CN102313840B - 频域中的逻辑触发 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及频域中的逻辑触发。一种能够基于频率掩模的两个或更多区域的逻辑组合进行触发的频率掩模触发器将代表输入信号的数字数据的帧变换成具有多个频率仓的频谱，其中每个频率仓具有功率幅度值。频率掩模定义成具有多个参考功率水平，一个参考功率水平与每个频率仓关联。定义频率掩模的两个或更多区域，其中每个掩模区域对应于一个或更多频率仓。通过将每个掩模区域内的所有功率幅度值与关联的参考功率水平进行比较，确定每个掩模区域的违反状态。如果掩模区域内的任何功率幅度值违反关联的参考功率水平，则认为整体掩模区域被违反。当满足掩模区域的违反状态的逻辑组合时，产生触发信号。

Description

频域中的逻辑触发
技术领域
本发明涉及测试测量仪器，且更具体而言涉及频域触发器。
背景技术
诸如可从俄勒冈州的比弗顿（Beaverton, Oregon）的Tektronix公司购得的RSA6100和RSA3400族的实时频谱分析仪实时地触发、捕获和分析RF信号。这些仪器无缝地捕获RF信号，使得不像常规扫掠式频谱分析仪和矢量信号分析仪，在指定带宽内不丢失数据。
这些仪器具有触发在频域中发生的事件的能力。称为“频率掩模触发器（frequency mask trigger）”的这种能力在美国专利号5,103,402中描述。频率掩模触发器计算由仪器的接收器系统提供的实时数据的频谱并且然后将该频谱与用户定义的频率掩模进行比较。当频谱违反了频率掩模时，产生触发信号，该触发信号导致代表所接收的RF信号的无缝数据块被存储，其包含触发事件以及在触发事件之前立即和之后立即发生的事件。以这种方式，频率掩模触发器等待单个特定频谱事件发生。
发明内容
在一些实例中，用户可能希望基于频谱掩模的两个或更多区域的逻辑组合进行触发。例如，考虑其中使用两个信号的系统，其中每个信号处于不同的频率。任一信号可以在任何给定时间存在，但是如果同时存在两个信号，则其仅是错误条件。常规频率掩模触发器不能检测该错误条件，即其仅在同时存在两个信号时不能产生触发信号，因为一违反了频率掩模的任何点，常规频率掩模触发器就产生触发信号。常规频率掩模触发器没有仅当在两个不同位置处违反频率掩模时触发的能力。
所期望的是一种能够基于频率掩模的两个或更多区域的逻辑组合进行触发的频率掩模触发器。
因此，本发明的实施例提供一种能够基于频率掩模的两个或更多区域的逻辑组合进行触发的频率掩模触发器。代表输入信号的数字数据的帧被变换成具有多个频率仓（bin）的频谱，其中每个频率仓具有功率幅度值。频率掩模定义成具有多个参考功率水平，一个参考功率水平与每个频率仓关联。定义频率掩模的两个或更多区域，其中每个掩模区域对应于一个或更多频率仓。通过将每个掩模区域内的所有功率幅度值与关联的参考功率水平进行比较，确定每个掩模区域的违反状态。如果掩模区域内的任何功率幅度值违反了关联的参考功率水平，则认为整体掩模区域被违反。当满足掩模区域的违反状态的逻辑组合时，产生触发信号。
当结合所附权利要求和附图进行阅读时，本发明的目的、优点和其他新颖特征从以下的详细描述中显现。
附图说明
图1描绘了实时频谱分析仪的简化高级框图。
图2描绘了根据本发明的实施例的触发产生器的简化高级框图。
图3描绘了具有2个掩模区域的频率掩模。
图4描绘了具有4个掩模区域的频率掩模。
具体实施方式
现在参考图1，实时频谱分析仪10示为具有用于接收射频（RF）输入信号的输入处理器20。输入处理器20包括可选的镜像抑制滤波器22，接着是使用本地振荡器（LO）26将经滤波的输入信号转换成中间频率（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、带通滤波器或高通滤波器来实现。IF信号通过带通滤波器28且然后输入到模拟-数字（A/D）转换器30以提供用于进一步处理的数字信号。该数字信号被输入到用于实时处理的数字信号处理器（DSP）32，从而诸如以如美国专利号4,870,348中描述的光谱图的形式显示在显示装置34上。该数字信号还被输入到采集存储器36和到触发产生器40。在一些实施例中，采集存储器36可以使用循环存储器来实现。当触发产生器40检测到触发事件时，产生触发信号，该触发信号导致采集存储器36存储来自数字信号的无缝数字数据块以供DSP 32进行后续处理或者以卸载到另一处理器（未示出）进行非实时后处理。
现在参考图2，根据本发明的实施例的触发产生器40示为具有用于存储代表数字信号的数字数据的循环缓冲器42。在一个实施例中，循环缓冲器42可以实现为采集存储器36的一部分。在另一实施例中，循环缓冲器42可以实现为单独的存储器。数字数据的帧从循环缓冲器42读取且被诸如布莱克曼-哈里斯（Blackman-Harris）窗口的窗口化函数（W）44窗口化（window）。窗口化的帧使用离散傅立叶变换（DFT）46而转换到频域以产生具有多个频率仓的频谱，其中每个频率仓具有功率幅度值。频率掩模由用户定义成具有多个参考功率水平，一个参考功率水平与每个频率仓关联。频率掩模的两个或更多区域也可以由用户定义，其中每个掩模区域对应于一个或更多频率仓。
比较器50将每个频谱内的功率幅度值中的每一个与关联的参考功率水平进行比较且产生多个输出信号，其中每个输出信号指示特定功率幅度值是否违反关联的参考功率水平。“违反”意味着取决于用户将触发器斜率定义为“正”还是“负”，功率幅度值大于或小于关联的参考功率水平。来自比较器50的多个输出信号被输入到逻辑限定器（qualifier）52。逻辑限定器52通过检查对应于每个掩模区域的比较器50的输出信号来确定每个掩模区域的违反状态。如果对应于特定掩模区域的任何输出信号指示特定频率仓被违反，则认为整体掩模区域被违反。当满足掩模区域的违反状态的用户指定逻辑组合时，逻辑限定器52产生触发信号。逻辑组合可以包含诸如AND（与）、OR（或）、XOR（异或）、NOT（非）、NAND（与非）、NOR（或非）、XNOR（同或）等的逻辑函数的任何组合。
要意识到，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下对触发产生器40做出各种修改。例如，在备选实施例中，比较器50不是比较每个频谱内的所有功率幅度值，而是改为仅比较对应于掩模区域的那些功率幅度值。在该情况下，比较器50产生指示掩模区域的违反状态的多个输出信号，且逻辑限定器52基于那些输出信号的逻辑组合来产生触发信号。
在操作中，用户可以指定为了产生触发信号而必须满足的掩模区域的违反状态的逻辑组合。例如，给定图3所示的具有两个用户定义的掩模区域A和B的频率掩模，用户可以指定在输入信号违反掩模区域A AND B、A OR B、A XOR B、A NOT B等时要产生触发信号。
如果添加更多的掩模区域，可以使用更复杂的逻辑组合。例如，给定图4中所示的具有4个用户定义的掩模区域A、B、C和D的频率掩模，用户可以指定在输入信号违反掩模区域(A AND B) OR (C AND D)时要产生触发信号。要意识到，众多其他逻辑组合也是可能的。例如，用户可以指定在输入信号违反掩模区域(A OR (B AND C AND D))、((A AND B AND NOT C) OR D), (A XOR (B XOR (C XOR D)))等时要产生触发信号。
上述实施例使用离散傅立叶变换将时域信号转换成频谱。备选地，可以使用其他变换，诸如Hartley（哈特莱）变换或chirp-Z变换。另外，可以使用基于非变换的技术，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联滤波器组。
在各个实施例中，触发产生器40可以以硬件、软件或二者的组合来实现，且可以包括通用微处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）等。
尽管上述很多参数描述为“用户指定”或“用户定义”，但是要意识到，在其他实施例中那些参数备选地可以由标准确定或者由测试测量仪器自动确定。
尽管本发明的实施例尤其具有针对实时频谱分析仪的应用，但是要意识到，响应于触发信号而采集数据的任何测试测量仪器可以有利地使用能够基于频率掩模的两个或更多区域的逻辑组合进行触发的频率掩模触发器。
从上面的描述要意识到，本发明代表频域触发领域的显著进步。尽管出于说明目的而说明和描述了本发明的特定实施例，但是要理解，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改。因此，本发明除了受所附权利要求限制之外不应当受到限制。

Claims (9)

1.一种测试测量仪器，包含：
输入处理器，用于接收输入信号并产生数字信号；
触发信号产生器，用于基于频率掩模的两个或更多区域的违反状态的用户指定的逻辑组合来产生触发信号，其中频率掩模的每个区域对应于一个或更多频率仓，其中逻辑函数组合的类型是用户指定的；以及
采集存储器，用于响应于该触发信号而存储来自该数字信号的无缝数字数据块。
2.根据权利要求1所述的测试测量仪器，其中该触发信号产生器包含：
时间-频率转换器，用于将来自数字信号的数字数据的帧转换成具有多个频率仓的频谱，其中每个频率仓具有功率幅度值；
比较器，用于将该多个功率幅度值与定义频率掩模的关联的多个参考功率水平进行比较，且用于产生多个输出信号，其中每个输出信号指示特定功率幅度值是否违反所述关联的参考功率水平；以及
逻辑限定器，用于通过检查对应于每个掩模区域的比较器的输出信号来确定该频率掩模的两个或更多掩模区域的违反状态，且用于基于该两个或更多掩模区域的违反状态的用户指定的逻辑组合来产生触发信号。
3.根据权利要求1所述的测试测量仪器，其中该触发信号产生器包含：
时间-频率转换器，用于将来自数字信号的数字数据的帧转换成具有多个频率仓的频谱，其中每个频率仓具有功率幅度值；
比较器，用于通过将对应于该频率掩模的两个或更多区域的那些功率幅度值与关联的参考功率水平进行比较来确定该两个或更多掩模区域的违反状态，且用于产生多个输出信号，其中每个输出信号指示该两个或更多掩模区域之一的违反状态；以及
逻辑限定器，用于基于该比较器的输出信号的用户指定的逻辑组合来产生触发信号。
4.根据权利要求2所述的测试测量仪器，其中该触发信号产生器还包含用于对数字数据的帧窗口化的窗口化函数。
5.根据权利要求3所述的测试测量仪器，其中该触发信号产生器还包含用于对数字数据的帧窗口化的窗口化函数。
6.根据权利要求1所述的测试测量仪器，其中该输入处理器包含：
混频器，用于将输入信号与本地振荡器信号进行混频以产生中间频率信号；
带通滤波器，用于对该中间频率信号进行滤波以产生经滤波的中间频率信号；以及
模拟-数字转换器，用于数字化经滤波的中间频率信号以产生数字信号。
7.根据权利要求6所述的测试测量仪器，其中该输入处理器还包含用于对输入信号进行滤波的镜像抑制滤波器。
8.根据权利要求2或权利要求3所述的测试测量仪器，其中该时间-频率转换器包含选自由离散傅立叶变换、离散Hartley变换和chirp-Z变换组成的组的时间-频率变换。
9.根据权利要求2或权利要求3所述的测试测量仪器，其中该时间-频率转换器包含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联滤波器组。
10．根据权利要求1所述的测试测量仪器，其中用户指定的逻辑函数组合类型包括XOR、NAND、NOR或XNOR的至少其中之一。
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