CN1184754C - 在有时标测试能力的测试测量仪器中校正时标扰乱的方法 - Google Patents

Abstract

在显示屏幕上的初始的时标和波形位置可通过“自动设置时标”功能来确定。在检测到在完成“自动设置时标”功能后出现的扰乱时，由“自动设置时标”功能假定对于待测试的波形与时标的进一步的对准的控制。当象素由光栅形成器被组合到光栅存储器时，基本上实时地进行时标象素与波形象素的比较，以检测在波形象素与时标象素之间的冲突(即，时标扰乱)。在时标扰乱的情况下，产生时标扰乱信号。在本发明的另一个实施例中，响应于时标扰乱信号，“自动设置时标”功能使用显示光栅形成，在新的位置上自动地重新画出波形，直至在于时标内波形适合为止。在再一个实施例中，响应于时标扰乱信号，“自动设置时标”功能在新的位置上自动地重新画出电信时标，直至在于时标内波形适合为止。

Description

在有时标测试能力的测试测量仪器中校正时标扰乱的方法

本专利申请在这里主张Peter J.Letts和Steven C.Herring在1999年9月24日提交的、题目为“Telecommunications MaskTesting(电信时标测试)”的美国临时专利申请序列号NO.60/155,977的优先权。

本专利申请涉及在2000年6月29日提交的、转让给与本专利申请相同的受让人的、以及也主张以上标明的美国临时专利申请的优先权的、题目为“A Test and Measurement Instrument HavingTelecommunicatiohs Mask Testing Capability with a Mask ZoomFeature(具有时标变焦特性的电信时标测试能力的测试和测量仪器)”(Letts)的美国专利申请序列号NO.09/607,573，承担代理卷号7011-US2，以及涉及在2000年7月19日提交的提交的、转让给与本专利申请相同的受让人的、以及也主张以上标明的美国临时专利申请的优先权的、题目为“A Test and Measurement Instrument HavingMulti-Channel Telecommunications Mask Testing(具有多通道电信时标测试的测试和测量仪器)”(Letts和Herring)的美国专利申请序列号NO.＿＿，承担代理卷号7011-US3。

                        技术领域

本发明总地涉及测试和测量仪器，更具体地，涉及利用电信时标特性的那些测试和测量仪器。

                        背景技术

在电信工业中，进行测试来确定特定的信号是否与由国家和国际通信标准实体(例如，ITU-T和ANSI)建立的参量一致是很平常的。执行这样的一致性测试的主要方法是把由示波器得出的波形的脉冲形状与一个波形“时标”进行比较。该时标规定了具有最小和最大幅度值的路径、预定的比特速率、和在信号边缘上的规定的最小斜率(即，最小带宽)。如果待测试的信号处在路径范围内，则信号通过测试。这类测试被称为电信时标测试。

示波器特性中最近的改进是“自动设置时标”功能。“自动设置时标”功能在示波器上自动地建立水平、垂直、和触发设置，以提供预期的信号，以及覆盖示波器显示器上的时标。在“自动设置时标”功能运行后的程序是通过调整输入A/D变换器的设置而设置水平和垂直尺度为标称值，得出一个波形，和通过调整输入A/D变换器的设置而调整波形的尺度和位置，以及显示该时标。不幸地，可以看到，“自动设置时标”功能有时把时标放在显示器上时带有在垂直或水平方向上的不想要的偏移。时标的不正确的放置的可能性取决于几个因素，包括所得到的信号的形状和在实施“自动设置时标”功能时所使用的具体算法。

应当看到，“自动设置时标”功能仅仅建立得出的波形和显示时标。它并不通过被测试的波形(即，扰乱或时标碰撞)来检验是否闯入到时标区域。这样，“自动设置时标”功能不提供纠正这样的扰乱。

在这方面，可以看到，电信标准常常允许对于通信信号在垂直偏移上的某些容忍。也就是，电信标准常常更关心(即，呈现更严格的容差)其它的信号特性，例如，脉冲宽度和上升时间。如果由于这样的偏移，电信时标被不正确地放置，则另外的完全可接受的信号(即，应当能通过的信号)在它以后进行闯入时标区域的测试时，将成为不必要地失败。

对于这个问题的一个现有技术的回答是在由Tektronix公司(Beaverton，Oregon)制造的Tektronix 2400 DITS(数字接口测试系统)中使用的软件解决办法。在这个装置中，波形由示波器得出，被形成光栅和被存储。形成光栅的波形的每个象素被引入到由该特定的水平(即，时间)位置处的时标所占据的垂直段的点的特定的表中。此后，读出被形成光栅的波形的各个象素，以及把它与时标段位置的相应的垂直阵列逐个地进行比较，以查看在时标区域中的象素和波形是否一致。如果是的话，就认为出现一个“时标碰撞”。这种纯软件解决办法计数所出现的“时标碰撞”数，以及重新放置时标(显示器上水平地或垂直地)，直至时标碰撞数目减小到零为止。当然，这假定待测试的信号实际上相应于可应用的标准。重要的是要看到，这种现有的解决办法不是实时运行的，而是后-处理被形成光栅的波形数据。

虽然这个解决办法对于确保与低速度电信信号的标准相兼容方面，确实完成得很好，但它趋于软件密集的和耗费时间的。对于正确登记待测试的信号的电信时标的问题，所需要的是更快的、更少软件的解决办法。

                        发明内容

在显示屏幕上的初始时标和波形位置可以通过“自动设置时标”功能来确定。在检测在完成“自动设置时标”功能后出现的扰乱时，由“自动设置时标”功能假定对待测试的波形与时标的进一步的对准的控制。当象素由光栅形成器被组合到光栅存储器时，基本上实时地进行时标象素与波形象素的比较，以检测在波形象素与时标象素之间的冲突(即，时标扰乱)。在时标扰乱的情况下，产生时标扰乱信号。

在本发明的另一个实施例中，响应于时标扰乱信号，“自动设置时标”功能使用显示光栅形成，在新的位置上自动地重新画出波形，直至在于时标内波形适合为止。

在再一个实施例中，响应于时标扰乱信号，“自动设置时标”功能在新的位置上自动地重新画出电信时标，直至在于时标内波形适合为止。

根据本发明的第一方面，提供一种具有时标测试能力的测试和测量仪器，包括：获取系统，用于获取波形的样本；控制器，用于产生规定时标的时标象素数据；存储器，用于在存储器中限定波形显示位置的位置中存储所获取的波形样本和用于在存储器中限定时标显示位置的位置中存储所述时标象素数据，所述时标象素数据还包括识别码；以及比较电路，用于随着获取的波形样本被存储在存储器中时，基本上实时地比较波形位置和时标位置，并且如果在限定时标位置的位置和限定波形位置的位置之间存在冲突时，用于生成指示冲突的时标扰乱信号。

根据本发明的第二方面，提供在具有时标测试能力的测试和测量仪器中，一种用于校正时标扰乱的方法，包括以下步骤：获取波形的样本；产生规定时标的时标象素数据；把所获取的波形样本存储在存储器中限定波形显示位置的位置中，和把所述时标象素数据存储在存储器中限定时标显示位置的位置中，所述时标象素数据还包括识别码；随着获取的波形样本被存储在存储器中时，基本上实时地比较波形位置和时标位置；以及如果在限定时标位置的位置和限定波形位置的位置之间存在冲突，生成指示冲突的时标扰乱信号。

                        附图说明

图1是对于本发明适合使用的示波器的简化示意图。

图2是由图1的装置采用的存储器的平板的简化代表图。

图3显示了按照本发明的一个实施例的电信时标和波形的屏幕显示。

图4是显示图3的电信时标的一部分的放大形状的图。

图5显示了按照本发明的第二实施例的电信时标和波形的屏幕显示。

                        具体实施方式

图1以简化的方框图形式显示了在实施本发明时使用的数字示波器100。输入信号被加到包括A/D(模拟-数字)变换器111的获取电路110。获取电路110几乎连续地以高速度采样加上的输入信号，以及把样本存储在获取存储器120。

在运行时，数字示波器100通过周期地采样在探针(为简明起见，未示出)接触到待观察的电路的某个节点时的一点处存在的电压，而获取有关输入信号的状态(即，波形)的信息。示波器探针和示波器100的前端被设计成精确地复制信号，或信号的某个预定的分数或倍数，并把它送到A/D变换器111。A/D变换器111的输出是一系列被存储在获取存储器120中的多比特数字字。接连地获取的样本以顺序地相关的地址被存储在获取存储器中，由此涉及到时间尺度。在这些地址的数据实际上由光栅形成器140变换回时间尺度，以及被存储在光栅存储器150。显示硬件，诸如强度或彩色绘图仪180，读出光栅存储器150的内容，并把数据加到光栅扫描显示器190。上述的时间尺度代表沿示波器的光栅显示器190的x轴的水平距离。

对于背景信息来说，光栅包含水平行和垂直列。每个行可由沿垂直轴(y轴)的位置数目识别，而每个列可由沿水平轴(x轴)的位置数目识别。典型地，在数字示波器中，从获取存储器存储单元的数据内容得出的电压幅度来确定所显示的象素的垂直位置(行数)，而从获取存储器的地址得出的时间值来确定水平位置(列数)。扩展获取存储器的内容含量和地址，以产生二维光栅存储器的含量的处理过程被称为“形成光栅”。

光栅形成器140通过读出获取存储器120的内容含量、读出光栅存储器150的相关存储单元的内容含量、组合这二者，以及把结果的数值存储(即，组合)回光栅存储器150而形成复合的多比特灰度波形。几乎在同时，多功能光栅衰变单元170读出光栅存储器150的内容含量和以预定的速率减去数据，以及存储衰变的数值回光栅存储器150，供以后显示用。所有上述的功能在控制器130的控制下运行，该控制器可以是，例如，PowerPC G3微处理器，专用ASIC，或另外，控制器130可用多个处理器来实施。

光栅存储器150在图2上被更详细地显示为光栅存储器250。光栅存储器250包括三组存储器平板，灰度(GS)平板252，矢量平板254，和UI(用户接口)平板256。本领域技术人员将会看到，虽然很容易根据存储器“平板”想到这种结构，但它们实际上只是快速SRAM显示存储器的相邻的块。

波形数据被写入到GS平板252，它是以512×402矩阵排列的205，824存储器存储单元的阵列，每个存储单元是9比特长。9个比特规定强度，颜色，以及象素是时标象素还是波形象素。

矢量平板254被用来显示从数学运算(例如，来自通道1和通道2的信号的和值)得出的波形，或用于显示先前存储的参考波形。矢量平板254是以512×402矩阵排列的205，824存储器存储单元的阵列，每个存储单元是2比特长。顺便指出，2个比特将规定对于给定象素的三个级别的亮度和“关断”状态。

UI平板256用来存储与文本字符有关的象素数据，它包括整个640×480的屏幕面积。这样，UI平板256是以640×480矩阵排列的307，200存储器存储单元的阵列，每个存储单元是4比特长。4个比特规定对于给定象素的颜色和亮度级别。

三组平板252、254、和256的输出信号被读出，以及被组合，以便在显示读出硬件单元280中典型地以60Hz速率显示。

图3显示了在示波器的显示屏幕上显示的典型的电信时标的两个部分310、320。图1的控制器130把电信时标放入显示存储器。它被画成为由一系列存储的X-Y点规定的一系列的多边形(例如，四边形)。电信时标可被放入两个存储器组的任一个组，取决于它的最后目的。如果目的只是观看电信时标，或在屏幕上移动它，则把它放入矢量平板254。然而，如果目的是正如本“自动设置时标”功能中那样把它与波形数据进行比较，则把电信时标放入GS平板252。这是因为光栅形成器必须接入波形数据和电信时标，以便于检测在这二者之间的扰乱(即，作出冲突判决)，正如象素被放入光栅存储器250的GS平板252。

参照图3，数字示波器等的显示屏幕300，其上显示了具有上部310和下部320的电信时标。上部310和下部320的每个部分包括由多边形(例如，四边形)组成的各个段。

假定，“自动设置时标”特性把电信时标310，320放置在显示屏幕上(被写入到光栅存储器150)，以及获取和调整波形330到标称值。“自动设置时标”功能则进行控制和阻止在时标区域中任何象素数据的衰变(这样，时标不必被连续地重新画出)。

回想起在新的数据被写入到光栅存储器250以前，现有的数据从光栅存储器250的GS平板252的相关存储单元被读出。现有的数据与新的数据组合，以便实施灰度(灰色标度)特性的增量部分(灰度特性的减量部分由多功能光栅衰变单元170完成)。组合的数据然后被写回到显示器的存储器中。

本发明认识到，在现有的数据和波形数据被组合的时候实施冲突检测运行，使得这个特性能够以极高的速度速率(每秒约一千万点)运行。因此，如果现有的象素数据表示，这个象素是电信时标的一部分，则检测到在波形象素与时标象素之间的冲突(即扰乱)。在这时，波形330被显示为由于偏移误差在点335和337处扰乱电信时标。在检测到第一扰乱(即，在点335处)后，“自动适应时标”特性发起对获取的波形的显示位置的偏移的补偿，直至它不再扰乱时标为止。波形的这样一个位置由波形340显示。也就是，为了说明起见，两个波形330，340都被显示在显示器屏幕300上。事实上，波形340仅仅是波形330的重新放置的版本，以及二者将不会同时被显示。

首先，可以认为，波形330的重新放置可以通过调整输入A/D变换器111的增益和偏移而完成。虽然精调整可以以这种方式作出，但更大的调整要求人们考虑在测量生效以前的设定时间。甚至更坏，如果调整使得A/D变换器111的运行经历几个预定的门限电平之一，则电路配置的改变可能涉及继电器接触点的切换。考虑继电器切换时间和设定时间，对于进行时标测试的速度有很大的坏影响。

这里认识到，为了相对于时标重新放置波形330，不必重新配置获取系统。而是，通过把波形重新放入光栅存储器250的GS平板252中新的位置而完成相对于时标重新放置波形330。重要的是应当指出，这个运行仅仅影响波形的显示位置。这样，相对于时标重新放置波形可以以高速度完成，而不需要考虑任何设定时间。

“螺旋搜索”是相对于时标重新放置波形的一个方法。图4显示了螺旋搜索的有用的形式。图4的方形代表显示器屏幕300的象素(或许是光栅存储器250的GS平板252的存储器存储单元)。具体地，对角线的剖面线的象素410代表时标310的放大的点。位置435代表靠近图3的时标扰乱区域335的一点。假定为了说明起见，在象素0处检测到冲突，将会产生表示时标扰乱的信号(例如，存储器中设置的“时标”比特)，以及螺旋搜索以逆时钟方向向外进行，检验象素1到象素28。象素1到28中的每个象素将表示另一个扰乱。假定象素29不是时标的一部分(根据它不是以对角线剖面线而表示的)，螺旋搜索将在该点终结。注意到，象素29直接在象素0的下面。这个停止点通常与图3的波形340的放置相一致。也就是，在象素29处停止螺旋搜索将使得光栅形成器140存储波形330的所有的象素到存储器存储单元，它将在屏幕330的下部显示。这使得波形340出现在屏幕300上直接在由波形330先前占有的位置的下面。在图4上，象素的对角线剖面线被使用来代表被存储在GS平板252的存储单元中的数据值，其中数据值表示特定的象素是否为时标的一部分。也应当指出，给定的搜索半径设置一个偏移容差。也就是，限制搜索半径防止波形垂直地移动得太快，如果这样的移动延伸到由特定的信号标准规定的偏移极限以外的话。

本领域技术人员将会认识到，时标和波形的移动是互相相对的。因此，在另一实例中，可以移动时标以及保持波形静止不动。图5上显示了对于这样的安排的屏幕显示。

在图5上，在时标510的区域535和537处出现扰乱。作为响应，开始螺旋搜索，以便定位在535的区域中的一个象素，在其中时标510与波形540是不一致的。在这种情况下，时标向上移动，直至扰乱停止为止。该新的时标位置由重叠的时标510′表示。应当指出，在点535′或在点537′处不再出现扰乱。

因为时标510是被控制器130取出，相对于波形移动时标比起相对于时标移动波形将总是慢得多。如果用户关心总的测试时间，则较慢的安排(其中必须出现取出时标)可能是不能接受的。在运行速度方面，因为相对于波形移动时标出现在显示器中，而不是出现在获取系统中，这种替换例仍旧比上述的现有技术的方法快，后者由于设定时间和中继运行而必然会发生延时。

然而，该另一实例的速度可以通过改变控制器，从微处理器改变到专用ASIC，而得以改进。这样，可以把时标放入到存储器的速度将很大地提高。这样的安排被认为属于本发明的范围内。

已经描述的是用于相对于电信时标重新放置波形的非常高速度的方法和装置，或是用于相对于波形重新放置电信时标的高速度的方法和装置。

也将会看到，在把象素存储到光栅存储器时，由光栅形成器几乎实时地把时标象素数据与波形象素数据进行比较，这是本发明提供的技术上的根本进步。不管是否进行校正来消除扰乱，这都是正确的。因此，在另一个实施例中，在由本装置检测到扰乱后，产生表示扰乱的信号。

虽然讨论了具体的螺旋搜索方法，但本领域技术人员将会看到，也可以使用其它的搜索方法。虽然本发明是相对于数字示波器描述的，但这里将会看到，本发明可被应用于其它的测试和测量设备，例如，逻辑分析仪，或通信网络分析仪等。

虽然如先前存储那样地描述了用于产生时标的X-Y点，但本领域技术人员将会看到，用户可通过测试和测量仪器的数据端口从PC机下载他自己的数据，以便于产生定制的时标。

Claims (6)

1.在具有时标测试能力的测试和测量仪器中，一种用于校正时标扰乱的方法，包括以下步骤：

获取波形的样本；

产生规定时标的时标象素数据；

把所获取的波形样本存储在存储器中限定波形显示位置的位置中，和把所述时标象素数据存储在存储器中限定时标显示位置的位置中，所述时标象素数据还包括识别码；

随着获取的波形样本被存储在存储器中时，实时地比较波形位置和时标位置；以及

如果在限定时标位置的位置和限定波形位置的位置之间存在冲突，生成指示冲突的时标扰乱信号。

2.权利要求1的方法，其特征在于，

所述存储器包括光栅存储器；以及

所述比较步骤是随着所获取波形样本被组合到光栅存储器中时，通过检验具有识别码的光栅存储器中的位置和所获取波形样本的位置的光栅形成器来执行的。

3.权利要求2的方法，其特征在于还包括在显示屏上显示时标位置和波形位置的步骤，所述光栅形成器随着所获取波形样本被组合到光栅存储器中，将补偿偏移提供给波形和/或时标位置，以便重新定位波形和时标相对于彼此的位置，使得不产生时标扰乱信号。

4.权利要求3的方法，其特征在于，所述控制器响应提供补偿偏移的搜索图案，使得光栅形成器组合所获取波形样本。

5.权利要求4的方法，其特征在于，所述控制器包括微处理器。

6.权利要求4的方法，其特征在于，所述控制器包括专用ASIC。

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