TWI861457B - 量測裝置 - Google Patents

Abstract

一種量測裝置，其包含第一增益可變放大器、開關組、第一混頻器及第二混頻器。第一增益可變放大器用以接收並放大射頻信號。開關組耦接於第一增益可變放大器。第一混頻器耦接於開關組。當射頻信號大於臨界頻率，開關組傳輸射頻信號及本地振盪信號至第一混頻器。第一混頻器將射頻信號及本地振盪信號混頻以產生基頻信號。第二混頻器耦接於開關組，當射頻信號不大於臨界頻率，開關組傳輸射頻信號及本地振盪信號至第二混頻器。第二混頻器將射頻信號及本地振盪信號混頻以產生基頻信號。

Description

量測裝置

本案係有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種量測裝置。

隨著科技進展，被動元件廣泛地應用於電子產品中。近年通訊市場蓬勃發展，使得高頻元件需求增加，帶動被動元件之量測儀的需求，特別是5G通訊世代來臨，更使得相關需求大增。5G頻帶分為Sub-6與毫米波(millimeter wave,mmWAVE)，以我國之Sub-6為例，其頻段為3.5GHz，倘若需測到此頻段的被動元件，以現有之量測儀頻寬範圍而言，實無法測量到Sub-6的頻段。

本案內容之一技術態樣係關於一種量測裝置，其包含第一增益可變放大器、開關組、第一混頻器及第二混頻器。第一增益可變放大器用以接收並放大射 頻信號。開關組耦接於第一增益可變放大器。第一混頻器耦接於開關組，當射頻信號大於臨界頻率，開關組傳輸射頻信號及本地振盪信號至第一混頻器。第一混頻器將射頻信號及本地振盪信號混頻以產生基頻信號。第二混頻器耦接於開關組，當射頻信號不大於臨界頻率，開關組傳輸射頻信號及本地振盪信號至第二混頻器。第二混頻器將射頻信號及本地振盪信號混頻以產生基頻信號。

因此，根據本案之技術內容，本案實施例所示之量測裝置採用超外差雙混頻器架構，使用兩組不同頻寬的混頻器以增加量測裝置之整體頻寬，藉以測量到Sub-6的頻段。再者，本案更採用增益可變放大器，以改善不同的混頻器間因頻率響應不一，而導致頻率響應不平坦的問題。

100:量測裝置

110:增益可變放大器

120:開關組

121:開關

122:開關

123:開關

130:混頻器

140:混頻器

150:增益可變放大器

160:類比轉數位電路

170:可程式化邏輯電路

180:屏蔽結構

FIF:基頻信號

LO:本地振盪信號

RF:射頻信號

為讓本案之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係依照本案一實施例繪示一種量測裝置的示意圖。

第2圖係依照本案一實施例繪示一種如第1圖所示之量測裝置的混頻器及屏障結構之示意圖。

根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與 本案相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本案的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本案具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。

除非本說明書另有定義，此處所用的科學與技術詞彙之含義與本案所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。此外，在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。

另外，關於本文中所使用之「耦接」，可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。

第1圖係依照本案一實施例繪示一種量測裝置100的示意圖。如圖所示，量測裝置100包含增益 可變放大器(Variable Gain Amplifier,VGA)110、開關組120、混頻器(mixer)130及混頻器140。於連結結構上，開關組120耦接於增益可變放大器110、混頻器130及混頻器140。

於操作上，增益可變放大器110用以接收並放大射頻(Radio frequency,RF)信號RF。在一實施例中，增益可變放大器110可用以決定是否放大射頻信號RF。當射頻信號RF之頻率大於臨界頻率，開關組120傳輸射頻信號RF及本地振盪(Local Oscillator,LO)信號LO至混頻器130。隨後，混頻器130將射頻信號RF及本地振盪信號LO混頻以產生基頻信號FIF。

當射頻信號RF不大於臨界頻率，開關組120傳輸射頻信號RF及本地振盪信號LO至混頻器140。隨後，混頻器140將射頻信號RF及本地振盪信號LO混頻以產生基頻信號FIF。

如此一來，本案之量測裝置100採用超外差雙混頻器架構，使用兩組不同頻寬的混頻器130、140以增加量測裝置100之整體頻寬，藉以測量到Sub-6的頻段。再者，本案更採用增益可變放大器110，以改善不同的混頻器130、140間因頻率響應不一，而導致頻率響應不平坦的問題。

在一實施例中，量測裝置100更包含可程式化邏輯電路(Field Programmable Gate Array, FPGA)170，此可程式化邏輯電路170用以對基頻信號FIF進行離散傅立葉轉換(Discrete Fourier Transform,DFT)以產生量測大小及量測角度。由於本案使用可程式化邏輯電路170實現硬核離散傅立葉轉換DFT，因此，本案可提升量測速度。

在另一實施例中，量測裝置100更包含類比轉數位電路(Analog to Digital Converter,ADC)160，此類比轉數位電路160用以將基頻信號FIF由類比信號轉換為數位信號，並傳輸經轉換的基頻信號FIF至可程式化邏輯電路170。

在一實施例中，類比轉數位電路160於一週期中對基頻信號FIF進行取樣以產生複數個取樣點。在另一實施例中，可程式化邏輯電路170讀取取樣點，並對取樣點進行離散傅立葉轉換以產生量測大小及量測角度。舉例而言，類比轉數位電路160於一週期中對基頻信號FIF進行取樣以產生512個取樣點。隨後，可程式化邏輯電路170讀取512個取樣點，並對512個取樣點進行離散傅立葉轉換以產生量測大小及量測角度。然本案不以512個取樣點為限，本案亦可採用其餘合適之取樣數來加以實現。

在另一實施例中，量測裝置100更包含增益可變放大器150，此增益可變放大器150耦接於開關組120以及類比轉數位電路160，並用以接收及放大基頻信號FIF，且傳輸基頻信號FIF至類比轉數位電 路160。

在一實施例中，開關組120包含開關121，此開關121耦接於增益可變放大器110、混頻器130及混頻器140，並用以由增益可變放大器110接收射頻信號RF。當射頻信號RF之頻率大於臨界頻率，開關121傳輸射頻信號RF至混頻器130。當射頻信號RF之頻率不大於臨界頻率，開關121傳輸射頻信號RF至混頻器140。舉例而言，當射頻信號RF之頻率大於10MHz，開關121傳輸射頻信號RF至混頻器130。當射頻信號RF之頻率不大於10MHz，開關121傳輸射頻信號RF至混頻器140。然本案不以10MHz為限，本案亦可採用其餘合適之臨界頻率來加以實現。

在另一實施例中，開關組120更包含開關122，此開關122耦接於本地振盪信號源(圖中未示)、混頻器130及混頻器140，並用以由本地振盪信號源接收本地振盪信號LO。當射頻信號RF大於臨界頻率，開關122傳輸本地振盪信號LO至混頻器130。當射頻信號RF不大於臨界頻率，開關122傳輸本地振盪信號LO至混頻器140。舉例而言，當射頻信號RF大於10MHz，開關122傳輸本地振盪信號LO至混頻器130。當射頻信號RF不大於10MHz，開關122傳輸本地振盪信號LO至混頻器140。

在一實施例中，開關組120更包含開關123， 此開關123耦接於混頻器130、第二混頻器140及增益可變放大器150。當射頻信號RF大於臨界頻率，開關123傳輸混頻器130產生之基頻信號FIF至增益可變放大器150。當射頻信號RF不大於臨界頻率，開關123傳輸混頻器140產生之基頻信號FIF至增益可變放大器150。舉例而言，當射頻信號RF大於10MHz，開關123傳輸混頻器130產生之基頻信號FIF至增益可變放大器150。當射頻信號RF不大於10MHz，開關123傳輸混頻器140產生之基頻信號FIF至增益可變放大器150。

如上所述，本案對於不同的混頻器130、140，在頻帶切換設定上，以臨界頻率為基準，而選擇最適當的混頻器，藉以避免不同的混頻器130、140在高頻時會有相互干擾問題。例如頻率高於臨界頻率時，屬於高頻訊號，優先走最短路徑之混頻器130，進而降低高頻時兩顆不同的混頻器130、140互相干擾的問題。需說明的是，本案不以第1圖所示之實施例為限，其僅用以例示性地繪示本案的實現方式之一。

第2圖係依照本案一實施例繪示一種如第1圖所示之量測裝置100的混頻器130、混頻器140及屏蔽結構180之示意圖。如圖所示，量測裝置100更包含屏蔽結構180，此屏蔽結構180設置於混頻器130外圍，藉以屏蔽混頻器130以及混頻器140。因此，本案對於不同的混頻器130、140，使用屏蔽結 構180進行屏蔽，可降低高頻時兩顆不同的混頻器130、140互相干擾的問題。需說明的是，本案不以第2圖所示之方形屏蔽結構180為限，本案亦可採用其餘合適之形狀來實現屏蔽結構180。

由上述本案實施方式可知，應用本案具有下列優點。本案實施例所示之量測裝置100採用超外差雙混頻器架構，使用兩組不同頻寬的混頻器130、140以增加量測裝置100之整體頻寬，藉以測量到Sub-6的頻段。再者，本案更採用增益可變放大器110，以改善不同的混頻器130、140間因頻率響應不一，而導致頻率響應不平坦的問題。另外，由於本案使用可程式化邏輯電路170實現硬核離散傅立葉轉換DFT，因此，本案可提升量測速度。

此外，本案對於不同的混頻器130、140，在頻帶切換設定上，以臨界頻率為基準，而選擇最適當的混頻器，藉以避免不同的混頻器130、140在高頻時會有相互干擾問題。例如頻率高於臨界頻率時，屬於高頻訊號，優先走最短路徑之混頻器，並使用屏蔽結構180罩住，可進一步降低高頻時兩顆不同的混頻器130、140互相干擾的問題。

雖然上文實施方式中揭露了本案的具體實施例，然其並非用以限定本案，本案所屬技術領域中具有通常知識者，在不悖離本案之原理與精神的情形下，當可對其進行各種更動與修飾，因此本案之保護範圍 當以附隨申請專利範圍所界定者為準。

100:量測裝置

110:增益可變放大器

120:開關組

121:開關

122:開關

123:開關

130:混頻器

140:混頻器

150:增益可變放大器

160:類比轉數位電路

170:可程式化邏輯電路

FIF:基頻信號

LO:本地振盪信號

RF:射頻信號

Claims (8)

1. 一種量測裝置，用以測量到Sub-6的頻段，包含：一第一增益可變放大器，用以接收並放大一射頻信號；一開關組，耦接於該第一增益可變放大器；一第一混頻器，耦接於該開關組，當該射頻信號大於一臨界頻率，該開關組傳輸該射頻信號及一本地振盪信號至該第一混頻器，其中該第一混頻器將該射頻信號及該本地振盪信號混頻以產生一基頻信號；一第二混頻器，不同於該第一混頻器，耦接於該開關組，當該射頻信號不大於該臨界頻率，該開關組傳輸該射頻信號及該本地振盪信號至該第二混頻器，其中該第二混頻器將該射頻信號及該本地振盪信號混頻以產生該基頻信號；一屏蔽結構，設置於該第一混頻器外圍，藉以屏蔽該第一混頻器以及該第二混頻器，以降低不同的該第一混頻器以及該第二混頻器間的互相干擾；以及一可程式化邏輯電路，用以對該基頻信號進行離散傅立葉轉換以產生一量測大小及一量測角度。
2. 如請求項1所述之量測裝置，更包含：一類比轉數位電路，用以將該基頻信號由類比信號轉換為數位信號，並傳輸經轉換的該基頻信號至該可程式化邏輯電路。
3. 如請求項2所述之量測裝置，其中該類比轉數位電路於一週期中對該基頻信號進行取樣以產生複數個取樣點。
4. 如請求項3所述之量測裝置，其中該可程式化邏輯電路讀取該些取樣點，並對該些取樣點進行離散傅立葉轉換以產生該量測大小及該量測角度。
5. 如請求項4所述之量測裝置，更包含：一第二增益可變放大器，耦接於該開關組以及該類比轉數位電路，並用以接收及放大該基頻信號，且傳輸該基頻信號至該類比轉數位電路。
6. 如請求項5所述之量測裝置，其中該開關組包含：一第一開關，耦接於該第一增益可變放大器、該第一混頻器及該第二混頻器，並用以由該第一增益可變放大器接收該射頻信號，當該射頻信號大於該臨界頻率，該第一開關傳輸該射頻信號至該第一混頻器，當該射頻信號不大於該臨界頻率，該第一開關傳輸該射頻信號至該第二混頻器。
7. 如請求項6所述之量測裝置，其中該開關組更包含： 一第二開關，耦接於一本地振盪信號源、該第一混頻器及該第二混頻器，並用以由該本地振盪信號源接收該本地振盪信號，當該射頻信號大於該臨界頻率，該第二開關傳輸該本地振盪信號至該第一混頻器，當該射頻信號不大於該臨界頻率，該第二開關傳輸該本地振盪信號至該第二混頻器。
8. 如請求項7所述之量測裝置，其中該開關組更包含：一第三開關，耦接於該第一混頻器、該第二混頻器及該第二增益可變放大器，當該射頻信號大於該臨界頻率，該第三開關傳輸該第一混頻器產生之該基頻信號至該第二增益可變放大器，當該射頻信號不大於該臨界頻率，該第三開關傳輸該第二混頻器產生之該基頻信號至該第二增益可變放大器。

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