CN103217575B - 信号敏感数据压缩 - Google Patents

Abstract

信号敏感数据压缩。一种测试和测量仪器包括用于接收输入测试信号的输入和将该输入测试信号的数据阵列分离为多个不同的数据桶的分离器。每个数据桶包括多个数据点。选择器被包括，其确定所有桶的当前桶内的数据点是表示信号还是噪声。在当前桶包含噪声时，处理器生成当前桶的第一输出。代替地，在当前桶包含信号时，处理器生成当前桶的第二输出。然后桶输出可以被组合以形成输出阵列，例如波形显示，用于该仪器。

Description

信号敏感数据压缩

技术领域

本公开针对测试和测量仪器，并且，更具体地，针对具有信号敏感数据压缩的仪器。

背景技术

实时谱分析仪(RTSA)，例如可从俄勒冈州比弗顿的Tektronix，Inc.得到的RSA6100、RSA5100和RSA3400系列，实时触发、捕获和分析RF信号。这些测试和测量仪器无缝地捕获RF信号，因此不同于常规扫描谱分析仪和矢量信号分析仪，在规定的带宽内没有数据丢失。

图1是部分RTSA的简化框图。混合器105结合本地振荡器106将可能也被滤波的输入转换或调整为中频(IF)。在被传送至模数(A/D)转换器120以为将来的处理提供数字信号之前，滤波器115可以进一步改善该IF信号。该数字信号被传送至提供触发、存储和分析功能的处理器130。在一些实施例中，可以使用环形缓冲器实现该存储器132。当触发生成器136检测到触发事件时，生成触发信号，其促使该存储器132存储来自该数字信号的数字数据的无缝块，用于通过数字信号处理器134的后续处理，或者用于卸载到另一个处理器(未示出)以便非实时后处理。用户可以选择特定视图140以在显示装置150上观看被测量的信号。

在历史上，谱分析仪使用检测器来确定在特定频率点显示什么信号功率值。由于在有限的时间段期间在测试中的信号的水平可能会变化，因此需要该检测器，在所述有限的时间段期间通过分析仪来测量信号的水平。常见的检测器类型包括平均值、+峰值、-峰值、样值和准峰值。

目前检测器的问题是用户必须选择用于该特定信号的正确的检测器和此时用户工作使用的测量组合。例如，在测量窄带信号的功率时，+峰值检测器通常是最合适的，但是在测量噪声层的水平时，平均值检测器通常是最合适的。因此，检测方法被优化用于准确地显示信号水平或者噪声水平，但不是两者。

本发明的实施例解决了现有技术的这些和其他局限性。

发明内容

调制解调器谱分析仪，特别是实时谱分析仪，典型地用软件实现检测器。通过削弱功率对比频率数据阵列来完成这个形式的“检测”。其在原始数据阵列比稍后用于测量/显示过程中的阵列包含更多的点时被使用。对于每个频率点或在后削弱阵列中的“桶(bin)”，原始数据阵列中的多个数据点的多个值被组合为用于该桶的单独输出值。现今使用的检测方法被优化用于准确地显示信号水平或噪声水平，但不是两者。

在一些例子中，有一些应用，例如脉冲信号或间歇信号、或非时变信号，对于其检测器的组合最适合用于相同数据记录的不同部分。例如，平均值检测器可以最适合用于不包含信号的频率桶，而+峰值检测器可以最适合用于包含信号的频率桶。

在试图分析靠近噪声水平的信号的情况下，用户传统上使用多跟踪处理，例如将许多结果踪迹一起求平均，以使得其更容易从噪声区别出信号。该方法花费额外的时间，并且它不适用于瞬态信号。

本发明的实施例通过针对相同数据记录中的不同桶使用不同的压缩检测器或算法来解决该缺陷。进一步，本发明的实施例自动地确定合适的检测器以用于每个桶。

在一个第一实施例中，一种测试和测量仪器包括用于接收输入测试信号的输入和构造为将该输入测试信号的数据阵列分离为多个不同的数据桶的分离器。每个数据桶包括多个数据点。选择器被包括，其确定在所有桶的当前桶内的数据点是代表信号还是代表噪声。在当前二进数包含噪声时，处理器生成当前桶的第一输出。代替地，当该当前桶包含信号时，该处理器生成当前桶的第二输出。

附图说明

图1是传统的实时谱分析仪的功能性框图。

图2是部分信号分析仪的功能性框图，其图示了传统分级数据(binned data)如何被输出以成为最终显示输出。

图3是概念图，其图示了实例桶中的数据点、确定的桶数据类型、应用于桶中数据的过程、和合成的桶输出。

图4是概念图，其图示了实例桶中的数据点、确定的桶数据类型、应用于桶中数据的过程、和合成的桶输出。

图5是根据本发明的实施例的系统的各部件的功能性框图，该系统基于动态考虑压缩数据。

具体实施方式

图2是部分信号分析仪的功能性框图，其图示了传统分级数据如何被输出以成为最终显示输出。在数字化测试信号后，例如通过模数转换器，该信号可以被信号处理器205处理。这可以包括，例如，执行傅里叶变换、线性调频Z变换或其他过程以将时域信号转换至频域中，或其他处理。其他过程可以将数字样本保持在时域中而不将它们转换至频域。本发明数字的实施例可以在时域中工作或者在频域中工作。被样本化的测量的信号的质量，例如，信号的幅度，被测量并且被量化为可以存储将要被生成的测量信号的数据的阵列或数据库210。数据库210可以被转换为输出信号并被显示在显示器220上。测试信号可以是持续信号且数据库210连同它的合成显示一起周期性地更新。

图3是概念图，其图示了实例桶中的数据点、确定的桶数据类型、应用于桶中数据的过程、和合成的桶输出。在图3中，图示了5个桶，其可以是图2的11个桶的实例。每个单独的桶，桶1至桶5，包括多个数据点310，其表示在测试中的信号的测量值。在一些实施例中，每个桶可以表示对于特定的、单独的频率的在测试中的信号的数据点。在其他实施例中，桶可以具有不同的划分，例如时间，其中每个数据点代表在不同时间在测试中的信号的测量值。

对于每个被分析的桶，检查输入数据点310以确定它们是包含信号还是仅包含噪声。可以使用公知的信号处理方法来做出该确定。例如，在一个桶(例如桶1)内的一组连续数据点可以被分析以确定它是否仅包含随机噪声。确定桶的输入数据点310是包含信号还是仅包含噪声可以使用例如统计处理来完成。做出正确确定的概率随着输入的信号-噪声比而改善。进一步，如果检测到非噪声信号，可以在软件中确定信号的水平在幅度方面比它周围的随机噪声高还是低。

实际实施方式为“信号”检测器类型。对每个输出桶，桶1-桶5，检查输入数据点310以确定它们是包含信号还是仅包含噪声。如果是噪声，则应用平均值削弱算法，其产生输出值320，该输出值320是输入点310被测量的值的平均值。在图3中，例如确定桶1、桶3和桶5仅包含噪声的过程，并且因而那些桶的输出是每个相应的桶中的数据点310的平均值320。代替地，如果桶的输入数据点310包含正向信号，则应用+峰值削弱算法，并且特定桶内的数据点310的最正314的值324被传递作为输出值。图3的桶2和桶4被确定包含信号，并且检测类型是+峰值，因此选择最正数据点314作为那些桶的正确的输出。如果代替地已经选择平均值过程，那么被图示为点线326的桶内的所有点的平均值将代替地被输出。因此，使用本发明的实施例的为用户提供测试和测量系统的自动检测方法为测试中的信号的分析得到更准确的表示。

图4与图3相似，但是选择了另一个过程用于桶处理。在图4的实例中，选择了“无效”加+峰值。这意味着处理器将分析每个桶内的数据，并确定它们是包含信号还是无效数据。无效数据被表示在桶1和桶2中，其中不能准确表示来自数据点410的单独输出，因为各个数据点410的值变化很大。数据点410中的一些远远高于将作为平均线428的点，而其他的点远远在其之下。数据点410的平均值将不会准确地反映桶内的数据，并因此由于该偏差，输出被标记为无效。相反地，在桶3、桶4和桶5中，数据点410包含信号，并且，由于选择了+峰值检测器，在每种情况下都选择数据点的最高处，点414，作为相应桶的输出。如果代替地已经选择了另一类型的检测器，例如+/-峰值、准峰值、平均值或其他的，那么数据点410的另一个，或者平圴值已经被生成作为桶输出。

使用本发明的实施例，该过程的最后输出阵列，其可以作为图形踪迹被示出在测试和测量装置的显示输出上，即使在它们比一个频率桶窄时，也表示信号的真实值。它也以用户期望的方式表示噪声点，因为它不会人工地升高所测量的噪声水平，如同如果其将与其向信号桶所施加的相同的+峰值削弱施加到那些桶时那样。

因此，本发明的实施例包括带有选择器的测试和测量仪器，其被构造为确定数据阵列的几个桶的当前桶中的数据点的值表示信号还是噪声。例如，该选择器可以被具体实施为图1的数字信号处理器134。该数字信号处理器134或另一处理器被构造为在当前桶包含噪声时生成当前桶的第一输出，并且也被构造为在当前桶包含信号时生成当前桶的第二输出。例如，参照图3，桶1的输出被表示为平均值320，而桶2的输出被表示为值324，其等于数据点314的被测量的值。

在实际中，测试和测量仪器也可以标记桶的输出，以便用户可以确定在选择和输出或者“压缩”分级数据时执行哪个过程。在最终输出中，波形或其他显示于是可以不仅表示来自测量装置的输出，也可以区分最终显示输出上的输出数据。可以通过，例如，不同标记数据的不同颜色、形状、亮度水平等，来区分输出数据。例如，被求平均的数据可以在彩色显示器上呈现为蓝色，而+峰值数据可以在彩色显示器上呈现为黄色。

图5是根据本发明的实施例的系统的各部件的功能性框图，该系统基于动态考虑压缩数据。这些功能可以在该装置的处理器上被实施，例如在图1的处理框130内。如上所述，输入信号可以以多种方式被处理。在图5中，在被组装到测试和测量装置的最终输出中之前，检测器选择器510要么自动地要么允许用户选择特定的检测器来在分级数据上操作。例如，检测器可以包括+峰值520、+/-峰值521、-峰值522、平均值523或另一类型的检测器524，例如准峰值或其他的。另一选择器540允许在被标记为无效550或被标记为在噪声情况下特别有用的求平均过程551的数据之间的选择。与检测器选择器510相似，选择器540可以是自动选择器或者是由用户选择的选择器。

在处理中，评估每个桶以确定它在过程560中是包含噪声还是信号。如果是噪声，那么该选择器540确定桶输出是否是该桶内的数据点的平均值，或者被标记为无效。如果代替地该评估560确定桶数据包含信号，则由选择器510选择的检测器将根据所选择的检测器处理桶中的数据。例如，如果选择了-峰值数据检测器，那么桶中的最负数据点将是该桶输出。最后，噪声-还是-信号过程560的输出使得合适的数据成为每个特定桶的最终的、“被压缩的”输出。如上所述，然后将来自所有桶的输出生成为最终输出。

尽管上面描述的实施例中的许多实施例包括用户界面，但是将认识到在其他实施例中，那些参数可以替换地由测试和测量仪器自动确定。

尽管上面所示所所描述的实施例表明本发明用在实时谱分析仪中，但是将认识到，本发明的实施例也可以有利地用在任何种类的显示频域信号或时域信号的测试和测量仪器中，例如扫描谱分析仪、信号分析仪、矢量信号分析仪、示波器等等。

在各种实施例中，本发明的部件可以以硬件、软件、或两者的结合来实施，并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)等等。

将从前述讨论认识到本发明代表了测试和测量装置领域中的重大进步。尽管为了说明的目的已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是应当理解在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改。因此，本发明除了受所附权利要求限制以外不应被限制。

Claims (21)

1.一种测试和测量仪器，包括：

输入，用于接收输入测试信号；

分离器，其被构造为将该输入测试信号的数据阵列分离为多个数据桶，每个数据桶包含多个数据点；

选择器，其被构造为确定数据阵列的该多个数据桶的当前桶内的数据点数据表示信号还是噪声；以及

处理器，其被构造为在当前桶包含噪声时生成该当前桶的第一输出，并且被构造为在该当前桶包含信号时生成该当前桶的第二输出。

2.权利要求1的测试和测量仪器，其中处理器被构造为在该当前桶包含噪声时从当前桶中的数据点生成平均输出。

3.权利要求1的测试和测量仪器，其中处理器被构造为在该当前桶包含噪声时将该当前桶的输出标记为无效。

4.权利要求1的测试和测量仪器，其中处理器被构造为在该当前桶包含信号时选择该当前桶内的数据点的峰值数据点。

5.权利要求1的测试和测量仪器，其中处理器被构造为在该当前桶包含信号时输出来自该当前桶内的数据点的准峰值数据点。

6.权利要求1的测试和测量仪器，其中处理器被构造为在该当前桶包含信号时输出来自该当前桶内的数据点的平均值数据点。

7.权利要求1的测试和测量仪器，进一步包含输出组件，其被构造为由该多个数据桶的桶输出产生波形显示。

8.权利要求7的测试和测量仪器，其中来自该输出组件的波形显示在包含噪声的桶输出和包含信号的桶输出之间进行区分。

9.权利要求8的测试和测量仪器，其中来自该输出组件的波形显示通过外观被区分。

10.权利要求8的测试和测量仪器，其中来自该输出组件的波形显示通过颜色被区分。

11.权利要求8的测试和测量仪器，其中来自该输出组件的波形显示通过形状被区分。

12.权利要求8的测试和测量仪器，其中来自该输出组件的波形显示通过亮度值被区分。

13.一种测试和测量装置中的方法，包括：

接收用于测试的数字化信号，该数字化信号被构造为多个数据桶，每个数据桶包含多个数据点；

确定该多个数据桶的当前桶中的数据点表示信号还是噪声；

在该当前桶包含噪声时输出第一值作为该当前桶的输出；以及

在该当前桶包含信号时输出第二值作为该当前桶的输出。

14.权利要求13的方法，其中在该当前桶包含信号时输出第二值作为该当前桶的输出包括输出该当前桶中的该多个数据点的具有最大幅度的数据点的值。

15.权利要求14的方法，进一步包括将该当前桶的输出与记录该当前桶包含噪声还是信号的标识符相关联。

16.权利要求15的方法，进一步包括由每个桶的输出值生成测试和测量输出。

17.权利要求16的方法，进一步包括显示该测试和测量输出。

18.权利要求17的方法，其中，在测试和测量输出中，被标识为包含噪声的该当前桶的值与被标识为包含信号的该当前桶的值不同地被显示。

19.权利要求18的方法，其中该不同是颜色。

20.权利要求18的方法，其中该不同是亮度。

21.权利要求18的方法，其中该不同是形状。