CN107645344B - 多频带噪声降低系统和方法 - Google Patents

Abstract

在本文中讨论了涉及降低在处理信号时引入到信号中的噪声的系统和方法。在实施例中，信号最初可以被多路复用器分割成两个或更多个频带。每一个频带然后可以被转发通过所分配的通道。一个或多个通道可以包括放大器，以便在所分配的通道的噪声源之前独立地提升分配给所述通道的信号频带。这导致相对于由噪声源引入的噪声提升信号频带。在一些实施例中，滤波器也可以被实现在一个或多个通道中以从所述通道去除处于分配给所述通道的信号频带的带宽之外的噪声。附加的实施例可以在本文中被描述和/或要求保护。

Description

多频带噪声降低系统和方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求受益于由John J. Pickerd等人于2016年7月20日提交的序列号为62/ 364571，并且标题为“Biamp CTLE Test Instrument Noise Reduction System”的美国临时专利申请，其全部内容通过引用如同复制一样并入本文。

技术领域

本公开涉及与噪声降低相关联的系统和方法，并且更具体地，涉及用于利用多个频带来降低噪声的系统和方法。

背景技术

数字化系统被设计为处理模拟信号以产生作为数字信号的模拟信号的数字化表示。在执行该处理时，数字化系统可能将不想要的噪声引入到所得到的数字信号中，这导致所得到的数字信号不准确地表示原始模拟信号。虽然通过使用更好的工程设计实践或更高质量的部件和/或材料可以稍微降低该噪声，但是在当前的技术水平下，仍然可能存在由甚至高质量数字化系统引入的噪声量的问题。这在诸如例如数字测试和测量系统的领域中尤其成问题，工程师依赖数字测试和测量系统来测量模拟信号的高准确度表示。在一些情况下，某些频率（例如，高频）甚至可能在这种测试和测量系统的本底噪声中丢失。因此，数字化系统引入的噪声量可能是一个问题。

本发明的实施例解决了这些和其他问题。

附图说明

图1是根据本公开的各个方面的采用噪声降低的测试和测量系统的说明性框图。

图2是根据本公开的各个方面针对差分信号采用噪声降低的测试和测量系统的说明性框图。

图3是根据本公开的各个方面针对差分信号采用噪声降低的测试和测量系统的另一说明性框图。

图4是根据本公开的各个方面的采用噪声降低的测试和测量系统的另一说明性框图。

图5是根据本公开的各个方面的采用噪声降低的测试和测量系统的说明性系统级框图。

图6是根据本公开的各个方面在单个示波器中针对多个信号采用噪声降低的测试和测量系统的说明性系统级框图。

图7是根据本公开的各个方面针对多个信号或差分信号采用噪声降低的测试和测量系统的说明性系统级框图。

图8是根据本公开的各个方面针对多个差分信号采用噪声降低的测试和测量系统的说明性系统级框图。

图9是根据本公开的各个方面在单个示波器中针对多个差分信号采用噪声降低的测试和测量系统的说明性系统级框图。

图10是描绘根据本公开的各个方面的频域中的输入信号和对应输出信号的说明性图形。

图11是描绘根据本公开的各个方面的时域中的输入信号和对应输出信号的说明性图形。

图12是根据本公开的各个方面的由多频带系统处理的波形对利用单个通道采样的波形的说明性图形。

图13是多频带系统的实施例中的噪声降低图形。

图14是由多频带系统采样的波形与利用单个通道采样的波形相比较的另一实施例的图形。

图15是描绘根据本公开的各个方面的噪声降低的说明性图形。

图16是描绘根据本公开的各个方面的作为示波器显示标线上的输出的噪声降低的说明性图形。

图17是描绘根据本公开的各个方面的作为示波器显示标线上的输出的噪声降低的说明性图形。

图18是根据本公开的各个方面的控制多频带系统的方法的说明性流程图。

图19是根据本公开的各个方面的说明性设备。

具体实施方式

这里公开了一种噪声降低系统，其被配置为基于频率将输入信号分割到两个或更多个通道（诸如高频通道和低频通道）中。然后可以独立地修改每个通道以针对通道内的噪声进行控制。输入信号可以是单信号或差分信号。输入信号可以例如通过采用多路复用器（例如双工器，三工器等）基于频率被分割。如本文所使用的，多路复用器是指能够将信号分割成多于一个频带的多频带分割器。在一些实施例中，在应用多路复用器之前，通过采用平衡-不平衡变换器将差分输入转换为单信号。输入信号可以在到达某些噪声诱发部件（诸如例如电子系统（例如，测试和测量系统）的数字转换器）之前被放大。因此，与未放大的信号相比，由所述某些噪声诱发部件引入到放大信号中的噪声被降低。然后，该信号经由模数（A/D）转换器从模拟信号转换为数字信号，然后被缩放以从数字信号中去除放大器的影响并被重新组合成供显示或其它处理的公共信号。由于基于频率分割信号，高通滤波器可以被应用到高频通道以从高频通道中去除低频噪声而不影响低频通道中的低频信号。此外，可以在低频通道中应用低通滤波器以从低频通道中去除高频噪声而不影响高频通道中的高频信号。因此，可以降低或甚至消除引入到频率通道中的正在由该通道处理的频带之外的噪声。将信号分割到多个通道中可以允许显著改善噪声降低，这是因为可以基于正在通道中处理的该部分信号来独立地调整每个通道。此外，可以在运行时或实时地修改放大率以独立地优化或增加每个通道的信噪比（SNR）。例如，信号可以在添加通道噪声之前被放大，从而导致相对于该信号的通道噪声量的降低。因此，可以增加放大器的增益，直到信号（例如，低频信号或高频信号）被放大到A/D转换器的能力阈值之内（例如，百分之八十）以使信号的放大率和对应的SNR降低被最大化，而不在A/D转换器处引起信号斩波。测试和测量系统还可以采用串行数据链路分析（SDLA）和散射（S）参数，以便在这些信号被组合并输出到用户（例如，经由显示器）或用于附加处理之前，在每个通道基础上从输入信号解嵌入测量系统部件的影响。

图1是用于噪声降低的测试和测量系统100的实施例的框图。如所描绘的，系统100可以包括作用在信号170的不同频带上的多个独立控制的放大器（例如，放大器121和131）。尽管在图中被描绘为有限数量的频带，但是将理解的是，本公开可应用于大于1的任何数量的频带。在各种实施例中，这些独立控制的放大器可以被配置为以类似于连续时间线性均衡器（CTLE）的方式作用在信号170上。在这样的实施例中，系统100可以被认为是多频带CTLE测试仪器噪声降低系统。系统100包括低频通道120和高频通道130。在一些实施例中，只有频率通道的子集可以包括独立控制的放大器。例如，高频通道130可以包括如图所描绘的放大器，而低频通道120可以省略放大器。这例如在一个通道中的噪声比一个或多个其它通道中的噪声重要性低的情况下可能是有益的。然而，在所描绘的实施例中，低频通道120包括位于噪声源123之前的可调放大器121、A/D转换器125、低通滤波器127和可调缩放部件129。高频通道130包括位于噪声源133之前的可调放大器131、A/D转换器135、高通滤波器137和缩放部件139。系统100还包括双工器141，用于将来自DUT110的信号170分割成不同频带以便跨通道120和130传送。系统还包括被配置为控制放大器121和131以及缩放部件129和139的控制器150。控制器可以被配置为自动地（即，没有用户/人类的输入）、根据用户输入的设置（例如，经由用户控件）或这两种方式的某种组合控制放大器或任何其他部件。控制器150还可以控制解嵌入滤波器161在显示给用户之前从来自DUT110的信号170中去除系统100部件或其子集的影响。例如，解嵌入滤波器可以用作逆滤波器以去除放大器之一的影响（例如，根据来自控制器151的控制信号）。

DUT110可以是被配置为经由电信号进行通信的任何信号源。信号170可以是DUT110传送的（一个或多个）任何信号。例如，DUT110可以包括配置成通过导电介质传送信号的传送器（Tx）。在一些情况中，DUT110是被设计为向对应的接收器（未示出）传送信号的装置。DUT110可以出于测试目的（例如当DUT110被认为参与传送故障信号时和/或用于验证新设计的DUT110的信令准确度）被耦合到系统100。DUT110经由DUT链路连接到双工器141，DUT链路可以是能够将来自DUT110的信号传送到双工器141的任何导电介质。例如，DUT链路可以采用导电线、信号探针、中间测试装备等。在一些情况下，DUT链路可能引起信号170内的频率衰减。在这种情况下，可以选择一个或多个放大器的频率形状以努力减轻或降低衰减。

双工器141可以是实现频域复用的无源装置。双工器141是一种多路复用器，其将具有宽范围频率的信号170转换成具有互斥频率范围的两个信号频带。在一些实施例中，可以利用分割器和适当的频率滤波器（例如用于高频通道的高通滤波器、用于低频通道的低通滤波器，以及用于中频通道的一个或多个带通滤波器）来实现双工器141或本文讨论的任何其他多路复用器。将理解的是，设想了多路复用器的其他配置，并且本公开不应该基于如何完成将信号（例如，信号170）分割成多个频带来限制。如所描绘的，双工器141将从DUT110接收的信号170转换成高频信号频带172和低频信号频带171，以分别传送到高频通道130和低频通道120。高频信号频带172采用与低频信号频带171不同的频率界限（例如，不同的频率范围）。双工器141配置有交叉频率。频率高于交叉频率的信号频带172被转发到高频通道130，并且频率低于交叉频率的信号频带171被转发到低频通道120。因此，分别地，高频信号频带172是包含频率高于双工器交叉频率的所有波形的信号170的频带，并且低频信号频带171是包含频率低于双工器交叉频率的所有波形的信号170的频带。应当注意，虽然系统100描绘了两个频率通道，但是在一些实施例中可以采用三个或更多个频率通道（例如，高频通道、一个或多个中频通道和低频通道等）。在这种情况下，在不偏离本公开的情况下，双工器141可以被三工器或更高阶多路复用器代替。这样的多路复用器采用多个交叉频率（例如，低频交叉和高频交叉）来根据需要将信号频带分类到对应的频率通道中。

低频通道120包括与双工器141的输出耦合的放大器121。如本文所使用的，将两个部件耦合在一起（例如与……耦合、耦合到、与……连接、连接到等等）的任何指示可以指代直接耦合（即，没有中间部件）或间接耦合（即，其间具有一个或多个部件）。放大器是配置为增加信号功率的任何部件。由放大器引起的信号功率的增加可以被称为信号增益。因此，放大器121被配置为向低频信号频带171提供信号增益。由放大器121提供的增益是可调整的。如标记A所示，放大器121以通信方式耦合到控制器150。因此，放大器121可基于来自控制器150的命令或信号调整。放大器131与双工器141的另一输出耦合。放大器131向高频信号频带172提供可调整的信号增益。放大器131也可基于来自控制器150的命令或信号调整。

信号通道可以包括多个噪声源。低频通道120和高频通道130的噪声源分别被描绘为噪声源123和133。来自噪声源123和133的噪声可以在信号通道中由用于信号调节的任何数量的部件（诸如探针滤波器、温度补偿滤波器、带宽扩展（BWE）相位和量值校正滤波器、非线性失真校正滤波器、多输入多输出（MIMO）交错支路校正滤波器、内插滤波器、平均滤波器、调节电路、放大器、采样器、相位参考电路、时钟电路等）生成。虽然被描绘为与噪声源123和133分离，但是将理解的是，所描绘的部件（诸如A/D 125和135）可以被包括作为噪声源123和133的一部分。来自噪声源123和133的噪声可分别降低信号频带171和172的SNR，除非采取措施补偿噪声。进一步复杂化系统100，噪声123和噪声133可以包括不同的均方根（RMS）幅度值。例如，双工器141使信号的低频带171经过放大器121。然后，噪声源123可以向低频带171添加全带宽噪声。例如，在一些情况下，噪声123的RMS幅度可以是5.7毫伏均方根（mVrms）。此外，双工器141使信号的高频带172经过放大器131。噪声源133然后可以向高频带172添加仅1mVrms的噪声。这是因为示波器的噪声可能随着通道的增益设置而变化。例如，低频通道120可以以100毫伏每格（mV/div）操作，而高频通道可以以6.25mV/div操作。当具有多个频率的单信号（诸如伪随机二进制序列（PRBS）数据模式）穿越信号通道时，低频通常幅度大，而高频通常幅度小。因此，当它们接近本底噪声的幅度时，低频的SNR大于高频的SNR。然而，通过将信号170分割成低频信号频带171和高频信号频带172，可以如下所述那样去除噪声，这可能导致显著的噪声降低。在一些实施例中，与单信号通道相比，可以实现5.8分贝（dB）和7dB之间的总信号通道噪声降低。

低频通道120包括A/D转换器125。A/D转换器125是被配置为将低频信号频带171从模拟格式转换为数字格式的采样部件。A/D转换器125包含最大转换能力。最大转换能力是A/D转换器125可以转换为对应的数字信号的模拟信号的最大幅度。超过A/D转换器125的最大转换能力的所有模拟信号幅度均被表示为数字信号的单个最大值。这种到单个最大值的降低可以被称为斩波，并且可能导致模拟信号的数据丢失。因此，放大器121可以由控制器150设置，以防止将信号增益提升到超过A/D转换器125的最大转换能力的值。例如，在一些方面，放大器121可以被设置为提供低频信号频带171，该低频信号频带171的幅度为A/D转换器125的最大转换能力的大约百分之八十。由于信号频带171的幅度可能不是预先知道的，所以剩余的约百分之二十可以被保留以在几乎没有斩波可能性的情况下允许信号变化。A/D转换器125的最大转换能力的保留部分可以称为用于信号变化的余量。A/D转换器135可以基本上类似于A/D转换器125，并且可以对高频通道130中的高频信号频带172执行模数转换。

低频通道120还包括可选的低通滤波器127。低通滤波器127是被配置为从信号中去除较高频率波（例如，频率大于双工器的交叉频率的波）同时使较低频率波（例如，频率小于交叉频率的波）不变的任何滤波器。交叉频率可以是由双工器141确定的固定值。具有可变交叉频率的双工器141可以通过使一个或多个交叉频率基于信号170的各方面（例如，频率范围）变化来添加对SNR的另一程度的控制）。这样的可变交叉频率可以通过用户输入手动地、自动地（例如，经由从控制器150接收的命令或信号）或按照前面两者的任何组合来控制。在所描绘的实施例中，双工器141确保低频通道120仅包括低频信号频带171。因此，存在于低频信号频带171中的任何高频波（例如，频率高于交叉频率的那些波）可以被认为是由噪声源123添加并且可以被滤除的噪声。这样，低通滤波器127从低频信号频带171去除这些高频波，这可能导致显著的噪声降低。低通滤波器127的截止频率可以基于双工器141交叉频率来设置。在一些实施例中，低通滤波器127的截止频率可以被设置为比双工器141的交叉频率略高（例如，在预定百分比或范围内）的频率。

高通滤波器137类似于低通滤波器137，但是可选地被包括在高频通道130中以从高频信号频带172去除低频噪声。高通滤波器137是被配置为从信号去除低频波（例如，频率小于双工器141的交叉频率的波）同时使具有较高频率的波（例如，频率大于交叉频率的波）不变的滤波器。高通滤波器137的截止频率可以基于双工器141交叉频率设置。在一些实施例中，高通滤波器137的截止频率可以被设置为比双工器141的交叉频率略低（例如，在预定百分比或范围内）的频率。高频通道130中的任何低频波可以被认为是由噪声源133添加并且可以被滤除的噪声。因此，高通滤波器137从高频信号频带172去除噪声，从而导致显著的噪声降低。应当注意，将低通滤波器127或高通滤波器137直接应用到信号170将滤除信号170的与任何噪声一起的频带。因此，将信号170分割成低频信号频带171和高频信号频带172允许应用滤波器并去除由信号通道施加的显著信号噪声。

低频通道120还包括缩放部件129，并且高频通道130还包括缩放部件139。在一些情况下，缩放部件可以指代配置成将二进制数据从输入信号转换为伏特单位的任何部件。缩放部件129和139可以是可调的。缩放部件129和139可与控制器150耦合，如标记B所描绘的。缩放部件可由控制器150以编程方式进行调整。在一些情况下，控制器150可以被配置为基于应用到低频信号频带的增益的量来调整缩放部件129，使得缩放部件129充当逆滤波器。在这种配置中，缩放部件可以对相应的放大器具有逆频率响应。类似地，控制器150（例如，解嵌入控制模块153）也可以被配置为基于应用到高频信号频带的增益的量来调整缩放部件139。在这种情况下，控制器可以有效地控制缩放部件129和139以使得低频信号频带和高频信号频带之间的比率返回到与放大前的低频信号频带和高频信号频带的比率相同或类似的比率。通过在噪声源123和133之前放大每个频带的信号，包括在频带中的信号部分相对于噪声源被放大。缩放部件的后续缩放可以逆转应用于每个频带的缩放，从而将每个频带减小回到原始水平，同时把中间时期（例如，在放大器和缩放部件之间）引入的噪声降低对应量。由于放大器的放大量和/或频率响应形状可以独立地适应于包括在每个频带中的信号部分，所以这种配置可以导致比信号作为整体被处理的情况更大的噪声降低。

在一些情况下，通道120和130可被配置用于不同的采样率。在这种情况下，低频通道120和/或高频通道130还可以包括内插块，内插块可以在如下所述的重新组合频带171和172之前被应用。在这种情况下，由于采样率的变化，在低频通道中捕获的样本和在高频通道中捕获的样本可能不对准（align）。这样，内插块可以对低频信号频带171执行内插，以将低频信号频带171样本与高频信号频带172的样本相匹配，或反之。

还可以采用其他转换块来匹配频带171和172以便重新组合。例如，在内插块之后，可以将定时同步块应用于低频信号频带171。当针对通道120和130采用多个测试和测量仪器时，以及当测试和测量仪器采用不同步的采样时钟时，可以采用定时同步块来匹配频带171和172。定时同步块可以计算每个频带171和172的相位响应。定时同步块还可以确定组延迟时间以使得高频带172的相位与低频带171的相位连续。定时同步块还可以计算具有确定的组延迟的有限脉冲响应（FIR）滤波器。定时同步块还可以将全通滤波器应用于用作参考的频带，以便使频带171和172对准以进行重新组合。作为另一示例，可以采用单位转换块来匹配频带171和172。单位转换块可以将获取的波形数据从二进制数转换为浮点数，以及反之。

在穿越缩放部件129和139之后，低频信号频带129和高频信号频带139可以被求和块160匹配，或时间对准并且重新组合成输出信号173。求和块160是被配置为将多个信号分量组合成完整信号的任何电路、部件和/或过程。例如，求和块160可以是将缩放部件129的输出与缩放部件139的输出连续组合的软件过程。作为另一示例，求和块160可以是与上述分割多路复用器相反地作用的另一个多路复用器。因此，低频带171和高频带172被组合成输出信号173，如在这种情况下所使用的，将认识到，系统100输出的输出信号173是输入到系统100的模拟信号170的数字表示。

解嵌入滤波器161被应用到重新组合信号170以从输出信号173解嵌入系统100的部件的影响。解嵌入滤波器161可以包括一滤波器，该滤波器例如通过采用在数学上描述由对应部件引起的相位和量值影响的散射（S）参数来去除系统100的部件所引起的已知相位和量值改变。例如，S参数可以计及系统100的部件中的已知电气缺陷，并且可以用于计及这样的缺陷。解嵌入滤波器161由控制器150通过采用解嵌入控制模块153进行控制/应用。在一些实施例中，解嵌入控制模块153可利用串行数据链路分析（SDLA）来确定一个或多个校正滤波器，用于经由解嵌入滤波器161应用于输出信号173。其它机制可用于计算解嵌入滤波器161，诸如使用来自参考阶跃和实际阶跃的阶跃激励的信号校正。具体地说，信号校正是使已知的阶跃波形通过信号通道以获得时域传送（TDT）参考阶跃波形的过程。参考阶跃也可以或可以不考虑导致时域反射（TDR）阶跃波形的波形反射。然后，已知的阶跃波形经过两个信号通道和双工器141，以获得实际的阶跃波形。可以采用TDT/TDR参考阶跃波形和实际阶跃波形来计算解嵌入滤波器161。在一些方面，TDT/TDR参考阶跃波形和实际阶跃波形可以例如通过从TDT/TDR参考阶跃波形和实际阶跃波形计算S参数而用作SDLA的一部分。虽然被描绘为在求和块160之后，但是将理解的是，在一些实施例中，系统100的每个通道（例如，低频通道120和高频通道130）可以具有包括在其中的个体解嵌入滤波器（例如，在缩放部件129和求和块160之间，或者作为缩放部件129的一部分）。

控制器150是被配置为设置放大器121和131的增益和/或频率形状，控制解嵌入滤波器161的应用或控制本文所讨论的能够被控制器控制的任何其它方面的任何部件。控制器150可以包含用于从通道120和130接收信号频带的输入以及用于控制放大器/缩放部件的（一个或多个）处理器和/或模块，以及其它部件。例如，如所描绘的，控制器150可以包含在处理器上实现（例如，经由可执行指令）的增益控制模块151。增益控制模块151被配置为分别经由标记为C和D的连接从低通滤波器127和高通滤波器137接收输出。然后，增益控制模块151可以基于从低通滤波器127接收的输出来设置放大器121的增益提升。此外，增益控制模块151可以基于从高通滤波器137接收的输出来设置放大器131的增益提升。针对低频通道120的增益提升可以独立于高频通道130的增益提升来设置，并且反之亦然。控制器150还可以包含前面提到的解嵌入控制模块153，解嵌入控制模块153实现（例如，经由可执行指令）在一个或多个处理器上，用于在波形显示给用户或输出用于附加处理之前例如从波形解嵌入基于通道的相位和量值影响。例如，解嵌入控制模块153可以接收S-参数155。S参数155可以描述由特定部件引起的相位和量值改变。S参数155可以包括针对DUT110和相关联的链路的S参数、针对双工器141的S参数、针对低频通道120的一个或多个部件的S参数和/或针对高频通道130的一个或多个部件的S-参数。解嵌入控制模块153可以采用S参数155来近似由对应部件引起的相位和量值改变，并且控制解嵌入滤波器161以去除这样的近似影响，从而进一步降低信号噪声。S参数155可以从用户接收，从网络部件接收，从存储器接收，从部件接收，等等。

虽然放大器被描绘为与系统100集成，但是将理解的是，在一些配置中，放大器可以被实现在系统100外部。在这样的配置中，放大器可被通信地与控制器150耦合（例如，经由有线通信通道，无线通信通道，或者它们的组合），以使控制器150能够输出控制信号或命令到放大器。此外，该放大器可以被配置为提供放大器的解嵌入参数（例如，S参数，频率响应参数等）给控制器150，以使控制器150能够实现放大器的解嵌入（例如，经由解嵌入滤波器161或缩放部件129或139）。

如上所述，控制器150包括标记为C和D的输入。因此，控制器150包括第一输入，第一输入被配置为接收信号170的第一频带，第一频带可为低频信号频带171。第一频带可以经由第一频率通道（诸如低频通道120）从双工器141被接收。第一频带还可以经由滤波器（诸如低通滤波器127）被接收。控制器150还包括第二输入，第二输入被配置为从双工器141接收信号170的第二频带，诸如高频信号频带172。第二频带也可以经由第二频率通道（诸如高频通道130）并经由滤波器（诸如高通滤波器137）被接收。控制器150包含耦合到第一输入和第二输入的处理器。所述处理器被配置为操作所述增益控制模块151来设置第一频率通道（例如，通道120）的可调放大器121的第一增益提升。基于从低通滤波器127或者A/D125（如果低通滤波器127被省略）输出的信号170的所接收的第一频带（例如频带171）来选择这样的设置。所述处理器还被配置成设置所述第二频率通道（例如，通道130）的放大器131的第二增益提升。基于从高通滤波器137或A/D135（如果高通滤波器137被省略）输出的信号170的所接收的第二频带（例如，频带172）来选择这样的设置。针对第一频率通道的增益提升独立于针对第二频率通道的增益提升被设置。通过采用低通滤波器127和高通滤波器137，添加到信号170的通道噪声（例如，在噪声源123和133处）从信号频带（例如频带171和172）被去除，如本文中其它地方所描述的，从而降低了整体信号噪声。双工器141的交叉频率确定低频通道120和高频通道130的频率界限。

放大器121的增益提升可以由控制器150选择和设置，或调整。可以基于由A/D125在第一频率通道中没有斩波的情况下可获得的信号170的第一频带（例如频带171）的SNR来选择对放大器121的增益提升的设置或调整。在一些情况下，第一增益提升最初可以被设置为等于最近由放大器121应用的增益提升，然后第一增益提升可以被更新以实现所希望的或优化的SNR。这样的初始设置可被存储在控制器150或放大器121中。

放大器131的第二增益提升由控制器150选择和设置，或调整。可以基于由A/D135在第二频率通道中没有斩波的情况下可获得的信号170的第二频带（例如频带172）的SNR来选择对放大器131的增益提升的设置或调整。解嵌入控制模块153可以采用S参数155来控制解嵌入滤波器161以从信号170中解嵌入放大器121和放大器131的影响。

在一些方面中，放大器可以具有峰值频率响应，或者可以由控制器150控制，以具有这样的频率响应。这样的峰值频率响应可具有正增益斜率。峰值可以被选择（例如，被控制器150）是巨大的，例如，大于5分贝（dB），或多于10分贝或更多，以便努力提高正被处理的频带的SNR。这样，所选择的峰值可以大大超过补偿系统100中的损失或衰减所必需的。例如，20dB的提升可以把所得到的信号的SNR提高大约12分贝。此峰值的结果是，由相应A/D转换器所处理的频带可以与输入信号的相同频带有很大不同。事实上，它可以被故意失真，并且因此可能需要数字后处理以补偿该失真。在其它方面，如本文其它地方所讨论的，频率响应可以基于A/D转换器的限制被动态地调整，这样，峰值的量可以取决于通道的A/D转换器。附加或替代地，峰值可以取决于正被通道处理的信号的频带，因为正被处理的信号内的频率的幅度可能影响在A/D转换器的界限内可被应用的峰值的量。该峰值可被有意选择以解决正由所述通道处理的频带内的噪声。在一些情况下，峰值可能可由系统100的用户选择或可由控制器150自动地控制。

当DUT110通过有损通道进行通信时系统100可能是特别有效的。如在一些串行数据标准中当信号170有损耗（例如经历高频幅度损失，诸如-20dB，-37dB，-47dB，等）时，信号170可以不保留在高频信号频带172中的高幅度数据。当有损信号由系统100处理时，噪声降低可显著增加。总体噪声降低可以与双工器141的交叉频率有关。例如，相对于通道带宽较高的交叉频率可以导致较大的可能噪声降低。

还应当指出的是，系统100可被实现为具有不同的通道，这些不同的通道具有不同的采样率、带宽、垂直增益范围、A/D的位数等。因此，在一些实施例中，第一测试和测量仪器可以基于所述低频信号频带171的特性被选择用于低频通道120，而第二测试和测量仪器可以基于所述高频信号频带172的特性被选择用于高频通道130。这样，测试和测量仪器（例如，示波器）可以被选择为独立地对相同信号170的各部分进行操作，以优化SNR，同时使成本最小化。还应当指出的是，低频通道120和高频通道130可以按照不同的采样率和/或带宽操作。

图2是用于对差分信号274进行噪声降低的测试和测量系统200的实施例的框图。系统200基本上类似于系统100，具有基本上类似的部件，如图2中所示。系统200包含DUT210和双工器241，其分别类似于DUT110和双工器141。然而，DUT210产生差分信号274。差分信号274是一对互补信号，通常被称为正侧和负侧，它们在分离的导体中被携带并且一起操作以传送信息。差分信号（诸如差分信号274）有时被用来以抵抗共模噪声的方式传送信息。如所示的，双工器241包含单个输入。因此，差分信号274可以被转换成单信号270以输入到双工器241中。信号270基本上类似于信号170，并由剩余部件以基本类似于系统100的部件的方式处理。

系统200包括平衡-不平衡变换器243用于把差分信号274转换为信号270。平衡-不平衡变换器243是被配置为把平衡信号转换成不平衡信号以及反之的装置。差分信号274是平衡信号的形式，并且信号270是不平衡信号，以不同的格式包含与差分信号274基本上相同的信息。因此，平衡-不平衡变换器243耦合到双工器241并且把差分信号274转换成单信号270以输入到双工器241中。来自平衡-不平衡变换器243的信号270由双工器241分割到高频通道和低频通道中并且最终由控制器接收以用于控制放大器和缩放部件，如参照系统100所讨论的。平衡-不平衡变换器243可能未被解嵌入控制模块精确地解嵌入。例如，平衡-不平衡变换器243把来自两个输入端口的信号274组合到单个输出端口中。这样的系统的S参数模型可能无法直接求解。然而，平衡-不平衡变换器243可被建模为双端口网络，该双端口网络提供S-参数，该S-参数合理地近似平衡-不平衡变换器243的特性。针对平衡-不平衡变换器243的S参数可以被转发到控制器，以供解嵌入滤波器和解嵌入控制模块解嵌入。针对平衡-不平衡变换器243的S参数可以附加于/连同关于系统100所讨论的S参数被采用。还应当指出的是，TDT/TDR和实际阶跃波形可以被用来生成用于系统200的解嵌入滤波器。当采用差分信号274时，差分信号生成器可以被用来例如通过把所述信号转发通过两个通道并使结果相减来获得TDT/TDR参考而生成TDT/TDR参考。

图3是用于在不采用平衡-不平衡变换器的情况下对差分信号374进行噪声降低的测试和测量系统300的实施例的框图。系统300包括DUT310，DUT310提供差分信号374。这样的部件基本上分别类似于DUT210和差分信号274。如上所述，平衡-不平衡变换器的解嵌入可以通过近似来实现。在期望精确的解嵌入的情况下可以采用系统300。不同于系统200，差分信号374被保持在差分形式并且所述差分信号374的每个分量被分割成频带以供以类似于系统100的方式独立测量或处理。系统300包括双工器341和342，其各自基本上类似于双工器141。差分信号374的分量被各自转发到对应的双工器341/342。差分信号374然后按照频率被分别分割成类似于低频信号频带171的信号频带375和377以及类似于高频信号频带172的信号频带376和378。然而，将会理解，在双工器341/342具有可变交叉点的实施例中，这些点可被独立地控制（例如，经由控制器350），以使得双工器341的交叉点不同于双工器342的交叉点。在这样的实施例中，双工器或多路复用器可由控制器350进行控制以实现使产生的任何信号的SNR增加或最大化的（一个或多个）交叉点。还将理解的是，这样的双工器/多路复用器/控制器方案可以在本文公开的任何实施例中实现。

系统300可以包括四个通道，诸如第一低频通道322、第一高频通道332、第二低频通道324和第二高频通道334。第一低频通道322和第二低频通道324基本上类似于低频通道120并且包含基本类似的部件。第一高频通道332和第二高频通道334基本上类似于高频通道130并且包含基本类似的部件。信号频带375-378通过它们相应的通道被转发，如图3中所示。信号频带375-376经由求和块360被组合，求和块360基本类似于求和块160。此外，信号频带377-378经由求和块362被组合，求和块362也基本上类似于求和块160。求和块360和362的输出对应于差分信号374的互补信号。然后，将重新组合的互补信号转发通过所示的解嵌入滤波器361，解嵌入滤波器361类似于解嵌入滤波器161。来自解嵌入滤波器361的输出然后被转发通过求和块363，求和块363基本上类似于求和块160。

系统300包括控制器350，控制器350具有增益控制模块351和解嵌入控制模块353，它们分别类似于控制器150、增益控制模块151和解嵌入控制模块153。因此，增益控制模块351基于每个通道的相应滤波器（例如高通、低通和/或一个或多个中频带滤波器）的输出设置放大器的增益。此外，解嵌入控制模块353可以接收S参数355，S参数355基本上类似于S参数155。S参数355可以对如下各项的任何方面进行建模：DUT310、双工器341-342、通道322、324、332和334，或其任何部件或部件的子集。这样，解嵌入控制模块353可以引导解嵌入滤波器361和363或任何缩放部件来解嵌入由对应的通道施加到每个信号频带375-378的相位和/或量值改变。

这样，系统300采用第一频率通道、第二频率通道、第三频率通道和第四频率通道（例如分别为通道322、324、332和334）。一个或多个所描绘的通道中的每一个包括对应的可调放大器，在本文中也称为通道放大器，可调放大器被配置成向对应的信号频带提供增益提升。所述一个或多个所描绘的通道中的每一个也可以可选地包括对应的滤波器，用于从对应的信号频带外部去除噪声（例如，在高带宽通道中使用的高通滤波器将去除低带宽噪声）。此外，一个或多个所描绘的通道中的每一个可以包括对应的缩放部件，用于提供对对应的信号频带的单位转换，如上面更详细讨论的。此外，控制器被配置为基于来自通道放大器的输出或由对应的滤波器（如果包括这样的滤波器）输出的信号独立地设置每个通道放大器的增益提升。

图4是用于采用中频通道480进行噪声降低的测试和测量系统400的实施例的框图。系统400类似于系统100，但被配置为采用多路复用器441把信号470分割成高频带、低频带和中频带以用于单独处理和噪声降低。中频信号频带具有与低频信号频带和高频信号频带不同的频率界限。尽管仅仅描绘了单个中频信号频带，但是将理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下可包括任何数量的中频信号频带。在具有多个中频带的配置中，每个中频带可以具有彼此不同的频率界限。系统400可以包括DUT410和平衡-不平衡变换器443，用于以分别类似于DUT210、平衡-不平衡变换器243、差分信号274和信号270的方式将差分信号474转换成单信号470。在一些实施例中，所述差分信号474和/或平衡-不平衡变换器443可被省略，从而实现分别类似于系统100和/或系统300的实施例。在平衡-不平衡变换器443被省略但包括差分信号474的实施例中，与所描绘的配置类似的配置可用于处理该差分信号的每一侧（例如，负侧和正侧），以按照与被用来从单信号中去除噪声的方式类似的方式降低差分信号每一侧中的噪声。所得到的差分信号的各个侧然后可基于由对应的解嵌入滤波器输出的信号被单独地测量。

系统400包括多路复用器441。多路复用器441类似于双工器141，但被配置为三工器。在三工器配置中，多路复用器441采用两个交叉频率，诸如高频交叉点和低频交叉点。在高频交叉点以上的信号470的频率沿着高频通道430作为高频信号频带被转发，该高频通道430和高频信号频带可以基本上分别类似于高频通道130和高频信号频带172。在低频交叉点以下的信号470的频率沿着低频通道420作为低频信号频带被转发，该低频通道420和低频信号频带可以基本上分别类似于低频通道120和低频信号频带171。在低频交叉点和高频交叉点之间的信号470的频率沿着中频通道480作为中频信号频带被转发。

中频通道480可以包括放大器481、噪声源483、A/D转换器485和缩放部件489，它们基本上分别类似于放大器121、噪声源123、A/D转换器125和缩放部件129。中频通道480还可以包含可选的带通滤波器487。带通滤波器487基本上类似于低通滤波器127和/或高通滤波器137。但是，带通滤波器487被配置为去除中频通道480的在交叉频率以上和/或以下或其阈值之内的噪声。相应地，带通滤波器487去除高频噪声和低频噪声二者，同时允许中频信号频带沿着中频通道180传播。由求和块460（其类似于求和块160）将从中频通道480输出的中频信号频带与高频信号频带和低频信号频带组合。求和块460输出重新组合的信号470。产生的重新组合的信号470被解嵌入滤波器461解嵌入，解嵌入滤波器461由控制器450中的解嵌入控制模块453基于S参数455来控制。这些部件基本上分别类似于解嵌入滤波器161、解嵌入控制模块153、控制器150以及S参数155。S参数455可以进一步包括针对中频通道480和相关联的部件的S参数。这允许解嵌入控制模块453解嵌入由中频通道480或其任何个体部件或个体部件的组合所引起的相位和量值的影响。

控制器450通信地耦合到由标记A、C和B分别所示的频率通道420、430和480中的每一个的放大器和缩放部件。控制器450也被耦合到由标记D、E和F分别所示的每一个通道的每一个滤波器的输出。所述控制器还可以包括增益控制模块451，增益控制模块451基本上类似于增益控制模块151。然而，增益控制模块451还被配置成调整中频通道480的放大器481和缩放部件489。例如，增益控制模块451可以基于经由中频通道480的带通滤波器487接收到的中频信号频带来设置放大器481的增益提升（例如，第三增益提升）。中频通道480的增益提升可以独立于为低频通道420和高频通道430设置的增益提升而被设置。

应当指出的是，附加通道可以根据需要被添加以把信号470分割成另外的频带。另外的分割可以通过向多路复用器添加更多交叉频率以及添加具有对应频率界限的附加中频通道来实现。此外，增益控制模块451可以被进一步配置为独立地控制每个通道的增益提升，以允许视需要在特定的频带中进行目标噪声降低。

图5是用于噪声降低的测试和测量系统500的实施例的系统级框图。系统500可以被用来实现系统100。系统500包括第一示波器520和第二示波器530。示波器520和/或530是用于捕获信号的波形和在显示屏幕上观看这样的波形的装置。示波器520和示波器530各自分别包括显示器521和531，以及分别包括输入523和533。显示器521被配置为在时域或频域中显示波形，该波形描述经由输入523接收到的电信号。输入523可以是任何信号通信端口，诸如同轴端口、通用串行总线（USB）端口等。显示器531和输入533可基本上分别类似于显示器521和输入523。每个示波器可以包含示波器通道，如上所述，示波器通道可以被配置为高频通道或低频通道。例如，示波器530可以包含高频通道130，并且示波器520可以包含低频通道120，或反之。在一些实施例中，示波器520和530是相同的，并且作为高频或低频通道的选择取决于示波器520和530以及双工器541之间的布线配置。在其它实施例中，示波器520和530可以彼此不同，并且可以基于正在处理的频带进行选择。在一些实施例中，可以为中频通道添加第三示波器，并且三工器可以被用来代替双工器541以实现系统400。

系统500还包括双工器541，双工器541基本类似于双工器141。双工器541接收类似于信号170的输入信号511，以及基于频率将该信号分割成频带。显示器521和531可以被配置成向用户显示信号频带，或者在一些配置中可以被禁用。信号频带被调节以降低噪声，如上面所讨论那样，并通过由对应示波器520和530进行采样而被转换成数字波形。系统500还可以包括耦合到示波器520和530的计算机550。计算机550可以是具有存储器、处理器、用于显示波形的显示器557、通信端口等的计算机。在一些实施例中，计算机550被专门配置（例如，经由软件、硬件或它们的任何组合）为充当控制器，诸如控制器150。在一些实施例中，控制器的功能在计算机550和示波器520和/或530之间共享。计算机550和/或示波器520/530可以接收每个信号频带，将命令发送到示波器520和530的通道以如上所讨论的那样设置/调整放大器和缩放部件，应用解嵌入滤波器（诸如解嵌入滤波器161），以及把波形样本存储到存储器中。图形程序555可以由处理器执行以获得所存储的波形样本并且在显示器557上用图形表示这样的样本（例如经由光栅化单元）以便供用户最后审阅。因此，系统500提供一实施例，在该实施例中，高频示波器通道被包括在第一示波器（例如示波器520）中，并且低频示波器通道被包括在第二示波器（例如示波器520）中。

图6是用于在单个示波器630中针对多个信号进行噪声降低的测试和测量系统600的实施例的系统级框图。系统600可以被用来实现系统100、300和/或400。系统600包括一对双工器641和642，它们基本上分别类似于双工器341和342。系统600还包括具有显示器631和输入633的示波器630，它们基本上分别类似于示波器530、显示器531以及输入533。示波器630可以包括四个通道，诸如通道322、324、332和334。因此，示波器630可接收信号611作为两个单输入信号，诸如信号170，或者作为差分信号，诸如差分信号374。系统600还包括具有显示器657和图形程序655的计算机650，它们基本上分别类似于计算机550、显示器557和图形程序555。因此，计算机650可以充当控制器，用于控制放大器基于滤波器输出进行增大。计算机650还可以基于S参数执行解嵌入并采用图形程序655来在显示器657上解释和显示波形611。这样，系统600包括在单个示波器中实现每个频率示波器通道的示波器630。在另一个实施例中，示波器630还可以充当控制器，可以执行通道增益控制和信号解嵌入。在这种情况下，经处理的波形被转发到计算机650用于显示或在显示器631上显示。此外，系统600被配置为纠正经由单个输入接收的两个信号611的偏斜。信号611也可以经由图形程序655彼此相减以生成差分信号的测量值用于显示。还应当指出的是，系统600实现更鲁棒的外部分量的解嵌入，该解嵌入在采用平衡-不平衡变换器的实施例中是可能的。

图7是用于对多个信号或差分信号进行噪声降低的测试和测量系统700的实施例的系统级框图。系统700可以被用来实现系统100、300和/或400。系统700包括双工器741和742，它们可以基本上分别类似于双工器641和642。双工器741和742接收信号711，信号711可以是差分信号或两个相关或不相关的个体信号。系统700包括具有显示器711和输入713的示波器710、具有显示器721和输入723的示波器720和具有显示器731和输入733的示波器730，它们可以基本上分别类似于示波器520、显示器521和输入523。示波器730可以包括比示波器710和720更复杂的硬件。例如，示波器710和720可能能够比示波器730处理更高频率的信号。因此，示波器730可以包含多个通道并且处理来自双工器741和742的低频信号频带，而较高成本的示波器720和710分别处理来自双工器742和741的高频信号频带。此外，示波器720和710可以包括A/D转换器，该A/D转换器具有比示波器730更高的最大带宽和采样率。因此，示波器720和710可为高频信号频带提供增加的SNR。因此，系统700提供比一些实施例更低成本的选项同时提供增加的总SNR。高频带和低频带二者来自同一个信号，所以它们的相位响应可以被确定并且该低频带子样本延迟可关于高频带子样本延迟来计算。当组合信号频带时，FIR滤波器可以被用来相对于高频带校正低频带的相位响应。此外，示波器710、720和730可以不全部同步，而是可以采用共同触发。子样本对准可以由在具有显示器757的计算机750上运行的图形程序755来执行，它们可以分别类似于图形程序755、计算机750以及显示器757。

图8是用于对多个差分信号进行噪声降低的测试和测量系统800的实施例的系统级框图。系统800可以基本上类似于系统700。系统800可以被用来实现系统200和/或系统400。系统800可以采用分别耦合至双工器841和842的平衡-不平衡变换器843和844。双工器841和842以及平衡-不平衡变换器843和844可以基本上分别类似于双工器141和平衡-不平衡变换器243。通过采用所示的配置，系统800可接收并显示一对差分信号811，代价是较不鲁棒/精确的解嵌入特征，如上面所讨论的。差分信号811可基本上类似于差分信号274。

图9是用于在单个示波器内对多个差分信号进行噪声降低的测试和测量系统900的实施例的系统级框图。系统900可以基本上类似于系统600。系统900可以被用来实现系统200和/或400。系统900可以采用分别耦合至双工器941和942的平衡-不平衡变换器943和944。双工器941和942以及平衡-不平衡变换器943和944可以分别基本上类似于双工器141和平衡-不平衡变换器243。通过采用所示的配置，系统900可在单个示波器中接收并显示一对差分信号911，代价是较不鲁棒/精确的解嵌入特征，如上面所讨论的。差分信号911可基本上类似于差分信号274。

图10是频域中的双工器输入1070和对应的输出范围的实施例的图形1000。双工器输入1070基本上类似于由双工器141转换的信号170。双工器输出包括低频信号频带1071和高频信号频带1072，它们基本上分别类似于低频信号频带171和高频信号频带172。双工器采用交叉1010，交叉1010在示例实施例中被设置为约18千兆赫（GHz）。如所示的，输入1070采用完整信号频谱。例如，输入1070可以是脉冲幅度调制版本4（PAM4）频谱。频率小于交叉1010的输入1070的频带成为低频信号频带1071的一部分，该部分表现为低频波而没有高于交叉1010的活动。频率大于交叉1010的输入1070的波成为高频信号频带1072的一部分，该部分表现为高频波而没有低于交叉1010的活动。

图11是时域中的双工器输入1170和对应的输出的实施例的图形。双工器高频信号1171基本上类似于由双工器141转换的信号172。双工器输出包括低频信号频带1172和高频信号频带1171。低频带1172在幅度方面通常类似于输入信号1171。输入1170和信号频带1171和1172在时域中被描绘为随时间的信号幅度。如所示的，信号频带1171和1172包含与被分割成多个波的输入1170基本上相同的波形。这样，信号频带1171和1172携带与双工器输入1170相同的信息。因此基于频率转换为多个波形在不丢失数据情况下是可逆的。

图12是如上面所公开的由多频带系统（例如，图1中系统100）采样的波形1270对利用单通道示波器采样的波形1201的实施例的图形。如所示的，波形1270比波形1201更平滑并且因此表现出较少从（一个或多个）示波器通道添加的噪声。

图13是如上文所公开的多频带系统的实施例中的噪声降低的图形1300。噪声1301图示了在高频示波器通道中产生的噪声，噪声1302图示了在低频示波器通道中产生的噪声，并且噪声1303图示了在高通和低通滤波之后在最终重新组合的信号中产生的噪声。如所示的，如上所述那样应用的组合的高通和低通滤波器导致重新组合的信号中的显著降低的噪声1303。

图14是由多频带系统采样的波形1470对利用单通道采样的波形1401的另一实施例的图形。如所示的，波形1470比波形1401更平滑并且因此表现出较少从示波器通道添加的噪声。例如，通过有损通道的PAM4信号可取决于系统配置而导致波形1470或波形1401。波形1470可接收约35dB的高频带增益提升，而不会在图1-4中所讨论的多频带系统中的A/D转换器处引起斩波。在这种情况下，波形1470可以与由具有单通道的示波器生成的波形1401相比经历8dB的噪声降低。

图15是在多频带系统的另一实施例中噪声降低的图形1500。噪声1501图示了在高频示波器通道中产生的噪声，噪声1502图示了在低频示波器通道中产生的噪声，并且噪声1503图示了类似于波形1470的在最终重新组合的信号中产生的噪声。如所示的，如上面所讨论那样应用的组合的高通和低通滤波器在重新组合的信号中导致显著降低的噪声（例如，约8dB噪声降低）。

图16是作为示波器显示标线上的输出的噪声降低的图形1600，示波器显示标线作为多频带系统（诸如系统100、200、300、400、500、600、700、800和/或900）的一部分被采用。图形1600是通过把信号分割为高频带1672和低频带1671并且把这些频带转发通过如上所讨论的一对示波器通道而生成的。基于所述频带1671和1672的重构信号1670也被示出。低频带1671被显示为阶跃函数，而高频带1672被显示为振铃脉冲。在重构信号1670中的噪声相比于低频带1671和高频带1672被降低约4dB。低频带1671和输出信号1670利用相同的垂直刻度（诸如100mV/div）被表示为图形，而高频带1672利用预期的垂直刻度（诸如6.25mV/div）被表示为图形。水平刻度是时间并且对于所有三个波形相同。

图17是作为示波器显示标线上的输出的噪声降低的图形1700，示波器显示标线作为多频带系统（诸如系统100、200、300、400、500、600、700、800和/或900）的一部分被采用。通过利用6.25mV/div的垂直刻度示出高频带1772的噪声和利用100mV/div的垂直刻度示出低频带1771的噪声来生成图形1700。利用100mV/div的垂直刻度的重构信号1770基于频带1771和1772也被示出。在用于生成图形1700的配置中，重构信号1670中的噪声与低频带1771相比降低约5.8dB。

图18是控制多频带系统（诸如系统100、200、300、400、500、600、700、800和/或900）的方法1800的实施例的流程图。例如，方法1800可以例如经由一个或多个机器可读介质在控制器中实现，所述机器可读介质存储指令，当由控制器的处理器执行时，所述指令执行该方法1800。方法1800可以被实现为控制高频示波器通道、低频示波器通道和/或一个或多个中频通道。在方框1801，从多路复用器接收信号的第一频带（诸如低频带）。所述第一频带被转发通过第一频率示波器通道（例如，低频示波器通道），并在控制器处经由低通滤波器被接收。在方框1803，从多路复用器接收信号的第二频带（诸如高频带）。所述第二频带被转发通过第二频率示波器通道（例如高频示波器通道），并在控制器处经由高通滤波器被接收。在方框1805，从多路复用器接收信号的第三频带（诸如中频带）。第三频带被转发通过第三频率示波器通道（例如中频示波器通道），并在控制器处经由带通滤波器被接收。应当注意的是，方框1805是可选的，并且在仅采用两个频率示波器通道的实施例中被省略。此外，通过根据需要在附加示波器通道上重复方框1805，信号可以基于频率被细分成附加信号频带（例如第四频带、第五频带等）。

在方框1807，第一增益提升被设置用于第一低频示波器通道。第一增益提升基于在方框1801接收到的信号的第一频带被设置。例如，控制器可确定一增益提升，该增益提升将把接收到的所述信号的第一频带设置到第一频率示波器通道中的A/D转换器的最大能力的约百分之八十。通过把增益提升设置到能力的百分之八十，向所述第一频带提供A/D能力的百分之二十作为余量以在A/D转换器处不发生斩波的情况下允许信号方差。这样，当所选择的增益提升在不发生斩波情况下提供最大SNR时，所选择的增益提升可以被认为是最佳的或接近最佳的增益提升。因此，第一增益提升是基于在第一频率示波器通道中不发生斩波的情况下可获得的信号的第一频带的第一信噪比（SNR）而选择的。此外，第一频率示波器通道中的低通滤波器去除高频噪声（例如，第一频带之外的噪声），并且因此降低了添加到第一频率示波器通道的噪声。在一些情况下，低通滤波器可以被配置为去除添加到第一频率示波器通道的所有或基本上所有高频噪声。

在方框1809，第二增益提升被设置用于所述第二频率示波器通道。第二增益提升是基于在方框1803处接收到的信号的第二频带设置的。与方框1807一样，所述第二增益提升可以被选择为把所接收到的所述信号的第二频带设置为第二频率示波器通道中的A/D转换器的最大能力的约百分之八十。因此，第二增益提升是基于在第二频率示波器通道中不由A/D转换器进行斩波的情况下可获得的信号的第二频带的第二SNR而选择的。此外，第二频率示波器通道中的高通滤波器去除低频噪声并且因此降低了添加到第二频率示波器通道的噪声。在一些情况下，高通滤波器可以被配置为去除添加到第二频率示波器通道的所有或基本上所有低频噪声。由于第二增益提升是基于所述第二频带设置的，所以所述第二增益提升独立于第一增益提升设置被设置，并且反之亦然。

方框1811是可选的，并且仅在具有三个或更多个示波器通道的实施例中采用。此外，可以根据需要在针对附加信号频带（例如第四频带，第五频带等）的附加示波器通道上重复方框1811。在方框1811，第三增益提升被设置用于第三频率示波器通道。第三增益提升基于在可选方框1805接收到的信号的第三频带被设置。与方框1807和1809一样，第三增益提升可以被选择为把所接收到的所述信号的第三频带设置为第三频率示波器通道中的A/D转换器的最大能力的约百分之八十。因此，第三增益提升是基于在第三频率示波器通道中不由A/D转换器进行斩波的情况下可获得的信号的第三频带的第三SNR而选择的。此外，第三频率示波器通道中的带通滤波器去除具有带通频率范围之外的频率的噪声并且因此降低了添加到第三频率示波器通道的噪声。由于第三增益提升是基于所述第三频带设置的，所以所述第三增益提升独立于第一增益提升，第二增益提升被设置，并且反之亦然。

方法1800可以被实现为当用户通过菜单切换到新的信号并发起优化时发生。方法1800还可以被实现为在每个信号获取之间发生。方法1800也可以被实现为在每个获取之间但仅在经由弹出菜单用户批准时发生。方法1800还可以通过经由用户输入对对应放大器的手动控制来实现。

还应当指出的是，高频带、低频带和/或中频带的频率界限可能取决于实施例而变化。该信号由多路复用器分割成各种频带。因此，多路复用器的交叉频率/（一个或多个）阈值确定低频示波器通道、中频示波器通道、高频示波器通道和/或对应信号频带的频率界限。

图19是被配置为在测试和测量系统（诸如示波器520、530、630、710、720、730、810、820、830和/或930）或计算机（诸如计算机550、650、750、850和/或950）中起作用的设备1900的实施例。设备1900也可以被配置为实现方法1800和/或本文公开的任何其它方法。设备1900包括信号输入端口1911，信号输入端口1911可以是被配置为接受用于测试目的的输入信号的任何电气和/或光学端口、接收器等。输入端口1911被耦合到附加电路。例如，当作为示波器起作用时，设备1900可包括一个或多个示波器通道，如关于图1-4讨论的。在这样的实施例中，该设备还可以包括各种信号分析电路，诸如放大器、采样器、相位参考电路、时钟恢复电路、内插器和/或用于信号采样和/或信号调节的其它部件。输入端口1911还可以耦合到处理器1915和/或存储器1917。处理器1915可被实现为通用处理器。处理器1915被配置为执行来自存储器1917的指令，并执行由所述指令指示的任何方法和/或相关联的步骤。存储器1917可以被实现为处理器高速缓存、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、固态存储器、（一个或多个）硬盘驱动器或任何其他存储器类型或机器可读存储介质。存储器1917充当非临时性介质来存储数据、计算机程序产品和其它指令，并且根据需要向处理器1915提供这些数据/产品/指令以进行计算。

处理器1915可包括多频带控制模块1916。多频带控制模块1916是被配置为基于来自滤波器的输出而设置可调放大器的增益提升以降低噪声的处理电路和/或指令集。多频带控制模块1916进一步被配置为执行方法1800和本文中公开的任何其它方法。在一些实施例中，多频带控制模块1916也可以全部或部分地被实现在存储器1917、用户控件1913和/或显示器1919中。用户控件1913被耦合到处理器1915。用户控件1913可包括选通输入、增益控制、触发、显示调整、功率控制或者可由用户用来在显示器1919上显示输入信号或改变输入信号在显示器1919上的显示的任何其他控件。显示器1919可以是基于数字屏幕或阴极射线管的显示器。显示器1919包括用于显示对应的输入信号（例如，作为可见图）的多个标线。

本发明的实施例可以在特别创建的硬件上、在固件、数字信号处理器上，或在专门编程的通用计算机上进行操作，该通用计算机包括根据编程指令操作的处理器。本文所使用的术语“控制器”或“处理器”旨在包括但不限于微处理器、微计算机、ASIC和专用硬件控制器。本发明的一个或多个方面可以体现在计算机可用数据和计算机可执行指令中（诸如在一个或多个程序模块中），由一个或多个计算机（包括监视模块）或其他装置来执行。一般而言，程序模块包括例程、程序、对象、部件、数据结构等，它们当由计算机或其他装置中的处理器执行时执行特定任务或实现特定抽象数据类型。计算机可执行指令可以被存储在计算机可读存储介质（诸如硬盘、光盘、可移动存储介质、固态存储器、RAM等）上。如将被本领域技术人员理解的，在各种实施例中，可以根据需要组合或分布程序模块的功能。此外，所述功能可以整体或部分地体现在固件或硬件等同物（诸如集成电路、现场可编程门阵列（FPGA）等等）中。可以使用特定数据结构来更有效地实现本发明的一个或多个方面，并且这样的数据结构被设想在本文中所描述的计算机可执行指令和计算机可用数据的范围之内。

公开的主题的前面所描述的版本具有许多优点，这些优点已被描述或对普通技术人员来说将是显而易见的。即便如此，所有这些优点或特征不要求处于所公开的设备、系统或方法的所有版本中。

此外，此书面描述提及了特定特征。但是应当理解的是，本说明书中的公开内容包括这些特定特征的所有可能组合。例如，在特定特征在特定方面或实施例的上下文中被公开的情况下，该特征也可以在可能的范围内在其它方面和实施例的上下文中被使用。

此外，当在本申请中提及具有两个或更多个定义的步骤或操作的方法时，所定义的步骤或操作可以以任何顺序进行或同时进行，除非上下文排除这些可能性。

虽然本发明的特定实施例已经出于说明的目的被说明和描述，但是将理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。因此，本发明不应该受除了所附权利要求之外的限制。

虽然以上主要参照测试和测量系统，并且特别是示波器，进行描述，但是应当理解，本公开的实施例可以在任何数量的、数字化信号中的噪声可能成问题的其他测试和测量仪器或电子装置中实现。在一些情况下，实施例可以采取被配置为如本文所述那样处理信号的模数转换器（ADC）的形式。在这样的实施例中，本公开的可能实施方式可以包括其中利用ADC的任何情况，特别是由ADC产生的数字信号中的噪声值得关注的那些情况。此外，在ADC配置中，以上描绘为与ADC分离的部件实际上可以集成到ADC（例如，多路复用器、放大器、组合器/加法器、滤波器、控制器或其任何子集）中。

本公开的各方面在具有各种修改的情况下和以替代形式操作。特定方面已作为示例在附图中示出并在本文中详细描述如下。然而，应该指出的是，本文所公开的示例为了讨论清楚的目的被呈现，而不意在把所公开的一般概念的范围限制到本文描述的特定实施例，除非明确地限制。因此，本公开旨在覆盖根据所附的附图和权利要求所描述的各方面的所有修改、等同物和替代。

在说明书中对实施例、方面、示例等的提及表明所描述的项目可以包括特定特征、结构或特性。然而，每一个公开的方面可以或可以不必包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指代相同的方面，除非特别说明。此外，当特定特征、结构或特性与特定方面一起被描述时，这样的特征、结构或特性可以与另一公开的方面一起被采用，而不管这样的特征是否被明确地结合这种其它公开的方面一起描述。

在一些情况下，所公开的方面可以被实现在硬件、固件、软件或它们的任何组合中。所公开的方面或者其子集也可以被实现为由一个或多个临时性或非临时性机器可读（例如，计算机可读）介质携带或存储在一个或多个临时性或非临时性机器可读（例如，计算机可读）介质上的指令，该指令可以由一个或多个处理器读取和执行。这样的指令可以被称为计算机程序产品。

计算机可读介质或机器可读介质可以是可以由计算装置访问并且包括易失性和非易失性介质，可移动和不可移动介质的任何可用的介质或者它们的任意组合。作为示例而非限制，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。

计算机存储介质包括以任何方法或技术实现的易失性和非易失性，可移动和不可移动介质，用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据之类的信息。计算机存储介质包括但不限于：RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术；CD-ROM、数字多功能盘（DVD）或其它光盘存储装置；磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其它磁存储装置；或可以用来存储所需信息并且可以由计算装置访问的任何其他介质。计算机存储介质不包括信号本身和信号传送的临时形式。

通信介质通常体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号（诸如载波或其他传送机制）中的其他数据，并且包括任何信息传递介质。术语“调制数据信号”是指使信号的一个或多个特性按照一种方式被设置或改变以便在该信号中编码信息的信号。作为示例而非限制，通信介质包括有线介质（诸如有线网络或直接有线连接）以及无线介质（诸如声学、RF、红外和其它无线介质）。上述各项中任何的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

Claims (20)

1.一种设备，包括：

放大器，被配置为接收模拟信号的第一频带和将增益应用于所述第一频带；

第一模数转换器，与所述放大器的输出耦合，被配置为将所述模拟信号的第一频带转换为第一数字信号；

第二模数转换器，被配置成接收所述模拟信号的第二频带并且将所述第二频带转换为第二数字信号，所述第二频带与所述第一频带不同；

增益控制器，配置为基于所述第一数字信号调整所述放大器的增益，以增加所述第一数字信号的信噪比；以及

解嵌入控制器，被配置为生成校正滤波器，以从第一数字信号中去除所述放大器的影响；以及

求和块，与所述第一模数转换器的输出和所述第二模数转换器的输出耦合，被配置为：

把第一数字信号和第二数字信号组合成输出信号，所述输出信号是所述模拟信号的数字表示，以及

输出所述输出信号用于附加处理。

2.如权利要求1所述的设备，还包括：

第一噪声滤波器，被配置为从所述第一数字信号中去除处于第一频带之外的噪声；和

第二噪声滤波器，被配置为从所述第二数字信号中去除处于第二频带之外的噪声。

3.如权利要求2所述的设备，还包括：多路复用器，被配置为从所述模拟信号产生所述第一频带和第二频带，并且其中所述多路复用器的交叉阈值确定包括在所述第一频带内的频率的第一范围和包括在第二频带内的频率的第二范围。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述增益控制器还被配置为：基于在第一模数转换器不进行斩波情况下可获得的第一数字信号的信噪比来设置所述增益。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述增益控制器被还被配置为：

增加应用到第一频带的增益，直到检测到由所述第一模数转换器进行的斩波；和

响应于检测到所述斩波，减小所述增益，直到不再检测到所述斩波。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，生成校正滤波器是基于与所述放大器相关联的散射参数。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述模拟信号是差分信号。

8.根据权利要求7所述的设备，还包括：

平衡-不平衡变换器，被配置为将所述差分信号转换成单信号； 和

多路复用器，与平衡-不平衡变换器耦合，被配置为将所述单信号分割成所述第一频带和所述第二频带。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述放大器是第一放大器，所述增益是第一增益，并且所述校正滤波器是第一校正滤波器，还包括：

第二放大器，被配置为把第二增益应用于模拟信号的第二频带；

其中，所述第二模数转换器与第二放大器的输出耦合；

其中所述增益控制器还被配置成基于所述第二数字信号调整第二放大器的增益，以增加第二数字信号的信噪比；以及

其中，所述解嵌入控制器还被配置为生成第二校正滤波器以从第二数字信号中去除第二放大器的影响。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述模拟信号是模拟差分信号，第一和第二频带从模拟差分信号的正侧产生，求和块是第一求和块，并且输出信号是数字差分信号，还包括：

第二放大器，被配置为接收所述差分信号的负侧的第三频带和将增益应用于所述第三频带；

第三模数转换器，与第二放大器的输出耦合，被配置为将第三频带转换成第三数字信号；

第四模数转换器，被配置为接收所述差分信号的负侧的第四频带并且把第四频带转换为第四数字信号，第四频带不同于第三频带；

第二求和块，与第三模数转换器的输出和第四模数转换器的输出耦合，被配置为：

把第三数字信号和第四数字信号组合成所述输出信号的负侧，所述负侧是模拟信号的负侧的数字表示，其中所述第一求和块把第一数字信号和第二数字信号组合成所述输出信号的正侧，以及

输出所述输出信号用于附加处理；以及

其中所述增益控制器还被配置成基于第三数字信号调整第二放大器的增益，以增加第三数字信号的信噪比；以及

其中所述解嵌入控制器还被配置为生成第二校正滤波器以从第三数字信号中去除第二放大器的影响。

11.一种在数字化系统中降低噪声的方法，包括：

接收模拟信号的第一频带和所述模拟信号的第二频带，第一频带和第二频带彼此不同；

经由模拟放大器放大第一频带并把第一频带输出到数字化系统的第一模数转换器；

经由第一模数转换器数字化第一频带，以产生第一数字信号；

经由第二模数转换器数字化第二频带，以产生第二数字信号；

基于第一数字信号调整所述模拟放大器的增益以增加第一数字信号的信噪比；

从第一数字信号中去除所述模拟放大器的影响；

组合第一数字信号和第二数字信号以产生数字化信号，所述数字化信号表示所述模拟信号；以及

输出所述数字化信号用于附加处理。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：在组合之前：

把第一噪声滤波器应用于第一数字信号，以去除在第一频带的频率范围之外发生的噪声；和

把第二噪声滤波器应用于第二数字信号，以去除在第二频带的频率范围之外发生的噪声。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：由多路复用器从所述模拟信号产生所述第一频带和第二频带，其中所述多路复用器的交叉阈值确定第一频带的频率范围和第二频带的频率范围。

14.根据权利要求13所述的方法，其中调整增益是基于在第一模数转换器不进行斩波情况下可获得的信噪比。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，基于在第一模数转换器不进行斩波情况下可获得的信噪比调整增益包括：

增加模拟放大器的增益，直到检测到由第一模数转换器进行的斩波；和

响应于检测到所述斩波，降低所述增益直到不再检测到所述斩波。

16.根据权利要求14所述的方法，其中从第一数字信号中去除模拟放大器的影响包括：

基于与模拟放大器相关联的散射参数生成校正滤波器；和

将所述校正滤波器应用于第一数字信号。

17.根据权利要求11所述的方法，其中所述模拟信号是差分信号。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

经由平衡-不平衡变换器把差分信号转换成单信号；和

经由多路复用器把所述单信号分割成第一频带和第二频带。

19.根据权利要求11所述的方法，其中所述模拟信号是差分信号的正侧或负侧之一。

20.根据权利要求11所述的方法，其中所述模拟放大器是第一模拟放大器，所述方法还包括：

经由第二模拟放大器放大所述模拟信号的第二频带，其中第二模数转换器与第二模拟放大器的输出耦合；

基于第二数字信号调整第二模拟放大器的增益，以增加第二数字信号的信噪比；和

从第二数字信号中去除第二模拟放大器的影响。

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