[发明专利]使用连续扫描频率的系统频率响应测试

说明书

技术领域

本发明实施例通常涉及测试硬件系统的频率响应，更具体地涉及使用连续扫描输入信号提供被测系统的准确分析。

背景技术

测试滤波器的频率响应是耗时的任务，特别是在滤波器中测试宽的频率范围时。在现有系统中，正弦波形发生器与被测滤波器联接，并产生单音（即单频率）测试信号。当正弦波形发生器将不同频率的测试信号按一次一个的方式输入到滤波器时，输出信号被采集。当足够数量不同频率的信号被输入和相关联的输出信号被采集后，可以测量滤波器的频率响应。当必须在宽频范围内测试多个滤波器时，例如在生产-测试环境中，需要大量的测试时间以使多个不同频率的测试信号循环通过每个滤波器。

除了需要长的测试时间之外，使用各个测试频率会阻止滤波器频率响应的精确表征。一般情况下，对应于滤波器响应中频率小于通频带3dB的点的频率被用于测量滤波器的带宽。由于不知道产生的滤波器中实际的3dB点，因此为输入正弦波选择的频率不会在准确的3dB点上提供测量。可能在3dB点以上和3dB以下的频率输入测试信号，这会使测试器插入3dB点，但不能提供3dB点的精确测量或识别。在一些滤波器中，例如陷波滤波器或通频带相当窄的滤波器，若输入测试音的步长太大，则测试设备会丢失陷波或通频带中的响应，从而导致错误的滤波器通频带表征。现有方案一次只采集一个频率并步进通过有限的频率组以覆盖整个频带。出现在测试频率之间的很多分频不能被测试。现有系统的测试时间相当长，而且只提供少量数据点。因此，现有测试系统提供的滤波器频带宽度测试的分辨率差。

发明内容

本发明实施例需要较少的测试时间，并有效提高了滤波器频带带宽测试的分辨率。使用连续扫描频率信号作为输入测试信号。输出信号被数字化，并使用快速傅立叶变换（FFT）方法计算频率响应。旁路路径提供了校准因子。用校准因子除测试数据以消除测试系统的影响，并获得正确的系统响应。本文公开的方案只需要一个输出信号采集，并连续覆盖整个频带而不丢失测试频率间的任意分频。另外，测试时间只是现有系统的一小部分，但比之前的方法提供明显更多的数据点。

附图说明

图1（现有技术）图示了传统单音测试系统的框图；

图2图示了与本发明原理一致的实施啁啾频率测试系统的实例实施例的框图；

图3图示了通过线性频率调制源产生啁啾波形输入信号；

图4图示了图3中的啁啾波形信号的频域表示；

图5图示了被测系统的期望频率响应；

图6图示了啁啾被测系统的期望频率响应；

图7图示了被窗函数逐渐减弱的测试信号；

图8图示了测试信号在时域上逐渐减弱对频率响应的影响；

图9A图示了通过校准路径后时域中的测试波形；

图9B图示了从图9A显示的校准测量获得的FFT数据；

图10A图示了通过被测系统后时域中的测试波形

图10B图示了由图10A显示的测量数据获得的归一化FFT数据1002；

图11的流程图说明了实施啁啾频率测试系统的实例方法。

具体实施方式

图1图示了传统单音测试系统100。正弦波发生器101与被测系统102的输入联接，其中的被测系统可以是例如，滤波器。数字转换器103采集和数字化被测系统102的输出，然后将其传输到快速傅立叶变换（FFT）电路104，该电路计算采集的输出信号的离散傅立叶变换（DFT）。在系统100中，数字转换器103对来自正弦波发生器101的每个频率采集一次，FFT电路104为每个采集的信号产生一个DFT数据点。在所有的FFT数据中，只需要一个DFT数据点，这不能有效利用时间。由于实际权衡了长测试时间和低数据点，所以可能难以使用系统100测试窄频带滤波器，例如带通或带阻滤波器。测量窄频带滤波器的响应需要的数据点越多，测量时间越长。另外，正弦波发生器101产生分频以准确测量所需点，例如3dB点，会比较困难。

图2是根据其中一个实施例说明啁啾频率测试系统200的框图。正弦波发生器201与复用器（MUX）202联接，该复用器选择信号路径，使其通过被测系统203，例如，可以是滤波器，或通过校准路径204。被测系统203和校准路径204的输出由复用器205接收，然后将其路由到用于采集和数字化的数字转换器206中，然后被其传输到FFT电路207中，FFT电路207计算采集的输出信号的离散傅立叶变换（DFT）。从FFT207输出的数据点可以存储到存储器208中和/或显示在显示器209上。