[发明专利]时间顺序频谱拼接

说明书

公开了使用单个接收设备(诸如单个VSA)来在不同中心频率处捕获并数字化重复的信号的多个时域采集以创建带宽大于接收设备的实时瞬时带宽的单个时域波形的方法和系统。具体而言，一个或多个信号处理路径可以顺序地或者并行地处理重复的信号的所述多个经数字化的采集，使得经处理的采集可以被聚合成对重复的信号的一次或多次重复的表示。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，并且更具体地涉及用于增加矢量信号分析仪中的瞬时带宽的系统和方法。

背景技术

瞬时带宽是所有射频(RF)矢量信号分析仪(VSA)和RF矢量信号发生器(VSG)的重要标志性规格。业界的期望是在不牺牲动态范围的情况下尽可能多地增加带宽。在许多情况下，实现最大可能带宽的限制因素是模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的采样率。虽然ADC和DAC供应商一直致力于增加转换器速率，但是在许多应用中仍然存在对于超出现有技术ADC和DAC能力的带宽的期望。此外，常常难以预测市场的需求，并有足够的警告来开发具有期望的瞬时带宽的所需产品。业内有几种不同的方法来实现更大的带宽，每种都有自己的缺点。

美国专利No.9,326,174描述了用于矢量信号分析仪中的频谱拼接的处理，其中通过将多个VSA聚合在一起来实现更高的瞬时带宽。然而，在一些应用中，使用多个VSA会受成本限制。

业界还存在两种常见的非实时方法以增加设备的带宽。第一种方法在采样示波器(不要与采集数字样本的实时示波器混淆)中找到。采样示波器是具有非常快(高带宽)的前端采样和保持电路、其后跟着具有低采样率的ADC的设备。采样和保持电路集成在ADC内是常见的。在采样示波器的情况下，采样和保持电路以及ADC以相同的速率采样，其中，两者都以比利用采样和保持电路的带宽采集信号所需的速率要慢的速率进行采样(欠采样)。为了避免这种限制，采样示波器在时间上相对于信号的开头的不同偏移位置处对同一信号多次采样。一旦使用足够多的时间偏移对同一信号采集了足够多次，来自多次捕获的样本就被重新组装到一起，以产生在足够高的有效采样速率的单个波形，从而涵盖感兴趣的信号的带宽。这种方法常常使采样示波器成为用于采样非常高带宽的信号的最经济的方法，其中信号可以一致地重复。然而，这种方法具有这样的限制：它本身不能采样任意感兴趣的频带。更确切地说，它对位于DC(0Hz)和其最大带宽之间的频带进行采样。这导致在感兴趣的频带之外的显著浪费的采样。总之，由采样示波器实现的方法可以被分类为用于增加瞬时带宽的时域非实时算法。

第二种常见的方法被称为“频谱聚合”或“频谱拼接”(不要与US 9,326,174中描述的“频谱拼接”混淆)。频谱聚合在多个不同的中心频率处对相同的重复信号进行多次捕获。针对每次捕获计算幅值响应，并且将(具有不同的中心频率的)不同的频域频谱级联在一起以形成复合信号。传统的扫频调谐频谱分析仪归入这个类别。虽然存在各种实现方案，但共享的基本构思是在给定的带宽内计算信号的功率，并且分析仪的中心频率被调谐以跨越感兴趣的信号的带宽。虽然频谱聚合可以导致产生感兴趣的信号的幅值响应频谱，但是它不保留可以被解调的相位信息。

因此，需要能够从能够采样较小带宽的(相对便宜的)设备呈现更大瞬时或调制带宽(包括幅值和相位信息二者)的机制，而没有已知方法的显著浪费的采样。

发明内容

公开了用于从单个接收设备(例如，单个VSA)使用在不同中心频率处的多个时域采集来创建更大带宽的单个时域波形的方法和系统。