一种高频信号处理装置、测量设备及测量系统的制作方法

本公开涉及一种高频信号处理装置、测量设备和相应的测量系统。

背景技术：

1、尽管可应用于任何高频测量装置，但将主要结合用于高频测量设备的外部附加装置来描述本公开。

2、在现代测量应用中，需要产生和测量具有非常高频率的信号。在这种测量应用中，外部装置可以耦合到测量装置或其他测量设备以执行相应的信号处理，通常在模拟域中。

3、因而存在管理大量这样的外部装置的需求。

技术实现思路

1、上述问题通过独立权利要求的特征来解决。应当理解，一权利要求类别的独立权利要求可以类似地形成为与另一权利要求类别的从属权利要求。

2、因此，提供了：

3、一种高频信号处理装置，包括具有相应rf耦合(rf coupling)的rf信号路径(signal path)、被配置为存储涉及该高频信号处理装置的装置数据的数字数据存储器、以及耦合到该数字数据存储器并且被配置为将该高频信号处理装置与外部通信伙伴耦合的数字接口。

4、此外，提供了：

5、一种测量设备，包括rf耦合和数字装置接口，该测量设备的rf耦合被配置为耦合到根据本公开的高频信号处理装置的rf耦合，该测量设备的数字装置接口被配置为耦合到该高频信号处理装置的数字接口并且与该高频信号处理装置交换装置数据。

6、此外，提供了：

7、一种测量系统，其包括根据本公开的至少一个高频信号处理装置和根据本公开的至少一个测量设备，其中该至少一个高频信号处理装置的rc耦合耦接到该至少一个测量设备中的一者的rf耦合，且其中该至少一个高频信号处理装置的数字接口耦合到该至少一个测量设备中的一者的数字装置接口。

8、本公开基于以下发现，即在现代高频测量应用中，多个外部或附加装置可与相应的测量设备一起使用。

9、示例性测量设备可以例如是频率转换器。这种频率转换器可以与其它设备(例如矢量网络分析器)结合用于测量应用。

10、在示例性测量应用中，向量网络分析器可以与两个频率转换器一起使用以执行2端口传输测量。频率转换器可以使用倍频器将来自网络分析器端口之一的rf源信号变换成高频激励信号。第二信号可以用于参考和测量通道的下变频。第二信号可以由第二分析器端口或外部发生器提供。利用现代毫米波转换器，高达1.0thz和更大频率的测量是容易实现的。

11、当利用这种毫米波转换器执行测量时，可以使用附加装置来处理从毫米波转换器提供的信号或向毫米波转换器提供的信号。这种附加装置可以包括滤波器、衰减器、放大器、混频器等。这些装置被提供为单独的附加装置，因为在高达或大于1.0thz的相应频率范围中，不存在开关能将多个可切换附加装置包括到相应测量设备中。

12、存在种类繁多的附加装置，并且对于特定的测量任务和频率范围，可以使用不同的变型。当在测量应用中使用这种附加装置时，测量装置需要被手动配置以使用相应的附加装置。

13、当然，当存在种类繁多的附加装置时，针对各个高频信号处理装置的测量装置的手动配置是麻烦且容易出错的任务。

14、因此，本发明提供了作为附加装置的高频信号处理装置以及可以在测量应用中一起使用的相应测量设备。测量设备可以例如包括毫米波频率转换器、矢量网络分析器等。高频信号处理装置和测量设备一起可以形成根据本公开的测量系统。

15、应当理解，在本公开的上下文中，术语“测量设备”可以指单个装置或彼此连接或耦合的多个装置。测量设备可以例如指毫米波频率转换器、或向量网络分析器、或频谱分析器、或频率转换器，或毫米波频率转换器、向量网络分析器、频谱分析器和频率转换器中的至少两个的组合。

16、为了克服以往多种附加装置的管理麻烦，专门设计的作为附加装置的高频信号处理装置。为此，高频信号处理装置除了rf信号路径之外还提供数字数据存储和数字接口。

17、rf信号路径用于执行将由高频信号处理装置处理的rf信号的任何信号处理或修改。

18、相反，数字数据存储器存储装置数据，该装置数据涉及高频信号处理装置，尤其涉及rf信号路径。该装置数据可以由根据本公开的相应测量设备经由数字接口读取，该相应测量设备例如是毫米波转换器或矢量网络分析器。

19、测量设备然后可以使用装置数据来执行允许测量设备与高频信号处理装置一起正确运行的内部配置。

20、应当理解，在实施例中，数字数据存储器以及数字部分中的任何其他元件、单元或装置(如果存在的话)可以经由数字接口被供应电能。这样的电能可以例如由经由数字接口耦合到高频信号处理装置的测量装备提供。

21、此外，数字接口可以包括任何适当的硬件耦合或连接器，其足以将高频信号处理装置耦合到测量设备。在一个示例中，这种硬件耦合可以包括例如在计算机或工业应用中使用的连接器。示例性连接器可以是根据iec 61076-3-124标准的连接器，或rj45连接器。

22、应当理解，数字数据存储器可以经由数字接口直接与相应的测量设备接合。在这样的实施例中，可以使用由数字数据存储器提供的通信方法。例如，该数字数据存储器可支持spi标准或i2c标准的数据通信。

23、在其他实施例中，数字数据存储器可以耦合到通信控制器，该通信控制器经由数字接口执行数据通信。通信控制器可以例如实现有线通信标准，如以太网通信标准和usb通信标准中的至少一个，或者实现无线通信标准，如蓝牙通信标准、wifi通信标准、rfid通信标准和nfc通信标准中的至少一个。

24、当然，数字接口还可以被提供为经由可见光或不可见光有线或无线地通信的光通信接口。在这样的实施例中可以提供相应的通信控制器

25、在实施例中，数字数据存储单元可以包括相应的通信控制器。

26、根据本公开的高频信号处理装置以及测量设备，不需要与高频信号处理装置相关的测量设备的手动配置。测量设备可以替代地基于装置数据执行一种自配置。

27、因此，有效地防止了为相应的高频信号处理装置手动错误配置测量设备。

28、本公开的进一步的实施例是进一步的从属权利要求的主题和参考了附图的以下描述的主题。

29、在一个实施例中，rf信号路径可以包括耦合到rf耦合的rf功能块。

30、rf功能块可以包括例如滤波器装置、衰减装置、放大器装置和混频器装置中的至少一种。这种rf功能块可以布置在rf耦合的rf输入连接和rf输出连接之间。

31、在实施例中，rf功能块可以包括至少一个谐振腔，其中该至少一个谐振腔的精确配置和形状确定rf功能块的滤波器特性。

32、在进一步的实施例中，rf信号路径可包括波导信号路径。

33、在rf信号路径被提供为波导信号路径的情况下，在rf信号路径中不再提供有源半导体电路部件或模拟电路部件，如电阻器、电感器和电容器。相反，这种波导信号路径将基于在导电材料块中提供的一个腔或多个腔的几何形状来提供所需的属性。这样的波导信号路径可以特别地用于以非常高的频率并且还以高功率电平传导信号。

34、在另一个实施例中，rf耦合可以包括至少一个波导连接器。

35、波导连接器可以被提供为例如凸缘，或者为结合或实现rf信号路径的金属结构的相应耦合端子或部分。

36、应当理解，在其他实施例中，rf信号路径可以是基于导体的信号路径。在实施例中，至少rf耦合可以包括类似同轴连接器的rf连接器作为输入和输出。

37、在实施例中，rf耦合可以包括天线或天线连接器，作为将rf信号耦合到rf信号路径中或将rf信号耦合出rf信号路径的一种手段。

38、在又一实施例中，高频信号处理装置可包括屏蔽壳体，其经配置以容纳具有rf耦合的rf信号路径，和具有数字接口的数字数据存储器。屏蔽壳体配置成使具有rf耦合的rf信号路径与具有数字接口的数字数据存储装置电磁屏蔽。

39、在测量应用中，信号完整性对于提供有效的测量结果是至关重要的。因此，在高频信号处理装置中，rf信号部分，即具有rf耦合的rf信号路径，将与数字部分，即数字数据存储器和数字接口电磁分离。

40、为此，提供屏蔽壳体，其容纳具有rf耦合的rf信号路径和具有数字接口的数字数据存储器，使得rf信号部分与数字部分屏蔽，反之亦然。

41、在另一实施例中，屏蔽壳体可包括第一壳体部分和可拆卸地连接到第一壳体部分的第二壳体部分。第一壳体部分可容纳具有rf耦合的rf信号路径，而第二壳体部分可容纳数字数据存储器和数字接口。

42、提供第一壳体部分和第二壳体部分允许使每个壳体部分特别地适应于壳体部分应当容纳的相应元件。

43、在rf信号路径和rf耦合包括波导和波导耦合的示例中，rf信号路径和rf耦合可以直接形成在第一壳体部分的材料中。第一壳体部分可例如包括彼此固定的两个半壳，其中rf信号路径可通过将所需形状的空腔铣削到半壳中而形成。

44、由于第二壳体部分不需要提供关于信号传导或信号修改的任何功能，所以第二壳体部分可以简单地包括相应的腔以容纳例如承载数字数据存储器和数字接口的硬件的电路板。

45、通过两个壳体部分，例如可以容易地仅更换第二壳体部分以适应不同的数字数据接口。

46、第一壳体部分和第二壳体部分可以例如通过螺钉、夹子、夹具或通过胶合或焊接彼此联接。

47、在进一步的实施例中，存储在数字数据存储器中的装置数据可以包括用于高频信号处理装置的唯一标识符。

48、唯一标识符对于每个高频信号处理装置是唯一的。因此，耦合到高频信号处理装置的任何测量设备可以使用唯一标识符来确定它耦合到哪个高频信号处理装置。

49、在确定了精确的高频信号处理装置之后，测量设备可以随后查找测量设备与高频信号处理装置一起运行所需的任何进一步的数据，并且相应地配置其自身。

50、该数据可以包括表征rf信号路径的参数。这些参数可以表征例如rf信号路径的传输损耗、rf信号路径的相位响应、rf信号路径的温度补偿数据和rf信号路径的噪声系数中的至少一个，以及用于校正可能由测量设备中的rf信号路径引起的信号失真的校正数据。

51、测量设备可以包括本地数据存储器，该本地数据存储器包括所有可能的高频信号处理装置所需的数据。当然，随着高频信号处理装置的数量增加，这种本地数据存储器可能变得巨大。

52、因此，除了本地数据存储器之外或作为本地数据存储器的替代，测量设备还可以从本地网络服务器、互联网服务器和云服务中的至少一个检索所需数据。当然，这样的服务器或服务可以提供任何种类的适当接口，例如直接数据库访问，或基于api的访问，例如rest api、soap api或corba api。

53、应当理解，根据本发明的测量设备可以结合任何适当的通信能力以检索所需数据。

54、在实施例中，测量设备可以直接与所需数据的相应源，即本地服务器、因特网服务器或云服务进行通信。在实施例中，测量设备还可以间接地与所需数据的源通信。在此方面，间接是指测量设备例如经由vpn网关、代理或具有数据交换能力的专用主机(也称为跳转主机)进行通信，其可以在相同网络中与测量设备一起提供。

55、当然，这样的服务器或云服务还可以向用户提供相应的接口，例如web接口。服务器或云服务可以例如允许用户基于由服务器或云服务提供的关于高频信号处理装置的数据来查看哪个测量设备被耦合到哪个高频信号处理装置，或者哪些设置或配置被应用在相应的测量设备中。

56、在实施例中，数字数据存储器还可以执行认证或识别任务，例如智能卡或芯片卡。在这样的实施例中，测量设备可以将相应的认证数据从相应的服务器或服务传送到数字数据存储装置。数字数据存储器可以执行所需的认证步骤。例如，可以类似于pc而执行认证，其中智能卡阅读器认证到网站。

57、在又一实施例中，存储在数字数据存储器中的装置数据可以包括表征rf信号路径和rf耦合中的至少一者的数据。

58、如上所描述，测量设备可以从服务器或云服务检索配置测量设备所需的关于高频信号处理装置的数据。

59、作为远程存储这种数据的替代，数据也可以直接存储在数字数据存储器中。在这种情况下，测量设备可以经由数字接口从数字数据存储器检索表征rf信号路径和/或rf耦合的数据，并且基于检索的数据执行相应的内部设置或配置。

60、利用存储在数字数据存储器中的表征rf信号路径和rf耦合中的至少一者的数据，测量设备可以接收该数据，即使没有在线连接。

61、在实施例中，表征rf信号路径和rf耦合中的至少一者的数据可以存储在数字数据存储器中，并且可以由测量设备从服务器或云服务请求。如果服务器或云服务不可达，则本地存储的数据然后可以用作备份。测量设备还可以在从服务器或云服务检索数据之后将数据存储在本地或数字数据存储器中。

62、在实施例中，测量设备可以执行高频信号处理装置的特定特性的定期测量，并且将测量结果提供给服务器或云服务器。然后，服务器或云服务器可以基于测量结果确定高频信号处理装置是否可能需要服务或者表征rf信号路径和rf耦合中的至少一者的数据是否应当被重新确定。如果是这种情况，则可以例如经由测量设备的用户接口向测量设备的用户提供相应指示。

63、在另一实施例中，数字数据存储器可以被配置为经由数字接口接收更新的装置数据并且存储更新的装置数据。

64、在实施例中，高频信号处理装置的rf特性可随时间而改变或漂移。为了补偿这种变化或漂移，可以在需要时更新数字数据存储器中的设备数据。

65、测量设备例如可以用于或被置于用于确定高频信号处理装置的特性的校准模式。

66、校准模式可以包括建立将测量设备与高频信号处理装置耦合的特定校准测量装置，使得可以可靠地确定高频信号处理装置的特性。应当理解，在校准模式中，高频信号处理装置可以与正常运行模式中不同地耦合到测量设备或另一类型的测量设备，其中高频信号处理装置用于待测量信号的信号链中。

67、在确定高频信号处理装置的特性之后，测量设备可以将相应的数据存储在本地或数字数据存储器中，或者可以将数据提供给服务器或云服务。

68、在进一步的实施例中，数字接口可经配置以接收用于控制rf信号路径的至少一个可配置元件的控制数据。

69、rf信号路径可以包括可配置元件，例如可配置滤波器、可配置衰减器和可配置放大器。当然，高频信号处理装置可以包括允许用户配置这样的元件的装置。高频信号处理装置可以例如包括显示器和按钮或触摸屏。然而，当与测量设备耦合时，测量设备还可以向高频信号处理装置提供相应的控制数据。当然，用户可以经由测量设备的用户接口来设置控制数据。

70、在又一实施例中，数字接口可以被配置为输出由rf信号路径的至少一个测量元件测量的测量数据。

71、高频信号处理装置还可以包括测量元件，例如模数转换器(adc)，其可以测量rf信号路径中的信号。在这样的实施例中，数字接口还可以从这样的装置或元件输出测量数据。

72、在另一个实施例中，测量设备还可以包括通信接口，该通信接口被配置为基于装置数据从外部源检索表征高频信号处理装置的rf信号路径和rf耦合中的至少一者的数据。

73、在进一步的实施例中，测量设备可进一步包括电源，其耦合到数字装置接口且经配置以经由数字装置接口将电力供应到高频信号处理装置。

74、测量设备的电源当然可以用作测量设备的主电源，并且可以另外向高频信号处理装置提供电力。

75、在实施例中，测量设备可以耦合到外部电源。在这样的实施例中，测量设备的内部电源可以包括将电力从外部电源转送到高频信号处理装置所需的电路或元件。

76、在测量系统的实施例中，高频信号处理装置包括rf信号路径中的rf滤波器，并且测量设备包括毫米波转换器。

77、在另一实施例中，测量系统还可以包括服务器或云服务，其被配置为提供表征高频信号处理装置到测量设备的rf信号路径和rf耦合中的至少一者的数据。