CN103424612B - 在频域测试和测量仪器中自动检测带内但跨外的功率 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在频域测试和测量仪器中自动检测带内但跨外的功率。一种根据本发明实施例的测试和测量仪器自动检测过度的带内但跨外的能量并且向用户通知该条件。

Description

在频域测试和测量仪器中自动检测带内但跨外的功率

技术领域

本发明涉及测试和测量仪器，并且更特别地涉及显示频域信息的测试和测量仪器。

背景技术

某些测试和测量仪器能够显示输入信号的时域和频域视图两者，某些测试和测量仪器诸如可从Beaverton, Oregon的Tektronix公司获得的RSA6100 Series Real-TimeSpectrum Analyzers 和MDO4000 Series Mixed Domain Oscilloscopes。

当使用此类测试和测量仪器时，用户有时可能遇到在时域显示中可见但在频域显示中不可见的信号。这通常发生，因为时域显示示出了来自仪器的整个采集带宽的数据，而频域显示仅示出该数据的子集。这是因为频域显示不示出采集带宽的完全端部（veryends），其被归因于仪器的采集路径内的各种模拟和数字滤波器的衰减和相位非线性失真。结果，位于仪器的采集带宽内但是在显示跨度之外的信号将在时域显示中可见但在频域显示中不可见,该信号即是“带内但跨外（in-band but out-of-span）”或简化为“跨外”的信号。

该差异可以导致对于用户而言的多种令人迷惑的情况。

一个情况是其中时域和频域测量简单地不一致。使得用户尝试想出这两个本该相等的测量为何产生不同结果。

另一情况是当过度的带内但跨外的功率引起溢出条件时。观察频域显示的用户将看不到过度功率，并且想知道仪器为何显示溢出条件。

诸如可从Rohde & Schwarz of Munich, Germany获得的FSW Signal andSpectrum Analyzer 之类的某些频谱分析仪允许用户查看放大的频谱显示，该显示示出仪器的整个采集带宽，包括带边缘滚降。然而，该实施的问题在于用户必须有知识到足以知道何时激活放大的谱显示。对于对频谱分析仪没有经验的用户而言，得到不同的测量结果或或不清楚的警告消息可能是非常令人迷惑的。在没有显著的经验量的情况下，用户可能不知道他或她应该使跨度设置更大以看到真实的问题。

发明内容

一种根据本发明实施例的测试和测量仪器自动检测过度的带内但跨外的能量并且向用户通知该条件。

本发明的目的、优势和其他新颖特征将在结合所附权利要求书和附图阅读时从以下详细描述中清楚。

附图说明

图1描绘了常规测试和测量仪器的简化高级框图。

图2描绘了根据本发明实施例的测试和测量仪器的简化高级框图。

图3描绘了使用图2的测试和测量仪器产生的频域显示。

具体实施方式

图1描绘了常规测试和测量仪器100的简化高级框图，常规测试和测量仪器100诸如Real-Time Spectrum Analyzer、Mixed Domain Oscilloscope等。以其最简单的形式，模拟输入信号输入到模数转换器105，该模数转换器105将其数字化以产生数字数据。根据仪器的特定类型，可以在将模拟输入信号数字化（例如，通过下变频器）之前由模拟滤波器104对其滤波，和/或可以在将其数字化（例如，对于小数式采样速率（sample ratedecimation））之后由数字滤波器106对其滤波。然后处理该数字数据以提供两个不同的显示。首先，例如，通过将数字数据转换为同相（I）和正交（Q）采样并且然后计算来处理数字数据以计算功率或幅度对时间轨迹110，并且然后在时域显示115上显示该轨迹。也使用诸如快速傅里叶变换（FFT）、chirp-Z变换等之类的频率变换来处理数字数据以计算频谱120。如上所述，滤波器104和106具有滚降，该滚降使得例如带宽的上和下10%的频谱的端部失真，并且因此不适于由用户使用。同样，频谱计算120通常不将频谱的那些部分传递到显示。如果测试和测量仪器100可以表示各种测试和测量仪器中的任一种，则诸如下变频器、触发器电路等之类的特定于仪器的元件出于简化而不示出。

图2描绘了根据本发明实施例的测试和测量仪器200的简化高级框图。该测试和测量仪器200类似于图1中所示的测试和测量仪器100，除了还将计算的频谱传递到跨外能量计算205，该跨外能量计算205针对过度的带内但跨外的能量来监视输入信号。当检测到带内但跨外的能量时，测试和测量仪器200向用户通知该条件。

可以以各种方式中任一种检测到过度的带内但跨外的能量。例如，在各种实施例中，可以通过确定总跨外功率是否超过各种量中的任一个或显示值（例如，屏幕顶部、参考电平）来检测它，各种量诸如绝对功率电平、总跨内（in-span）功率的百分比、最大跨内信号的百分比。这些量可以由用户定义或由仪器定义。替代地，可以使用模拟电路，例如通过利用第一模拟滤波器对跨内功率滤波、利用第二滤波器对跨外功率滤波以及然后比较得到的经滤波的信号的幅度来检测过度的跨外功率。

仪器可以以各种方式向用户通知关于过度的带内但跨外的能量。例如，在某些实施例中，仪器在时域显示115或频域显示130上显示消息。在某些实施例中，仪器产生可听音调。在某些实施例中，仪器引导用户查看全跨度，使得他或她可以看到过度的跨外信号，或替代地，为用户自动显示全跨度。在其中仪器在远程控制之下操作的情况中，仪器可以生成中断。仪器也可以利用无效测量的指示返回任何测量结果。

为了帮助理解，图3描绘了使用图2的测试和测量仪器200产生的示例性频域显示300。全采集带宽是 97-103 MHz,或6 MHz。然而，频谱的上和下0.5 MHz如上所述的那样失真，使得在正常操作期间，上和下0.5 MHz不显示，并且因此用户仅看到 97.5-102.5 MHz,或5 MHz，如虚线305和310指示的那样。因而，在正常操作期间，看着该显示300的用户将（不正确地）认为在显示中心处的信号315是采集带宽内的主信号，然而，带内但跨外信号320在功率上实际上更高。带内但跨外信号320可以引起上述的令人迷惑的情况中的任何情况，但是幸运的是，测试和测量仪器200将如上所述的那样自动检测带内但跨外信号320并且然后经由消息325通知用户，从而避免任何迷惑。测试和测量仪器200也可以引导用户显示全6MHz跨度，使得用户可以看到带内但跨外信号320。

应该理解，虽然在具有时域和频域显示两者的测试和测量仪器方面描述了本发明，但是本发明在仅具有频域显示的测试和测量仪器中也是有用的，例如，用以检测带内但跨外信号何时导致过载条件。

在各种实施例中，诸如频谱计算、幅度对时间计算、跨外能量计算等之类的上面示出和描述的元素可以以硬件、软件或两者的组合实施，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）等或在通用微处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）等上实施。

根据上述讨论应该理解本发明代表在测试和测量仪器领域中的显著进步。尽管已经出于示范的目的示出并描述了本发明的具体实施例，但是应该理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改。因而，除了所附权利要求书以外，本发明不应受到限制。

Claims (12)

1.一种测试和测量仪器，包括：

模数转换器，其数字化输入信号以产生数字数据；

频率转换，其将数字数据转换为具有跨内功率和跨外功率的频谱；

检测器，其检测过度的跨外功率；以及

用于向用户通知检测的过度的跨外功率的装置。

2.如权利要求1所述的测试和测量仪器，其中检测器通过将总跨外功率与绝对功率电平进行比较来检测过度的跨外功率。

3.如权利要求1所述的测试和测量仪器，其中检测器通过将总跨外功率与总跨内功率进行比较来检测过度的跨外功率。

4.如权利要求1所述的测试和测量仪器，其中检测器通过将总跨外功率与最大跨内信号进行比较来检测过度的跨外功率。

5.如权利要求1所述的测试和测量仪器，其中检测器通过将总跨外功率与显示值进行比较来检测过度的跨外功率。

6.如权利要求1所述的测试和测量仪器，其中通知装置通过在时域显示上显示消息来通知用户。

7.如权利要求1所述的测试和测量仪器，其中通知装置通过在频域显示上显示消息来通知用户。

8.如权利要求1所述的测试和测量仪器，其中通知装置通过产生可听音调来通知用户。

9.如权利要求1所述的测试和测量仪器，其中通知装置通过引导用户查看全跨度来通知用户。

10.如权利要求1所述的测试和测量仪器，其中通知装置通过为用户显示全跨度来通知用户。

11.如权利要求1所述的测试和测量仪器，其中通知装置通过生成中断来通知用户。

12.如权利要求1所述的测试和测量仪器，其中通知装置通过利用无效测量的指示返回测量结果来通知用户。