[发明专利]使用自动频率估计的相位瞬态响应测量

说明书

技术领域

本发明涉及测试和测量仪器，并且更具体地涉及相位瞬态响应测量。

背景技术

通常，通过利用阶跃输入激励系统并且继而测量还称作“阶跃响应”的系统产生的瞬态响应来表征系统的特性。例如，可以通过对锁相环（PLL）编程来从第一频率向第二频率阶跃或“跳变”并且继而测量PLL产生的瞬态响应来表征PLL。对于关于阶跃响应测量的更多信息，参见Katsuhiko Ogata的书“Modern Control Engineering”第五版，Prentice Hall，2009。

诸如实时频谱分析器、矢量信号分析器以及示波器之类的测试和测量仪器通常用于测量PLL的瞬态响应。这些测试和测量仪器对PLL的输出信号进行数字化并且继而对其进行处理以提供如图1所示的对输出信号的瞬时频率的显示，其也称作“频率阶跃响应”。某些测试和测量仪器还提供频率阶跃响应的各种测量，诸如延迟时间、上升时间、峰值时间、最大过冲、平均安定值、安定时间等。指示输出信号多快安定为第二频率的安定时间是用户特别感兴趣的，因为其对于PLL能够在每跳之间传输多少数据具有直接影响。对于使用测试和测量仪器表征锁相环的更多信息，参见可在http：//www.tek.com/获得的、Tektronix文档号37W-18170,题目为“Characterizing Phase Locked Loops Using Tektronix Real-Time Spectrum Analyzers”。

越来越多地，除了需要测量输出信号多快安定为第二频率之外，用户还需要测量输出信号多快安定为稳定相位，也称作“相位安定时间”。某些测试和测量仪器可以处理PLL的输出信号以提供如图2所示的对输出信号瞬时相位的显示，其也称作“相位瞬态响应”。然而，很难基于此类相位瞬态响应来测量相位安定时间，因为瞬时相位累积和卷褶太快，从而掩盖了细微的相位安定特性。

为了揭示细微的相位安定特性，某些测试和测量仪器处理相位瞬态响应以提供如图３所示的“平坦的”相位瞬态响应。然而，为了这样做，所有这些测试和测量仪器需要用户以某些方式进行干预。某些测试和测量仪器需要用户手工输入第二频率值。其他测试和测量仪器需要用户手工指定相位瞬态响应上的多个点，在该点处，用户认为相位瞬态响应已经安定为稳定相位。在两种情况之一中，需要用户干预对于用户而言是耗时的并且不方便的。

需要一种无需任何用户干预的、测量被测系统的相位瞬态响应的方法。

发明内容

因而，本发明的实施方式提供一种测量被测设备的相位瞬态响应的方法，其在无需任何用户干预的情况下自动地提供平坦的相位瞬态响应。该方法包括以下步骤：在被测设备的输出信号从第一频率阶跃到第二频率时，基于表示所述输出信号的瞬时电压波形计算瞬时相位波形，基于瞬时电压波形计算瞬时频率波形，基于瞬时频率波形计算第二频率的估值，以及基于第二频率的估值来平坦化瞬时相位波形。

当结合所附权利要求书和附图阅读时，根据以下详细的描述，本发明的目的、优势和其他新颖特征将变得明显。

附图说明

图1示出了瞬时频率波形。

图2示出了瞬时相位波形。

图3示出了平坦的瞬时相位波形。

图4示出了用于测量被测设备的相位瞬态响应的测试装置的高级框图。

图5示出了图4的被测设备的输出信号。

图6示出了图4的测试和测量仪器的高级框图。

图7示出了根据本发明实施方式的、测量被测设备的相位瞬态响应的方法的流程图。

图8示出了瞬时电压波形和相移副本。

图9示出了瞬时相位波形。

图10示出了测量的相位斜坡。

图11示出了瞬时频率波形。

图12示出了理想的相位斜坡。

图13示出了平坦的相位斜坡。

图14示出了平坦的瞬时相位波形。

图15示出了相位安定时间测量。

具体实施方式