专利分析：《Signal processing method, measurement instrument and measurement system》
作者：
日期：2024-12-30
专利分析：《Signal processing method, measurement instrument and measurement system》
这种信号处理方法如何有效区分被测设备（DUT）产生的噪声与测量仪器自身引入的噪声？
这种信号处理方法有效区分被测设备（DUT）产生的噪声与测量仪器自身引入的噪声，主要通过以下几个步骤实现：
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采集IQ测量集：首先，测量系统接收来自被测设备的数字输入信号，并由测量电路捕获一定数量的IQ测量集（N1个），这些测量集包含多个IQ测量点，代表了信号的幅度信息和相位信息，这些信息包括有用信号部分以及噪声部分。
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计算IQ平均值：然后，根据捕获的IQ测量集，测量仪器计算IQ平均值，从而得到一个平均信号，旨在减小由外部噪声源引入的噪声。
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提取噪声矢量：通过从每个IQ测量集减去已计算的平均信号，可以提取与每个测量集相关的噪声矢量。这一过程确保了所得到的噪声矢量主要反映被测设备的噪声，而非测量仪器的噪声。此外，测量仪器的噪声因素被认为是已知的，因此可以在计算中加以补偿。
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加权因子的应用：在提取噪声矢量时，方法中使用了加权因子，使得得出的噪声矢量更准确地反映DUT所产生的噪声，从而有效减少了测量仪器自身噪声对结果的影响。当噪声贡献被抑制时，选择的加权因子能够调整IQ测量集和平均信号间的差异，使其对应于被测设备的噪声贡献。
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最终获得的信号：通过上述步骤，最终的修正信号包含了被测设备的有用信号及其噪声贡献，而非来自测量仪器的噪声。
综上所述，信号处理方法通过精确的信号采集、噪声提取及加权处理，有效地区分了来自被测设备的噪声与测量仪器自身引入的噪声。
核心速览
本篇文档是一篇关于信号处理方法和测量系统的美国专利申请公布，专利号为US 2024/0410941A1，由Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG公司申请，发明人为Florian Ramian。该专利涉及一种减少测量不确定性的信号处理方法，旨在通过特定的信号处理步骤提高测量精度。
研究背景
· 研究问题：在对被测设备进行高精度测量时，如何有效去除除被测设备以外的其他源头产生的噪声，例如信号发生器提供的测试信号和测量仪器自身产生的噪声，是提高测量精度的关键问题。
· 研究难点：尽管已有多种技术可以去除这些噪声，但仍然需要一种进一步改善噪声消除效果的信号处理方法和测量系统，以减少测量不确定性。
· 文献综述：文档中未提供具体的文献综述信息，但可以推断，该专利的提出是基于现有技术的不足，旨在通过创新的信号处理方法来解决现有技术中存在的问题。
信号处理方法
· 接收模拟测量信号：信号处理方法的第一步是通过第一测量电路接收来自待测设备的模拟测量信号。
· 模拟信号数字化：随后，第一测量电路将模拟测量信号数字化，得到数字测量信号。
· 噪声去除：第一噪声减少电路从数字测量信号中去除噪声，得到噪声校正后的测量信号。
· 接收模拟参考信号：第二测量电路接收模拟参考信号，待测设备基于该模拟参考信号生成模拟测量信号。
· 模拟信号数字化：第二测量电路将模拟参考信号数字化，得到数字参考信号。
· 噪声去除：第二噪声减少电路从数字参考信号中去除噪声，得到噪声校正后的参考信号。
· 确定数字差分信号：最后，减法电路基于噪声校正后的测量信号和噪声校正后的参考信号确定数字差分信号。
测量系统
· 测量仪器配置：测量系统包括第一测量电路、第二测量电路、第一噪声减少电路、第二噪声减少电路和减法电路，这些电路集成在测量仪器中。
· 信号生成器：测量系统可能还包括一个外部信号生成器，用于基于数字波形生成模拟参考信号。
· 数字波形生成器：数字波形生成器可以独立于信号生成器存在，也可以集成到信号生成器或测量仪器中。
· 信号处理电路：信号处理电路包括连接到数字波形生成器的数字波形输入，以及连接到第一噪声减少电路和第二噪声减少电路的数字波形输入。
信号处理方法的进一步改进
· 信号水平调整：在确定数字差分信号之前，对噪声校正后的测量信号和噪声校正后的参考信号的信号水平进行调整，以确保两者具有大致相等的信号水平。
· 数字波形的应用：数字波形被用于指导噪声减少电路去除数字测量信号和数字参考信号中的噪声，确保与数字波形对应的信号部分不被去除。
· 数字差分信号与数字波形的叠加：数字差分信号和数字波形可以被叠加，得到数字叠加信号，该信号仅包含数字波形和来自待测设备的噪声。
测量系统的进一步改进
· 阻抗匹配：测量系统还包括对信号生成器和待测设备之间以及信号生成器和第二测量电路之间的阻抗不匹配进行校正，以减少或避免输入端口的不希望的反射。
· 性能评估：基于数字差分信号或数字叠加信号，可以评估待测设备的性能，例如分析设备产生的噪声贡献。
总体结论
· 信号处理方法的创新：本发明提供了一种信号处理方法，通过接收和数字化模拟测量信号和参考信号，然后去除噪声，最后确定数字差分信号，从而减少测量不确定性。
· 测量系统的优化：测量系统通过集成噪声减少电路和阻抗匹配技术，进一步提高了测量精度，允许对待测设备的性能进行高精度评估。
· 技术应用的广泛性：本发明的信号处理方法和测量系统不仅适用于特定类型的待测设备，还可以通过调整测量仪器的配置来适应各种不同的测量需求。
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