多頻帶放大器，包括將輸入信號(hào)拆分成拆分信號(hào)的分解器、放大器，以及組合和數(shù)字化放大的信號(hào)來形成數(shù)字化信號(hào)的裝置。將每個(gè)放大器配置成在一個(gè)放大器通頻帶內(nèi)放大相關(guān)的拆分信號(hào)。至少一個(gè)放大器的放大器通頻帶不同于另一個(gè)放大器的放大器通頻帶。
文檔編號(hào)H03F1/42GK1854741SQ20061007999
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2006年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者J·J·皮克爾德, T·F·萊尼漢 申請(qǐng)人:特克特朗尼克公司