[发明专利]成本有效的低噪声单环路合成器

说明书

发明人：

马萨诸塞州，布莱顿的科林·卡·浩·周和 马萨诸塞州，波士顿的大卫·E·奥’布赖恩

(Colin Ka Ho CHOW，of Brighton，MA and David E O’BRIEN，of Boston，MA)

相关申请的交叉引用：没有可应用的。

关于联邦资助的研究或开发的声明：没有可应用的。

联合研究协议的各方名称：没有可应用的。

对“序列表”、表格或计算机程序列表附录的引用：没有可应用 的。

技术领域

本发明总体上涉及用于电子装置的自动测试设备(ATE)，并且 更具体地，涉及用于测试微波和RF电路的低噪声、高频率周期信号的 合成。

背景技术

对用于诸如蜂窝电话、寻呼机和无线个人数字助理(PDA)的消 费类产品的高频电子设备的改进使得需要改进电子测试。同时，向产 品制造商施加了降低测试成本的压力。

高频电子设备测试中的一个重要组件是微波合成器。如所公知的， “合成器”是生成具有可变频率的测试信号的电子仪器。测试信号通 常是具有低噪声的单频“音调”。现代的合成器包括可编程电子装置， 所述可编程电子装置在宽的频率范围上向合成器提供高的频率分辨 率。“微波合成器”是在微波频带，即1吉赫兹(10⁹)或更高的邻近 范围中产生输出信号的合成器。

用于高频设备的常见类型的测试包括测量该设备产生的电子噪 声。为了执行该类型的测试，将被测试的设备，或者“DUT”连接到 测试系统，或者“测试仪”。该测试仪通常包括电源、微波合成器和 采样仪器。在测试程序的控制下，测试仪激活电源以向DUT供电，使 合成器能够将输入信号施加到DUT，并且使采样仪器能够测量来自 DUT的输出信号。然后测量输出信号上的噪声，并且将测量的噪声与 测试限度相比较以确定DUT的噪声性能是否在测试限度内。

对于许多高频设备，来自DUT的输出信号通常是施加到DUT的 输入信号的函数。例如，如果输入信号具有频率FIN，则输出通常也具 有频率FIN，或者具有频率FIN的倍数。准确的输入-输出关系取决于 正在测试的设备的类型，但是输入和输出之间的某种数值关系几乎总 是存在。事实上，由合成器产生的任何噪声可以出现在输出信号中。 由于不清楚正在测量的噪声是由DUT产生的还是由合成器注入的，因 此该噪声引起了DUT的任何噪声测量中的不确定性。

因此，合成器的噪声是最重要的指标。通过减少该噪声，相应地 减少测量的不确定性，并且提高测试质量。

由于许多电子设备采用某种相位调制方案，因此特别关键的是， 合成器产生低相位噪声。如所公知的，“相位噪声”指的是由设备产 生的信号相位的变化。相位噪声可以替代地被视为定时抖动。

测试系统开发人员已寻求开发具有低相位噪声的微波合成器。他 们常常致力于开发由协调操作的多个可调节的锁相环电路组成的合成 器。

图1示出了常规多环路合成器100的示例。合成器100示出了具 有三个环路的合成器；然而，应当理解，按照目标应用的需要，多环 路设计可以包括更多或更少数目的环路。

在图1的多环路合成器100中，主锁相环102接收基带输入信号 (Baseband In)并且产生微波输出信号(RFOUT)。主锁相环102在 它的前向路径中包括相位比较器110、环路滤波器/放大器112和VCO (压控振荡器)114，并且在它的反馈路径中包括一连串混频器116/120 和滤波器/放大器118/122。

提供附加的锁相环104和106以生成附加的高频信号。锁相环104 和106均包括相位比较器134/154、环路滤波器/放大器136/156、VCO 138/158和反馈分频器140/160。提供输入分频器132/152以分别对来自 时钟源130的输入信号进行分频。

锁相环104和106的输出耦合到主环路102中的混频器116和120。 混频器116和120连续地对RFOUT进行下变频，以产生更低频率的反 馈信号。相位检测器110将相对低频率的反馈信号与Baseband In相比 较，并且环路102的操作往往迫使反馈信号达到等于Baseband In的频 率。