CN102012457A - 使用频率掩模触发的幅度鉴别 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用频率掩模触发的幅度鉴别。提供了一种具有频率选择性幅度鉴别能力的频率掩模触发，用于在输入信号的选定频率分量没有达到期望的功率级时进行触发。表示输入信号的数字数据的帧被变换成具有至少一个频率窗口的频谱，每个频率窗口都具有功率幅度值。每个功率幅度值都与上部参考功率级和下部参考功率级做比较。当任何频率窗口中的功率幅度值高于下部参考功率级并且低于上部参考功率级达指定的持续时间时，就生成触发信号。

Description

使用频率掩模触发的幅度鉴别
技术领域
本发明涉及测试和测量仪器，且更具体地涉及在频域中使用的触发器。
背景技术
例如可从Beaverton，Oregon的Tektronix公司获得的RSA6100系列和RSA3400系列的实时频谱分析仪对RF信号进行实时触发、捕捉和分析。与传统的扫频频谱分析仪不同，这些仪器对数据的无缝块(seamless blocks of data)进行捕捉，以便于不遗漏或丢失数据。
这些仪器具有对发生在频域中的事件进行触发的能力。这种被称为“频率掩模触发(frequency mask trigger)”的能力被描述于第5,103,402号美国专利中。该频率掩模触发对由仪器的接收机系统提供的实时数据的频谱进行计算，并随后将频谱与由用户定义的频率掩模做比较。当频谱违反(violate)频率掩模时，生成导致表示接收到的RF信号的数据的无缝块被存储的触发信号，其包括触发事件和紧接在触发事件之前和紧接在触发事件之后发生的事。频率掩模触发用这种方式来等待单个特定频谱事件的发生。
发明内容
在某些情况下，用户可能想要在RF信号的选定频率分量存在但没有达到期望的功率级(power level)时进行触发。因为常规的频率掩模触发不能基于信号的幅度范围对触发信号进行限定(qualify)，所以它不能检测到这种情况。也就是说，它不能对存在的但幅度过低的RF信号与根本不存在的信号加以区分。
期望的是一种具有频率选择性幅度鉴别(amplitude discrimination)能力的频率掩模触发。
因此，本发明的实施例提供了一种具有频率选择性幅度鉴别能力的频率掩模触发，用于在输入信号的选定频率分量没有达到期望的功率级时进行触发。表示输入信号的数字数据的帧被变换成具有至少一个频率窗口(frequency bin)的频谱，每个频率窗口都具有功率幅度值。每个功率幅度值都与上部(upper)参考功率级和下部(lower)参考功率级做比较。当任何频率窗口中的功率幅度值高于下部参考功率级并且低于上部参考功率级达指定的持续时间时，就生成触发信号。
当与所附权利要求和附图一起阅读下面的详细描述时，本发明的目的、优点和其他新颖特征是显而易见的。
附图说明
图1阐述了实时频谱分析仪的简化的、高等级(high-level)的框图。
图2阐述了根据本发明实施例的触发生成器的简化的、高等级的框图。
图3描述了根据本发明实施例的应用到信号频谱的用户定义的频率掩模。
具体实施方式
现在参考图1，示出了具有用于接收射频(RF)输入信号的输入处理器20的实时频谱分析仪10。输入处理器20包括可选的镜像抑制滤波器(image rejectfilter)22，其后跟随使用本地振荡器(LO)26将滤波后的输入信号转换成中频(IF)信号的混频器(mixer)24。镜像抑制滤波器22可以使用低通滤波器、带通滤波器或者高通滤波器来实现。IF信号通过带通滤波器28并随后被输入到模-数(A/D)转换器30以为进一步处理提供数字信号。为了实时处理，为了显示在监视器34上，诸如以第4,870,348号美国专利中所描述的谱图(spectrogram)的形式，数字信号被输入到数字信号处理器(DSP)32。数字信号也输入到采集(acquisition)存储器36和触发生成器40。在一些实施例中，采集存储器36可以使用环形存储器(circular memory)来实现。当触发生成器40检测到触发事件时，生成导致采集存储器36对来自数字信号的数字数据的无缝块进行存储的触发信号，以用于DSP32的后续处理或者用于为了非实时的后处理而卸载至另一个处理器(未示出)。
现在参考图2，示出了具有频率选择性幅度鉴别能力的根据本发明的实施例的触发生成器40，该生成器具有用于对表示数字信号的数字数据进行存储的循环缓冲器(circulating buffer)42。在一个实施例中，循环缓冲器42可以被实现为采集存储器36的一部分。在另一个实施例中，循环缓冲器42可以被实现为单独的存储器。数字数据的帧被从循环缓冲器42中读出并被诸如Blackman-Harris窗那样的加窗函数(windowing function)44加窗(window)。使用离散傅里叶变换(dFT)46将被加窗的帧转换成频域，以产生具有至少一个频率窗口的频谱，其中每个频率窗口都具有功率幅度值。每个功率幅度值被输入到下部幅度掩模比较逻辑48以与存储在下部幅度掩模存储器50中的相关联的下部参考功率级做比较，并且也被输入到上部幅度掩模比较逻辑52以与存储在上部幅度掩模存储器54中的相关联的上部参考功率级做比较。下部幅度掩模比较逻辑48的输出和上部幅度掩模比较逻辑52的输出都被输入到持续时间逻辑56中。
现在参考图3，为每个频率窗口指定的下部参考功率级62和上部参考功率级64限定了频率掩模60。在操作中，频率选择性幅度鉴别功能是通过查找这样的情况完成的：其中频谱66的任何功率幅度值超过相关联的下部参考功率级但不超过相关联的上部参考功率级，如位置68所示，也就是说，下部幅度掩模比较逻辑48的输出为“真”并且上部幅度掩模比较逻辑52的输出为“假”。如果在数字数据的一个帧中，功率幅度值超过相关联的下部参考功率级而没有超过相关联的上部参考功率级，并且随后在数字数据的恰好下一帧中超过了上部参考功率级，那么功率幅度值就不是真正地没有达到上部参考功率级，它只是在数字数据的第一帧期间没有达到。如果在数字数据的一个帧中功率幅度值曾经高于下部参考功率级并随后在数字数据的后续帧中低于下部参考功率级，那么也会发现相同的情况。为了避免在这种条件下错误的触发，持续时间逻辑56仅仅在逻辑条件存在达特定数目的数字数据的帧(表示为持续时间)时才生成触发信号。如果该条件存在达至少指定的持续时间，那么就生成触发信号。如果该条件并没有存在达指定的持续时间，那么就不生成触发信号。
在本发明的替换实施例中，当频谱66的任何功率幅度值不在相关联的下部参考功率级与相关联的上部参考功率级之间时可以生成触发信号。在另一替换实施例中，如果逻辑条件存在达小于指定的持续时间，可以生成触发信号。
在各种实施例中，上部和下部参考功率级和持续时间可以由用户或由标准来指定。
为了提供实时触发，触发生成处理必须足够快以便跟上数字信号流。
上述实施例使用离散傅里叶变换将时域信号转换成频谱。可替换地，可以使用诸如Hartley变换或者chirp-Z变换那样的其他变换。此外，可以使用诸如包括有限脉冲响应滤波器和连续时间模拟滤波器的并行滤波器集合(bank)那样的非基于变换的技术。
虽然本发明尤其具有频谱分析仪的应用，但是响应于触发信号采集数据的任何测试和测量仪器都可以使用具有频率选择性幅度鉴别能力的频率掩模触发。
从前述将意识到的是，本发明代表了频域触发领域中的显著进步。具有频率选择性和时间限定幅度鉴别能力的频率掩模触发可以检测许多有用的触发条件。虽然为了阐述的目的已经对本发明的特定实施例进行了阐述和描述，但是应当理解的是在不背离本发明精神和范围的前提下，可以做出各种修改。因此，本发明不应当受到所附权利要求以外的其他局限。

Claims (12)

1.一种仪器，包括：
用于接收输入信号并产生数字信号的输入处理器；
用于在触发事件发生时生成触发信号的触发信号生成器；以及
用于响应于触发信号对来自数字信号的数字数据的无缝块进行存储的采集存储器；
触发信号生成器包括：
用于将来自数字信号的数字数据的帧转换成具有至少一个频率窗口的频谱的时间-频率转换器，每个频率窗口都具有功率幅度值；以及
当任何功率幅度值超过相关联的下部参考功率级但不超过相关联的上部参考功率级达指定的持续时间时生成触发信号的电路。
2.一种如权利要求1所述的仪器，其中输入处理器包括：
用于将输入信号与本地振荡器信号混频以产生中频信号的混频器；
用于对中频信号进行滤波以产生经过滤波的中频信号的带通滤波器；以及
用于将经过滤波的中频信号进行数字化以产生数字信号的模拟-数字转换器。
3.一种如权利要求2所述的仪器，其中输入处理器进一步包括用于对输入信号进行滤波的镜像抑制滤波器。
4.一种如权利要求1所述的仪器，其中触发信号生成器进一步包括用于对数字数据的帧进行加窗的加窗函数。
5.一种如权利要求1所述的仪器，其中时间-频率转换器包括从由离散傅里叶变换、离散Hartley变换和chirp-Z变换组成的组中选择的时间-频率变换。
6.一种如权利要求1所述的仪器，其中时间-频率转换器包括从由有限脉冲响应滤波器和连续时间模拟滤波器组成的组中选择的并行滤波器集合。
7.一种在测试和测量仪器中采集数据的方法，包括以下步骤：
接收输入信号并产生数字信号；
在触发事件发生时生成触发信号；以及
响应于触发信号对来自数字信号的数字数据的无缝块进行存储；
生成步骤包括以下步骤：
将来自数字信号的数字数据的帧转换成具有至少一个频率窗口的频谱，每个频率窗口都具有功率幅度值；以及
当任何功率幅度值超过相关联的下部参考功率级但不超过相关联的上部参考功率级达指定的持续时间时生成触发信号。
8.一种如权利要求7所述的方法，其中接收步骤包括：
将输入信号与本地振荡器信号混频以产生中频信号；
对中频信号进行带通滤波以产生经过滤波的中频信号；以及
将经过滤波的中频信号进行数字化以产生数字信号。
9.一种如权利要求8所述的方法，其中接收步骤进一步包括用镜像抑制滤波器对输入信号进行滤波的步骤。
10.一种如权利要求7所述的方法，其中生成步骤进一步包括用加窗函数对数字数据的帧进行加窗的步骤。
11.一种如权利要求7所述的方法，其中转换步骤使用选自由离散傅里叶变换、离散Hartley变换和chirp-Z变换组成的组的时间-频率变换。
12.一种如权利要求7所述的方法，其中转换步骤使用选自由有限脉冲响应滤波器和连续时间模拟滤波器组成的组的并行滤波器集合。
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