CN103869157A - 在测试和测量仪器中的自动中心频率和量程设定 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有初始的显示中心频率和量程设定且配置为处理输入信号的测试和测量仪器。所述测试和测量仪器包括：配置为数字化所述输入信号并且定位主波峰并确定所述输入信号的主波峰中心频率的处理器。所述处理器被配置为基于所述主波峰中心频率调整所述初始的显示中心频率设定。所述处理器被配置为通过将在波峰带宽测试级别处的所述主波峰的带宽与波峰带宽阈值相比较来执行带宽比较。所述处理器被配置为基于所述带宽比较来调整所述初始的量程设定，并且使用所调整的显示中心频率和量程设定来生成处理后的波形信号。

Description

在测试和测量仪器中的自动中心频率和量程设定

技术领域

本发明涉及测试和测量仪器的领域，并且特别是配置为用自动配置显示中心频率和量程设定显示输入信号的频域波形的测试和测量仪器。

背景技术

现代频谱分析仪和数字示波器一般提供用来分析给定输入信号的频域内容的能力。这种测试和测量仪器装备有可配置为捕获期望的事件的触发硬件和软件。一旦捕获该信号，用默认的显示中心频率和量程设定显示所得的频域分析波形。用户必须接着人工地调整显示中心频率和量程设定，以便加亮波形中感兴趣的区域。这可能是乏味的且耗费时间的过程。因此，存在提供自动显示中心频率和量程设定以简化测试和测量仪器的操作的需要。

发明内容

公开了一种具有初始的显示中心频率和量程设定且配置为处理输入信号的测试和测量仪器。测试和测量仪器包括配置为数字化输入信号并且定位主波峰并确定输入信号的主波峰中心频率的处理器。处理器被配置为基于主波峰中心频率调整初始的显示中心频率设定。处理器被配置为通过将在波峰带宽测试级别处的主波峰的带宽与波峰带宽阈值相比较来执行带宽比较。处理器被配置为基于带宽比较来调整初始的量程设定，并且使用所调整的显示中心频率和量程设定来生成处理后的波形信号。

处理器可以被配置为维持在量程与分辨率带宽（RBW）之间的恒等比率，使得当量程被减小时，成比例地减小RBW。处理器可以被配置为对输入信号执行频域变换以生成频域数据并基于频域数据定位主波峰。处理器可以被配置为将显示中心频率设置为主波峰中心频率。处理器可以被配置为确定是否基于最小量程来调整量程设定。

测试和测量也可以包括配置为显示处理后的波形信号的显示器以及配置为存储数字化的输入信号的存储器。处理器可以被配置为接收用户输入并调整初始的显示中心频率和量程设定。处理器可以被配置为接收用户输入并调整波峰带宽阈值。处理器可以被配置为基于量程增量调整量程设定。

也公开了一种在具有初始的显示中心频率和量程设定的测试和测量仪器中处理输入信号的方法。方法包括数字化输入信号并且定位主波峰并确定输入信号的主波峰中心频率。基于主波峰中心频率来调整初始的显示中心频率设定。通过将在波峰带宽测试级别处的主波峰的带宽与波峰带宽阈值相比较来执行带宽比较。基于带宽比较来调整初始的量程设定。通过使用所调整的显示中心频率和量程设定来生成处理后的波形信号。

可以维持在量程与分辨率带宽（RBW）之间的恒等比率，使得当量程被减小时，成比例地减小RBW。可以对输入信号执行频域变换以生成频域数据，并且可以基于频域数据定位主波峰。可以将显示中心频率设置为主波峰中心频率。可以确定是否基于最小量程来调整量程设定。

可以提供显示器，并且可以将其配置为显示处理后的波形信号。可以将数字化的输入信号存储在存储器中。可以接收一个或多个用户输入，并且可以基于一个或多个用户输入来调整初始的显示中心频率和量程设定。可以接收用户输入，并且可以基于用户输入调整波峰带宽阈值。可以基于量程增量来调整量程设定。

也公开了一种在其上存储有由处理器执行的计算机程序的计算机可读介质，所述处理器被配置为执行在具有初始的显示中心频率和量程设定的测试和测量仪器中处理输入信号的方法。方法包括数字化输入信号并且定位主波峰并确定输入信号的主波峰中心频率。基于主波峰中心频率调整初始的显示中心频率设定。通过将在波峰带宽测试级别处的主波峰的带宽与波峰带宽阈值相比较来执行带宽比较。基于带宽比较来调整初始的量程设定。通过使用所调整的显示中心频率和量程设定来生成处理后的波形信号。

附图说明

图1是具有显示器的混合域示波器的图解；

图2是示出在自动调整中心频率和量程之前的波形的显示的图解；

图3是更详细地示出波形的显示的图解；

图4是在对主波峰进行放大之后的显示的图解；

图5是在量程调整之后对主波峰进行放大的显示的图解；

图6是示出了自动中心频率和量程调整过程的流程图；以及

图7是示出了采集、自动中心频率和量程调整以及随后显示输入波形的框图。

具体实施方式

本文中公开的是用于分析感兴趣的信号且自动地调整诸如频谱分析仪或混合域示波器的测试和测量仪器的中心频率和量程设定的技术。在使用频谱分析仪或混合域示波器的频域分析期间，用户经常需要将频谱显示集中在感兴趣的特别信号，然后减小频率量程（“量程”），直至信号的屏幕上的波形足够宽以进行观察和分析。该过程通常是人工的，并且可能是耗费时间且乏味的。本文中公开的技术提供用于设置显示中心频率和量程以便定位给定波形的最可能的部分的自动方法。

图1是具有显示器12的测试和测量仪器（示波器）10的图解，所述显示器12被划分为多个显示区域。区域14、16被配置为图形地显示至少一个波形24、26以及其它图形标记34、36，例如轴、图形信息和文本。示波器10也具有配置为用于用户输入的多个用户控件18以及配置为接收测试信号等的多个电输入端20。在该示例中，用户控件18包括如本领域技术人员已知的配置为选择/调整显示中心频率和量程设定的控件。

在该示例中，将示波器10实现为带有采集系统21的孤立的单元，所述采集系统21包括具有相关联的存储器23的处理器22，所述存储器23被配置为存储程序信息和数据。应当理解的是，处理器22可以耦合至附加的电路，例如I/O、图形生成硬件等等。处理器22被配置为经由用户控件18接收输入的至少一部分。模数（A/D）转换器25被配置为对在电输入端20上接收到的信号进行数字化。触发器检测器（触发器系统）27如下面讨论的提供用于控制采集过程的定时信号。在美国专利No.7,191,079中公开了多种触发模式，将其整体并入本文中。在美国专利No.4,611,164中公开了自动调谐过程，也将其整体并入本文中。

处理器22也被配置为生成在显示器12上显示的信息的至少一部分。应当理解的是，测试和测量仪器可以通过使用各种硬件和软件来实现，所述各种硬件和软件包括使用计算装置来实现的实施例，所述计算装置例如是台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话或其它计算装置，并且这些系统的一些可以或可以不提供或要求显示装置。数字转换器是没有显示器的测试和测量仪器的一个示例。

一般地，下面的方法可以用来自动地设置显示中心频率和量程：

1. 将显示中心频率设置为仪器的频带的中间或如由用户选择的子范围；

2. 将量程设置为仪器的整个带宽或如由用户选择的子范围；

3. 执行采集并生成信号的频率变换波形；

4. 定位在频域波形中的最高幅度波峰（“主波峰”），并且将显示中心频率设置为等于主波峰的中心频率；

5. 确定在波峰幅度的n dB以下（例如，3 dB）的点之间的主波峰的带宽。

6. 如果主波峰带宽比当前量程的w百分比（例如，10％）宽，则停止；

7. 如果量程当前在最小可能值处，则停止；

8. 将量程减小到更小的值（例如，当前值的10％）。仪器也可以被配置为维持在量程与分辨率带宽（RBW）之间的恒等比率，使得当量程被减小时，按相同的比例减小RBW。这揭示了信号的更多的细节；以及

9. 重复步骤3-8直至完成。

图2-5是带有在如上面公开的自动过程中的不同点处显示的波形的显示的图解。图2-4示出了在过程的中间阶段中的波形。应当理解的是，仅最终显示（图5）需要由实际的测试和测量仪器生成。图2是示出了在自动调整中心频率和量程之前的波形42的显示40a的图解。波形42包括较大（主）波峰50和较小（副）波峰51。在采集以前，可以将显示中心频率调整至仪器的频带的中间，并且可以将量程设置为频带的整个带宽。

图3是更详细地示出了波形42的左边部分的显示40b的图解。因为频带的左边部分包含主波峰50，处理器22被配置为自动地调整中心频率和量程以集中在波形的该部分。例如，处理器22一般被配置为生成所采集的信号的频率变换并将信号的频域表示存储在存储器23中。基于信号的频域表示，处理器被配置为定位在频域波形中的最高幅度波峰。然后，处理器可以将显示中心频率设置为等于波形波峰中心频率。

图4是对波形42的主波峰50进行放大后的显示40c的图解。如上面公开的，将显示中心频率设置为主波峰50中心频率。量程可以如下进行调整。处理器可以被配置为确定在位于波峰带宽测试级别52处的测试点处的主波峰50的宽度。可以在相对于波峰幅度测量的dB中指定波峰带宽测试级别52。波峰带宽测试级别可以具有默认值，例如，3dB。应当理解的是，用户可以按需要调整波峰带宽测试级别。如果在波峰带宽测试级别处的波峰带宽比波峰带宽阈值宽，则不需要调整（停止）放大级别。可以根据当前量程的百分比指定波峰带宽阈值。应当理解的是，波峰带宽阈值可以具有默认值，例如，10％。

如果量程当前处于用于测试和测量仪器的最小可能值，则不需要进一步的量程调整。如果在波峰带宽测试级别处测量的波峰带宽小于波峰带宽阈值，则可以通过使用调整增量（例如当前量程设定的10％）来将当前的量程设定减小至更小的值。测试和测量仪器也可以被配置为维持在量程与分辨率带宽（RBW）之间的恒等比率，使得当量程被减小时，按相同比例减小RBW。这揭示了信号的更多的细节。可以以采用过程为起点用所调整的量程设定来重复该过程。

图5是在最终量程调整之后的对主波峰50进行放大后的显示40d的图解。在该示例中，在波峰带宽测试级别处测量的波峰带宽大于波峰带宽阈值。因此，不需要进一步的量程调整。

图6是概括地示出了上面公开的过程的流程图60。应当理解的是，本文中包含的任何流程图仅是说明性的，并且将在通常的系统软件中实现其它程序进入和退出点、超时函数、误差校验例程等等（未示出）。也理解的是，系统软件在被发起之后可以连续地运行。因此，任何起点和终点（例如，附图标记61a和61b）意在按需指示可以执行的代码的一部分的逻辑起点和终点。也可以在不脱离本公开内容的范围的情况下使任何块的执行次序变化。基于本文中的公开内容，这些方面的实现是明白的且很好地被本领域技术人员所领会。

如由块62示出的，将初始的显示中心频率设置为仪器的频带的中间，并且将初始量程设置为频带的整个带宽。如由块63示出的，执行采集，并且生成信号的频率变换并将其存储在存储器中。如由块66示出的，通过使用频域数据定位主波峰，并且将显示中心频率设置为主波峰中心频率。将在波峰带宽测试级别处的主波峰的宽度与量程测试阈值相比较。如果在波峰带宽测试级别处的宽度大于量程测试阈值，则如由块66示出的完成该过程。如果否，则该过程在块67处继续。如果量程设定处于最小值，则完成该过程。如果否，则如由块64示出的，按量程增量来减小量程设定，并且过程以块63继续。

图7是示出了采集、自动中心频率和量程调整以及随后显示输入波形的高级别框图70。如由块71示出的，将RF信号耦合至测试和测量仪器的输入端。如由块72示出的，选择给定的频带。如由附图标记73示出的，可以按需对频带进行降频转换。如由块74示出的，对RF信号进行数字化。如由块75示出的，可以对数字信号进行抽取并进行滤波。如由块76示出的，将所得数据存储在存储器中。如由块77示出的，可以执行中心频率和量程的自动设定。如由块78示出的，可以显示所得的波形。

应当理解的是，基于本文中的公开内容，许多变型是可能的。虽然上面按特别的组合描述了特征和元件，但是可以在没有其它特征和元件的情况下独自地使用每个特征和元件，或者与或不与其它特征和元件一起以各种组合使用每个特征和元件。本文中公开的设备或方法可以在并入计算机可读（非瞬态）存储介质中的计算机程序、软件或固件中实现，以供通用计算机或处理器执行。计算机可读存储介质的示例包括只读存储器（ROM）、随机访问存储器（RAM）、寄存器、缓存存储器、半导体存储器装置、诸如内部硬盘和可移动磁盘的磁媒介、磁光媒介以及诸如CD-ROM盘和数字视频光盘（DVD）的光媒介。

适当的处理器通过举例包括通用处理器、特殊用途处理器、常规处理器、数字信号处理器（DSP）、多个微处理器、与DSP核心相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）电路、任何其它类型的集成电路（IC）和/或状态机。

Claims (21)

1. 一种具有初始的显示中心频率和量程设定且配置为处理输入信号的测试和测量仪器，所述测试和测量仪器包括：

配置为数字化所述输入信号并且定位主波峰并确定所述输入信号的主波峰中心频率的处理器，所述处理器被配置为基于所述主波峰中心频率调整所述初始的显示中心频率设定，所述处理器被配置为通过将在波峰带宽测试级别处的所述主波峰的带宽与波峰带宽阈值相比较来执行带宽比较，所述处理器被配置为基于所述带宽比较来调整所述初始的量程设定，并且使用所调整的显示中心频率和量程设定来生成处理后的波形信号。

2. 权利要求1所述的测试和测量仪器，其中，所述处理器被配置为维持在所述量程与分辨率带宽（RBW）之间的恒等比率，使得当所述量程被减小时，成比例地减小所述RBW。

3. 权利要求1所述的测试和测量仪器，其中，所述处理器被配置为对所述输入信号执行频域变换以生成频域数据，所述处理器被配置为基于所述频域数据定位所述主波峰。

4. 权利要求1所述的测试和测量仪器，其中，所述处理器被配置为将所述显示中心频率设置为所述主波峰中心频率。

5. 权利要求1所述的测试和测量仪器，其中，所述处理器被配置为确定是否基于最小量程来调整所述量程设定。

6. 权利要求1所述的测试和测量仪器，进一步包括配置为显示所述处理后的波形信号的显示器。

7. 权利要求1所述的测试和测量仪器，进一步包括配置为存储所述数字化的输入信号的存储器。

8. 权利要求1所述的测试和测量仪器，其中，所述处理器被配置为接收用户输入并调整所述初始的显示中心频率和量程设定。

9. 权利要求1所述的测试和测量仪器，其中，所述处理器被配置为接收用户输入并调整所述波峰带宽阈值。

10. 权利要求1所述的测试和测量仪器，其中，所述处理器被配置为基于量程增量调整所述量程设定。

11. 一种在具有初始的显示中心频率和量程设定的测试和测量仪器中处理输入信号的方法，所述方法包括：

数字化所述输入信号，并且定位主波峰并确定所述输入信号的主波峰中心频率；

基于所述主波峰中心频率来调整所述初始的显示中心频率设定；

通过将在波峰带宽测试级别处的所述主波峰的带宽与波峰带宽阈值相比较来执行带宽比较；

基于所述带宽比较来调整所述初始的量程设定；以及

通过使用所调整的显示中心频率和量程设定来生成处理后的波形信号。

12. 权利要求11所述的方法，进一步包括维持在所述量程与分辨率带宽（RBW）之间的恒等比率，使得当所述量程被减小时，成比例地减小所述RBW。

13. 权利要求11所述的方法，进一步包括对所述输入信号执行频域变换以生成频域数据，并且基于所述频域数据定位所述主波峰。

14. 权利要求11所述的方法，进一步包括将所述显示中心频率设置为所述主波峰中心频率。

15. 权利要求11所述的方法，进一步包括确定是否基于最小量程来调整所述量程设定。

16. 权利要求11所述的方法，进一步包括提供配置为显示所述处理后的波形信号的显示器。

17. 权利要求11所述的方法，进一步包括在存储器中存储所述数字化的输入信号。

18. 权利要求11所述的方法，进一步包括接收用户输入并调整所述初始的显示中心频率和量程设定。

19. 权利要求11所述的方法，进一步包括接收用户输入并调整所述波峰带宽阈值。

20. 权利要求11所述的方法，进一步包括基于量程增量调整所述量程设定。

21. 一种在其上存储有由处理器执行的计算机程序的计算机可读介质，所述处理器被配置为执行在具有初始的显示中心频率和量程设定的测试和测量仪器中处理输入信号的方法，所述方法包括：

数字化所述输入信号，并且定位主波峰并确定所述输入信号的主波峰中心频率；

基于所述主波峰中心频率来调整所述初始的显示中心频率设定；

通过将在波峰带宽测试级别处的所述主波峰的带宽与波峰带宽阈值相比较来执行带宽比较；

基于所述带宽比较来调整所述初始的量程设定；以及

通过使用所调整的显示中心频率和量程设定来生成处理后的波形信号。

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