DE102023126829A1

DE102023126829A1 - Adaptive instrument-rauschunterdrückung

Info

Publication number: DE102023126829A1
Application number: DE102023126829.5A
Authority: DE
Inventors: Kan Tan
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2023-10-02
Publication date: 2024-04-11
Also published as: JP2024054857A; US20240125837A1

Abstract

Ein Test- und Messinstrument umfasst einen Eingang, der so ausgebildet ist, dass er ein Eingangssignal von einer zu testenden Vorrichtung (DUT) empfängt, ein Ausgangsdisplay und einen oder mehrere Prozessoren, die so ausgebildet sind, dass sie einen Code ausführen, der den einen oder die mehreren Prozessoren veranlasst, eine Rauschkomponente des Eingangssignals zu messen, die gemessene Rauschkomponente auf der Grundlage der Messgrundgesamtheit und eines relativen Rauschbetrags, der von dem Test- und Messinstrument erzeugt wird, und einer Gesamtrauschmessung zu kompensieren und die kompensierte gemessene Rauschkomponente als eine Rauschmessung auf dem Ausgangsdisplay zu erzeugen. Es werden auch Verfahren beschrieben.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Offenbarung beansprucht die Vorteile der U.S. Provisional Application No. 63/413,450 mit dem Titel „ADAPTIVE OSCILLOSCOPE NOISE REMOVAL“, die am 5. Oktober 2022 eingereicht wurde und deren Offenbarung hier durch Bezugnahme in vollem Umfang enthalten ist.
GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung bezieht sich auf Test- und Messinstrumente und insbesondere auf Techniken zur Rauschreduzierung in einem Test- und Messinstrument, wie z. B. einem Oszilloskop.
HINTERGRUND
Da die Kommunikationssysteme immer höhere Geschwindigkeiten erreichen, wirkt sich das selbst erzeugte Rauschen eines Messinstruments, das zur Messung des Kommunikationssystems verwendet wird, in größerem Maße negativ auf die Genauigkeit einiger Messungen aus. Zum Beispiel hat die neueste Generation des PCIe (Peripheral Component Interconnect Express)-Kommunikationssystems, Generation 6, (PCIe Gen 6) die erforderliche Art der Signalcodierung von NRZ (Non-Return-to-Zero)-Codierung auf PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4-level)-Codierung geändert. Die veröffentlichte PCIe Gen 6-Spezifikation ist über die PCI SIG (PCI Special Interest Group) erhältlich. Diese Kodierungsänderung in der Spezifikation von NRZ zu PAM4 verringert die vertikale Augenöffnung, durch die gültige Signale hindurchgehen müssen, um den Faktor drei. Das Rauschen des Instruments wirkt sich auf diese reduzierten vertikalen Augenöffnungen der Generation 6 stärker aus als bei früheren PCIe-Generationen.
Der Standard für PCIe Gen. 6 verlangt, dass das Rauschen des Messinstruments, z. B. eines Oszilloskops, für bestimmte Messungen wie die Rauschkomponente von SNDR (Signal-to-Noise-Distortion-Ratio = Signal- zu Rauschverhältnis) und die Jitter-Messung entfernt wird. Andere Industriestandards wie IEEE 802.3ck (einer der Ethernet-Standards des Institute of Electrical and Electronics Engineers für elektrische Signale mit 53,125 GBaud) erfordern ebenfalls die Entfernung des Oszilloskop-Rauschens.
Um das vom Instrument erzeugte Rauschen zu entfernen, muss zunächst die Menge des Rauschens bestimmt werden. In der gängigen Praxis wird das Rauschen als Gaußsches Rauschen mit Normalverteilung modelliert. Die Normalverteilung ist ein allgemein anerkanntes Modell für Rauschen in praktischen Anwendungen, das auf dem zentralen Grenzwertsatz beruht. Das Gesamtrauschen, das von einem Instrument gemessen wird, das ein Signal von einem DUT empfängt, ist die Kombination aus dem Rauschen des Instruments und dem Rauschen des DUTs, d.h., $n_{m e a s} = n_{D U T} + n_{i n s t r u m e n t}$
Da das Rauschen des DUTs und das Rauschen des Instruments nicht miteinander korreliert sind, hat ihr statistischer Wert der Standardabweichung die folgende Beziehung: $σ_{m e a s}^{2} = σ_{D U T}^{2} + σ_{i n s t r u m e n t}^{2}$
Die Standardabweichung des DUT-Rauschens kann also wie folgt bestimmt werden: $σ_{D U T} = \sqrt{σ_{m e a s}^{2} - σ_{i n s t r u m e n t}^{2}}$
Bei der Messung der Standardabweichung einer Zufallsvariablen eines Testsamples können die Ergebnisse bei jedem Sample variieren, insbesondere wenn die für die Messung verwendete Grundgesamtheit begrenzt ist. In der Regel umfasst die Messung des Instrumentenrauschens für PCIe-Tests für SNDR den Empfang von etwa zweitausend Samples und die Berechnung der Standardabweichung des Rauschens. In praktischen Fällen kann σ_instrument(d. h. die Standardabweichung des Rauschens des Instruments) nicht direkt gemessen werden, während das Instrument gleichzeitig ein Signal von einem DUT empfängt, da das Rauschen des DUTs hinzukommt. Stattdessen muss die σ_instrument charakterisiert werden, während das Instrument keinen anderen Eingang hat. Zum Beispiel kann der σ_instrument durch eine lange Erfassung ohne Eingangssignal charakterisiert werden, z. B. durch einige Millionen Samples. Bei der Messung über einen solch langen Zeitraum ist der σ_instrument im Allgemeinen sehr stabil und kann als die durchschnittliche Standardabweichung des Instrumentenrauschens bezeichnet werden, σ_instrument. Diese durchschnittliche Standardabweichung des Instrumentenrauschens variiert aufgrund des großen Sampleumfangs nur sehr wenig zwischen verschiedenen Erfassungsläufen. Man beachte, dass die beiden Standardabweichungen, die Standardabweichung für das jeweilige Sample, σ_instrument und die durchschnittliche Standardabweichung, σ _instrument einander ähneln, aber nicht identisch sind. $σ_{i n s t r u m e n t} ≅ {\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}$
Wie bereits erwähnt, kann der σ_instrument Wert nicht direkt gemessen werden, da es sich um einen Komponentenwert des Gesamtrauschens handelt, das das Instrument bei jedem Erfassungslauf empfängt. Stattdessen kann die σ_instrument nur durch die durchschnittliche Standardabweichung des Instruments angenähert werden, σ _instrument. Wenn der gleiche σ _instrument für jeden Erfassungslauf verwendet wird, handelt es sich um einen konstanten Wert. Dieser Ansatz spiegelt jedoch nicht den tatsächlichen Umfang der Variation (Schwankung) der σ_instrument wenn die Grundgesamtheit der Samples gering ist. $σ_{D U T} = \sqrt{σ_{m e a s}^{2} - {\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}^{2}}$
Gleichung 1 bietet eine Möglichkeit, die Standardabweichung des DUTs zu bestimmen, d. h. die Quadratwurzel aus dem Quadrat der gemessenen Standardabweichung abzüglich des Quadrats der durchschnittlichen Standardabweichung des Instruments zu ziehen. Bei der Verwendung dieses Ansatzes zur Entfernung des Instrumentenrauschens aus dem gemessenen Rauschen gibt es zwei Hauptprobleme. Erstens erhöht die Entfernung des InstrumentenRauschens mit Hilfe von Gleichung (1) die Variation der Standardabweichung des vom Instrument ermittelten DUT-Rauschens. 1 ist zum Beispiel ein Diagramm 100 der Standardabweichung in Millivolt, das aus Messungen eines DUTs stammt. Die gemessene Standardabweichung, die das Rauschen sowohl des DUTs als auch des Instruments enthält, ist als Referenz 102 nahe dem oberen Rand des Diagramms 100 dargestellt. Auch in diesem Beispiel wurde die σ _instrument als ungefähr 3,5 mV bestimmt, wie in Referenz 104 dargestellt. Dann, unter Verwendung der Gleichung 1, indem σ _instrument vom gemessenen Wert 102 subtrahiert wird, würde die Standardabweichung vom DUT wie in Referenz 106 gezeigt angegeben werden. Es ist jedoch zu beachten, dass das Rauschen des DUTs nach Entfernen des Instrumentenrauschens (Referenz 116) eine größere Abweichung aufweist als die Abweichung des gemessenen Rauschens (Referenz 112). Zweitens ist, wie in 2 zu sehen, wenn das Rauschen des DUTs relativ zum Instrumentenrauschen klein ist und die Variation der Standardabweichung des gemessenen Rauschens aufgrund der begrenzten Grundgesamtheit groß ist, ein Teil der Standardabweichung des gemessenen Rauschens 202 kleiner als das charakterisierte Instrumentenrauschen, was zu einem Nullwert für die Standardabweichung des DUT-Rauschens nach Entfernung des Instrumentenrauschens führt. Eine Standardabweichung von Null, wie sie durch die Spitze 204 in 2 dargestellt wird, ist bei einem DUT mit einem Rauschen ungleich Null nicht korrekt. Dieses Verhalten ist jedoch ein Artefakt der Art und Weise, wie das Instrumentenrauschen in Messinstrumenten derzeit entfernt wird.
Diese und andere Beschränkungen des gegenwärtigen Standes der Technik werden durch die vorliegende Offenbarung überwunden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Standardabweichung und der Schwankung von Messungen, die mit einem herkömmlichen Instrument vor und nach der Rauschentfernung durchgeführt wurden.
2 ist ein Histogramm der Standardabweichung des DUT-Rauschens, nachdem das Instrumentenrauschen mit den Techniken aus 1 entfernt wurde.
3A ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Verteilung der Standardabweichung, die anhand von 64 Samples gemäß den Ausführungsformen der Offenbarung ermittelt wurde.
3B ist ein Diagramm im logarithmischen Maßstab, in dem die Standardabweichungswerte im Vergleich zum Sampleumfang gemäß den Ausführungsformen der Offenbarung dargestellt sind.
4 ist ein Diagramm, das die Standardabweichung und die Streuung der Messungen eines herkömmlichen Instruments vor und nach der Rauschunterdrückung bei einem größeren Sampleumfang als in 1 dargestellt zeigt.
5A und 5B sind Diagramme, die die Variation der Standardabweichung veranschaulichen, die aus 2048 bzw. 8192 Samples unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahren zur Entfernung des Instrumentenrauschens ermittelt wurde.
6 ist ein Diagramm, das eine Ableitung des DUT-Rauschens nach Entfernung des Instrumentenrauschens über das Verhältnis des durchschnittlichen Instrumentenrauschens zum gemessenen Rauschen zeigt, entsprechend den Ausführungsformen der Offenbarung.
7 ist ein Diagramm, das die Auswirkung der Entfernung von Instrumentenrauschen auf der Grundlage der Menge des entfernten Instrumentenrauschens gemäß Ausführungsformen der Offenbarung zeigt.
8A und 8B sind Flussdiagramme, die zwei verschiedene Verfahren zur Beseitigung von Instrumentenrauschen gemäß den Ausführungsformen der Offenbarung zeigen.
9 ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Vorgänge bei der Durchführung der adaptiven Entfernung von Instrumentenrauschen gemäß den Ausführungsformen der Offenbarung zeigt.
10 ist ein Diagramm, das die Auswirkung der Änderung von Parametern in einer modifizierten Sigmoid-Funktion gemäß den Ausführungsformen der Offenbarung veranschaulicht.
11 ist ein Diagramm, das einen Vergleich von Rauschentfernungsverfahren einschließlich eines adaptiven Verfahrens zur Entfernung von Instrumentenrauschen gemäß den Ausführungsformen der Offenbarung zeigt.
12 ist ein funktionales Blockdiagramm eines Messinstruments, wie z. B. eines Oszilloskops, mit adaptiver Rauschunterdrückung, gemäß Ausführungsformen der Offenbarung.

BESCHREIBUNG
Ausführungsformen gemäß dieser Offenbarung sind auf ein adaptives Rauschentfernungswerkzeug gerichtet, das das von einem DUT stammende Rauschen genauer misst und insbesondere die Schwankung einer solchen Rauschmessung des DUTs reduziert, als es derzeit in den gegenwärtigen Messsystemen möglich ist.
Tabelle 1 zeigt die Simulationsergebnisse zur Variation der Standardabweichung bei einer begrenzten Anzahl von Samples der gleichen Zufallsvariablen. Für die in Tabelle 1 erfassten Daten wird die Zufallsvariable mit einer Gaußschen Verteilung generiert, wobei die nominale Standardabweichung auf 1 gesetzt wird. Tabelle 1. Auswirkungen der Sample-Grundgesamtheit auf die Variation der Standardabweichung

Grundgesamtheit Standardabweichung von Std

64 0.089

128 0.063

256 0.045

512 0.031

1024 0.012

2048 0.016

4096 0.011

8192 0.008
Für jede Sample-Grundgesamtheit in Tabelle 1 folgt das Histogramm der Standardabweichung der Gaußschen Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion mit der gleichen Standardabweichung, die in der zweiten Spalte in Tabelle 1 angegeben ist. 3A zeigt zum Beispiel den Fall für die Sample-Grundgesamtheit von 64.
3B ist ein Diagramm 310 im logarithmischen Maßstab, das zeigt, wie die Standardabweichung mit zunehmendem Sampleumfang abnimmt. Insbesondere enthält das Diagramm 310 eine Reihe von Datenpunkten 312 aus Tabelle 1, die entlang der Anzahl der Samples aufgetragen sind. Eine geradlinige Lösung 320, die am besten zu allen grafisch dargestellten Datenpunkten 312 passt, zeigt, wie die Standardabweichung als Funktion des Sampleumfangs abnimmt.
Die Gleichung (2) ergibt die in 3B dargestellte Lösung der Geraden 320, die sich als genaue Anpassung an die in Tabelle 2 dargestellten Datenpunkte erweist. $σ_{v a r i a t i o n} = \frac{1}{\sqrt{2 n}} * \bar{σ}$

wobei n die Grundgesamtheit der Samples ist;
σ ist der Mittelwert der Standardabweichungen, der aus der begrenzten Anzahl von Samples aus vielen Versuchen berechnet wurde; und
σ_variation ist die Variation der Standardabweichungen, dargestellt als Standardabweichung der Standardabweichungen.
Wie bereits erwähnt, ergibt die Entfernung des Instrumentenrauschens auf der Grundlage von Gleichung (1) den Standardabweichungswert für das Rauschen des DUTs. Dies war bereits in 1 zu sehen, die das Ergebnis von 100.000 wiederholten Versuchen unter Verwendung von Gleichung (1) war, und ist auch in 4 zu sehen. Der Unterschied zwischen den 1 und 4 besteht darin, dass die Grundgesamtheit für die Erhebung der Zahlen zur Erzeugung der Anzeige in 1 2048 und die Grundgesamtheit für die Erhebung der Zahlen zur Erzeugung der Anzeige in 4 8192 betrug. Die anderen Parameter bleiben gleich, wobei das Gaußsche Rauschen einen Mittelwert von 0 und eine Standardabweichung von 1,5 mV für das DUT und 3,5 mV für das Instrument hat. Die Einzelheiten von 1 wurden bereits erläutert, aber 4 ist insofern sehr ähnlich, als die Standardabweichung des gemessenen Rauschens 402 im oberen Teil der Anzeige grafisch dargestellt ist und das Instrumentenrauschen 404 mit 3,5 mV bestimmt wurde. Die Anwendung von Gleichung (1), um das Instrumentenrauschen 404 aus dem gemessenen Rauschen 402 zu entfernen, ergibt die Standardabweichung des DUT 406. Es ist zu beachten, dass, ähnlich wie bei den Schwankungen 112 und 116 des jeweiligen Rauschens 102, 106 ( 1), eine Schwankung 412 des gemessenen Rauschens 402 in ähnlicher Weise geringer ist als die Schwankung 416 des berechneten DUT-Rauschens 406.
5A und 5B sind statistische Domain-Ansichten 500 und 510 der gleichen Daten, die zur Erstellung der 1 bzw. 4 verwendet wurden. Zum Beispiel ist das Instrumentenrauschen 104' und 404' immer noch mit etwa 3,5 mV dargestellt. Die Standardabweichungen 112' und 116' sind als Pendants zu den Abweichungen 112 und 116 von 1 dargestellt. In ähnlicher Weise sind die Standardabweichungen 412' und 416' Pendants zu den Abweichungen 412 und 416 in 1. Es ist zu beachten, dass der Sampleumfang einen Einfluss auf die Abweichung hat, was der Herleitung von Gleichung (2) entspricht. Ein Vergleich der 5A und 5B zeigt, dass bei einer Vervierfachung der Grundgesamtheit (Grundgesamtheit von 8192 gegenüber Grundgesamtheit von 2014) sich die Standardabweichung um etwa $\sqrt{4} = 2$
Mal verkleinert. Dies geht aus den Daten in Tabelle 2 hervor und lässt sich anhand der Unterschiede in den 5A und 5B auch grafisch darstellen. Tabelle 2. Auswirkungen der Sample-Grundgesamtheit auf die Variation bei der Entfernung des Instrumentenrauschens

Grundgesamtheit Standardabweichung von Std des DUT-Rauschens nach Entfernung des Instrumentenrauschens Standardabweichung von Std des gemessenen Rauschens

2048 0.153 0.059

8192 0.076 0.030
Ausführungsformen der Offenlegung nutzen diese Beziehung zwischen der Größe der Sample-Grundgesamtheit und der sich daraus ergebenden Variation als Grundlage für die adaptive Entfernung von Messinstrumentenrauschen. Erstens kann die Gleichung (1) wie folgt umgeschrieben werden: $σ_{D U T} = \sqrt{σ_{m e a s}^{2} - {\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}^{2}} = σ_{m e a s} \times \sqrt{1 - {(\frac{{\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}}{σ_{m e a s}})}^{2}}$
Da σ _instrument die oben beschriebene Charakterisierung des Instrumentenrauschens ist, wird sie als ein konstanter Wert der Instrumentenerfassung von Lauf zu Lauf behandelt. Somit ist der σ_DUT eine Funktion von σ_meas, (meas = gern. = gemessen) basierend auf Gleichung (1) und (3), und seine Ableitung wird in Gleichung (4) abgeleitet: $\frac{d σ_{D U T}}{d σ_{m e a s}} = \frac{1}{2} \times \frac{1}{\sqrt{σ_{m e a s}^{2} - {\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}^{2}}} \times 2 \times σ_{m e a s} = \frac{1}{\sqrt{1 - {(\frac{{\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}}{σ_{m e a s}})}^{2}}}$
Diese Ableitung der Gleichung 4 spiegelt wider, wie stark die Variation des gemessenen Rauschens die Variation des DUT-Rauschens nach Entfernung des Instrumentenrauschens beeinflusst. Da das gemessene Rauschen die Kombination aus dem DUT-Rauschen und dem Instrumentenrauschen ist, gilt immer: $σ_{i n s t r u m e n t} \leq σ_{m e a s}$
Das charakterisierte Instrumentenrauschen σ _instrument ist der Mittelwert der σ_instrument, bei der Verwendung zur Entfernung des Instrumentenrauschens, nur wenn ${\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t} \leq σ_{m e a s}$
Dann kann Gleichung (1) unter der Bedingung (5) auf der Grundlage von Gleichung (4) angewandt werden, um das Ergebnis zu erhalten: $\frac{d σ_{D U T}}{d σ_{m e a s}} = \frac{1}{\sqrt{1 - {(\frac{{\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}}{σ_{m e a s}})}^{2}}} \geq 1$
Die Gleichungen (6) und (4) zeigen also, warum und um wie viel die Entfernung des Instrumentenrauschens die Variation des gemessenen DUT-Rauschens verstärkt. Das Verhältnis von Instrumentenrauschen zu gemessenem Rauschen bestimmt den Verstärkungsfaktor auf der Grundlage von Gleichung (4), wie in 6 gezeigt, die ein Diagramm 600 der Ableitung des DUT-Rauschens nach Entfernung des Instrumentenrauschens über das Verhältnis von Instrumentenrauschen zu gemessenem Rauschen darstellt. Die Momentanwerte der Ableitung werden durch die Funktion 602 angezeigt. Für den in Tabelle 2 dargestellten Fall beträgt die Ableitung 2,54 auf der Grundlage von Gleichung (4), dargestellt als Punkt 610 der Kurve 602. Der Faktor 2,54 entspricht dem Verhältnis zwischen den Zahlen in den beiden äußersten rechten Spalten von Tabelle 2.
Das Verhältnis zwischen dem Instrumentenrauschen und dem gemessenen Rauschen erscheint sowohl in Gleichung (3) als auch in Gleichung (4). Durch Multiplikation der beiden Gleichungen ergeben sich die folgenden Randbedingungen: $σ_{D U T} \times \frac{d σ_{D U T}}{d σ_{m e a s}} = σ_{m e a s}$
Daher zeigt die in Gleichung (7) dargestellte Einschränkung für dasselbe gemessene Rauschen, wenn unterschiedliche Mengen an Instrumentenrauschen unter Verwendung von Gleichung (1) entfernt werden, dass das resultierende DUT-Rauschen niedriger ist, während die Variation höher ist; und wenn weniger Instrumentenrauschen entfernt wird, ist das resultierende DUT-Rauschen höher, während die Variation niedriger ist. 7 ist ein Diagramm, das dieses Phänomen veranschaulicht. Bei gleichem gemessenen Rauschen nimmt das gemessene DUT-Rauschen ab, wenn mehr Instrumentenrauschen gemäß Gleichung (1) entfernt wird, während die Variation zunimmt. Zum Beispiel zeigt Leitung 702 eine 0 mV Instrumentenentfernung gemäß Gleichung (1), während Spur 702 eine 1,5 mV Entfernung zeigt. Ähnlich verhält es sich mit den Kurven 706 und 708, die einen Abzug von 2,5 mV bzw. 3,5 mV veranschaulichen. Beachten Sie die Abweichungen, die auf der rechten Seite des Diagramms 700 dargestellt sind. Die Abweichung für die Entfernung von 0 mV, bezeichnet als 712, ist die kleinste Abweichung, während die Abweichungen 714, 716 und 718 zunehmend größer werden, wenn der Umfang des entfernten Instrumentenrauschens zunimmt.
Daher ist die Variation der Rauschmessung proportional zum Kehrwert der Quadratwurzel der Sample-Grundgesamtheit, wie in Gleichung (4) dargestellt. Höhere Sample-Grundgesamtheiten tragen zur Verringerung der Variation bei. Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, verringert sich die Variation um etwa das Zweifache, wenn die Grundgesamtheit um das Vierfache erhöht wird.
Es gibt zwei Möglichkeiten, das DUT-Rauschen zu messen, wenn die Sample-Grundgesamtheit für jeden Erfassungslauf begrenzt ist. Wie in 8A dargestellt, kann die Sample-Grundgesamtheit in einem Vorgang 802 akkumuliert werden, bevor das Instrumentenrauschen in einem Vorgang 806 entfernt wird, was zu der akkumulierten Messung des DUT-Rauschens in Vorgang 806 führt. Die andere Möglichkeit ist in 8B dargestellt, wo das Instrumentenrauschen in einem Vorgang 812 vor der Akkumulation der DUT-Rauschmessung in einem Vorgang 814 entfernt wird. Die in 8A gezeigte Reihenfolge der Vorgänge führt zu besseren und genaueren Ergebnissen als die in 8B gezeigte Reihenfolge der Vorgänge. Durch die Akkumulation der Grundgesamtheit für das gemessene Rauschen in Vorgang 802 wird die Streuung des gemessenen Rauschens reduziert, was die Wahrscheinlichkeit kleinerer gemessener Rauschinstanzen verringert. Bei der in 8B gezeigten Reihenfolge der Vorgänge hingegen könnte die Abweichung bei jeder Rauschmessung auf der Grundlage eines einzigen Erfassungslaufs groß sein. Daher ist die Wahrscheinlichkeit kleinerer gemessener Rauschwerte höher, was zu einer größeren Verstärkung der Schwankungen gemäß der in 7 gezeigten Kurve führt.
Ausführungsformen der Offenlegung umfassen ein adaptives Rauschreduzierungsverfahren, das bessere Messungen des DUT-Rauschens erzeugt als die derzeitigen Verfahren und Vorrichtungen. Gleichung (7) bestimmt die Einschränkungen zwischen der Verringerung der DUT-Rauschmessung und der Verringerung der Variation der DUT-Rauschmessung, wenn ein konstanter Betrag des Instrumentenrauschens entfernt wird, unabhängig davon, wie hoch der gemessene Rauschwert ist.
Das neue adaptive Verfahren zur Entfernung von Instrumentenrauschen passt stattdessen die Menge des zu entfernenden Instrumentenrauschens auf der Grundlage eines Verhältnisses zwischen dem charakterisierten Instrumentenrauschen und dem gemessenen Rauschen an. Wenn dieses Verhältnis hoch ist, wird weniger Instrumentenrauschen entfernt. Ist das Verhältnis jedoch niedrig, wird ein größerer Teil des Instrumentenrauschens entfernt. Dieser Ansatz reduziert die Variation der Standardabweichung des DUT-Rauschens nach der Entfernung des Instrumentenrauschens, wobei die Standardabweichung der DUT-Rauschmessung geringfügig zunimmt.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die adaptive Entfernung von Instrumentenrauschen zu implementieren. Eine Reihe von Beispielvorgängen ist in 9 als Ablauf 900 dargestellt.
Ein erster Vorgang 902 definiert einen Skalierungsfaktor in Abhängigkeit von der Größe der Sample-Grundgesamtheit, da eine größere Sample-Grundgesamtheit einen niedrigeren Standard der Abweichung des gemessenen Rauschens aufweist. Beispielsweise kann der Vorgang 902 einen Skalierungsfaktor wie unten beschrieben zuweisen, obwohl je nach Implementierungsdetails auch andere Skalierungsfaktoren verwendet werden können: $s c a l e F a c t o r = {\begin{array}{l} 5, w h e n s a m p l e P o p u l a t i o n \geq 2000 \\ 4, w h e n 2000 > s a m p l e P o p u l a t i o n \geq 1000 \\ 3, w h e n 1000 > s a m p l e P o p u l a t i o n \end{array}$
Als Nächstes wird in einem Vorgang 904 ein Wert für die Instrumentenvariation definiert, z. B. variationlnst als Funktion der Sample-Grundgesamtheit und des charakterisierten Instrumentenrauschens auf der Grundlage von Gleichung (2): $v a r i a t i o n I n s t = \frac{1}{\sqrt{2 n}} * {\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}$
Vorgang 906 definiert zwei Variablen für die Standardabweichung des Instruments, eine für einen hohen und eine für einen niedrigen Wert: $\begin{matrix} σ_{I n s t r u m e n t}^{H i g h} = {\bar{σ}}_{I n s t r u m e n t} + s c a l e F a c t o r \times v a r i a t i o n I n s t \\ σ_{I n s t r u m e n t}^{L o w} = {\bar{σ}}_{I n s t r u m e n t} - s c a l e F a c t o r \times v a r i a t i o n I n s t \end{matrix}$
Beachten Sie, dass unterschiedliche scaleFactor Werte für den hohen und den niedrigen Wert des Instrumentenrauschens verwendet werden können. Die scaleFactor-Werte können auch andere Werte sein als die in Vorgang 902 angegebenen.
Ein Vorgang 908 definiert einen niedrigen und einen hohen Wert für die Abweichung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR), wie zum Beispiel: $\begin{matrix} σ_{S n r}^{H i g h} = \sqrt{σ_{I n s t r u m e n t}^{H i g h}^{2} - {\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}^{2}} \\ σ_{S n r}^{L o w} = s c a l e F a c t o r \times v a r i a t i o n I n s t \end{matrix}$
Im Hinblick auf Definition 4 ist zu beachten, dass auch andere scaleFactor Werte als die in Schritt 1 und Schritt 3 angegebenen in Definition 4 verwendet werden können.
Vorgang 910 akzeptiert Werte für eine Glättungsfunktion mit einer Wertänderung von 0 bis 1, so dass ein Benutzer oder Entwickler Parameter zur Gestaltung einer Glättungsfunktion wählen kann. Die Glättungsfunktion kann zum Beispiel eine normalisierte Funktion über die folgende modifizierte Sigmoid-Funktion sein: $y (x) = 1 - \frac{1}{1 + e^{(- (x - a) \times b)}}$
10 ist ein Diagramm 1000, das ein Beispiel dafür zeigt, wie sich drei verschiedene Parameterwahlen auf das Ergebnis von Funktion 1 auswirken. In jeder der Funktionen wird der Parameter a mit 0,5 gewählt. Dann ergibt die Funktion 1 mit einem Parameter b von 3 die Funktionskurve 1002, mit einem Parameter b von 5 die Funktionskurve 1004 und mit einem Parameter b von 10 die Funktionskurve 1006. Durch die Wahl verschiedener Parametervariablen wird also die Form einer Glättungsfunktion gewählt.
Um die in 10 dargestellte Glättungsfunktion auf Ausführungsformen der Offenbarung anzuwenden, definieren Sie zunächst x als: $x = \frac{σ_{m e a s} - σ_{I n s t r u m e n t}^{L o w}}{σ_{I n s t r u m e n t}^{H i g h} - σ_{I n s t r u m e n t}^{L o w}}$
Definieren Sie dann p als die Ausgabe der normalisierten modifizierten Sigmoidfunktion 1 mit x als die Eingangsvariable. Die σ_lnterp ist der Wert, den man durch die folgende Interpolation erhält: $σ_{I n t e r p} = (1 - p) \times σ_{S n r}^{L o w} + p \times σ_{S n r}^{H i g h}$
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Ausführungsformen der Offenlegung eine gemessene Ausgabe für die Standardabweichung des DUT-Rauschens erzeugen, die von der Menge des gemessenen Rauschens im Vergleich zum Instrumentenrauschen abhängt. Mit anderen Worten, die Rauschmessung ist adaptiv, wie unten beschrieben: $σ_{D U T} = {\begin{array}{l} \sqrt{σ_{m e a s}^{2} - {\bar{σ}}_{I n s t r u m e n t}^{2},} w h e n σ_{m e a s} \geq σ_{I n s t r u m e n t}^{H i g h} \\ σ_{I n t e r p}, w h e n σ_{I n s t r u m e n t}^{L o w} < σ_{m e a s} < σ_{I n s t r u m e n t}^{H i g h} \\ σ_{S n r}^{L o w}, w h e n σ_{m e a s} \leq σ_{I n s t r u m e n t}^{L o w} \end{array}$
Wie aus der obigen Gleichung für die adaptive Ausgabe hervorgeht, gibt es drei verschiedene Möglichkeiten, das Instrumentenrauschen zu kompensieren, die vom Verhältnis des Instrumentenrauschens zum Gesamtrauschen abhängen. In 9 wird das Verhältnis von Instrumentenrauschen zu gemessenem Rauschen in einem Vorgang 912 bestimmt. Wenn der Anteil des Instrumentenrauschens im Vergleich zum gemessenen Rauschen, das, wie oben beschrieben, sowohl das Instrumentenrauschen als auch das Rauschen des DUTs umfasst, gering ist, wird das gesamte Instrumentenrauschen vom gemessenen Rauschen abgezogen. Ist der Anteil des Instrumentenrauschens im Vergleich zum Gesamtrauschen hingegen relativ hoch, wird das gemessene Ausgangssignal gemäß Definition 4 bestimmt und auf den Wert der niedrigen SNR-Abweichung gesetzt. Liegt der Anteil des Instrumentenrauschens zwischen diesen beiden Extremen, dann ist das gemessene Ergebnis ein interpolierter Wert, wie in Gleichung 8 dargestellt. Diese Beseitigung des Instrumentenrauschens auf der Grundlage des relativen Anteils des Instrumentenrauschens am Gesamtrauschen wird in Vorgang 914 von 9 erfasst.
Die Testergebnisse belegen, dass die adaptive Rauschentfernung (-unterdrückung) gemäß den Ausführungsformen der Offenlegung besser funktioniert als die derzeitigen Verfahren. Für ein numerisches Beispiel, das den Mittelwert und den Standardabweichungswert (Variation) der Standardabweichung des DUT-Rauschens nach der Entfernung des Instrumentenrauschens betrachtet, werden drei Verfahren verglichen:

Verfahren 1: Entfernen des vollen Betrags des charakterisierten Instrumentenrauschens mit Hilfe von Gleichung (1);
Verfahren 2: 95% des charakterisierten Instrumentenrauschens unter Verwendung von Gleichung (2) entfernen; und
Verfahren 3: Adaptive Entfernung des Instrumentenrauschens unter Verwendung der oben beschriebenen und als Vorgang 914 bezeichneten adaptiven Ausgabe, wobei die Menge des Instrumentenrauschens, die aus dem gemessenen Rauschen des DUTs entfernt wird, von der Menge des Instrumentenrauschens im Vergleich zur Menge des Gesamtrauschens abhängt.

In diesem Beispiel wird angenommen, dass das Instrumentenrauschen 3,2 mV, das DUT-Rauschen 1,0 mV und die Sample-Grundgesamtheit 2048 beträgt. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 und 11 dargestellt. Tabelle 3. Vergleich der Verfahren zur Entfernung von Instrumentenrauschen

Verfahren Mittelwert von σ_DUT Standardabweichung (Variation) von σ_DUT

(1) Vollständig 0.98 0.19

(2) 95% 1.41 0.13

(3) Adaptiv 1.11 0.11
Die Ergebnisse der Tabelle 3 und das Diagramm 1100 in 11 zeigen, dass das adaptive Verfahren zur Entfernung des Instrumentenrauschens die Variation des DUT-Rauschens erheblich reduziert, wobei der Mittelwert des DUT-Rauschens im Vergleich zu Verfahren 1 leicht ansteigt. Das adaptive Verfahren 3, das in 11 als Referenz 1106 bezeichnet ist, hat einen niedrigeren Mittelwert und eine geringere Streuung als das Verfahren 2, das als Referenz 1104 bezeichnet ist. Sowohl Verfahren 2 (1104) als auch Verfahren 3 (1106) vermeiden es, den Wert 0 als DUT-Rauschen zu erreichen, was eine oben beschriebene Fehlerbedingung ist, während Verfahren 1 den Wert 0 erreicht, wie in Referenz 1102 in 11 zu sehen.
Diese Offenlegung stellt ein neues adaptives Verfahren zur Entfernung von Instrumentenrauschen vor, das auf der Analyse der Rauschvariation als Funktion der Sample-Grundgesamtheit und der abgeleiteten Formel basiert, die bestimmt, wie die Entfernung von Instrumentenrauschen die Variation verstärkt. Ein numerisches Beispiel zeigt, dass das neue Verfahren die Variation des DUT-Rauschens nach der Entfernung des Instrumentenrauschens bei einem geringen Anstieg des Mittelwerts des Messobjektrauschens erheblich reduzieren kann. Dieses Verfahren kann für die Beseitigung von vertikalem Rauschen verwendet werden, es kann aber auch zur Beseitigung des Instrumentenrauschens bei Jittermessungen eingesetzt werden.
Ausführungsformen der Offenbarung arbeiten mit spezieller Hardware und/oder Software, um die oben beschriebenen Rauschentfernungsvorgänge durchzuführen. 12 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Test- und Messinstruments 1200, wie z. B. eines Oszilloskops oder eines anderen Instruments zur Implementierung von Ausführungsformen der hier offengelegten Offenbarung. Das Test- und Messinstrument 1200 umfasst einen oder mehrere Anschlüsse 1202, bei denen es sich um beliebige Signalisierungsmedien handeln kann. Die Anschlüsse 1202 können Empfänger, Sender und/oder Transceiver umfassen. Jeder Anschluss 1202 ist ein Kanal des Test- und Messinstruments 1200. Die Anschlüsse 1202 sind mit einem oder mehreren Prozessoren 1216 gekoppelt, um die Signale und/oder Wellenformen zu verarbeiten, die an den Anschlüssen 1202 von einem oder mehreren zu testenden Vorrichtungen (DUTs) 1290 empfangen werden. In einigen Ausführungsformen akzeptieren die Anschlüsse mehrere Signale von dem DUT 1290 oder von einem oder mehreren DUTs. Obwohl in 12 ein Zwei-Signal-DUT 1290 dargestellt ist, kann das Test- und Messinstrument 1200 eine beliebige Anzahl von Eingangssignalen bis zur Anzahl der Anschlüsse 1202 annehmen. Obwohl in 12 der Einfachheit halber nur ein Prozessor 1216 dargestellt ist, können, wie ein Fachmann verstehen wird, auch mehrere Prozessoren 1216 unterschiedlichen Typs in Kombination im Instrument 1200 verwendet werden, anstatt eines einzigen Prozessors 1216.
Die Anschlüsse 1202 können auch mit einer Messeinheit 1208 im Testinstrument 1200 verbunden werden. Die Messeinheit 1208 kann jede Komponente enthalten, die in der Lage ist, Aspekte (z. B. Spannung, Stromstärke, Amplitude, Leistung, Energie, Rauschen, Jitter usw.) eines über die Anschlüsse 1202 empfangenen Signals zu messen. Das Test- und Messinstrument 1200 kann zusätzliche Hardware und/oder Prozessoren enthalten, wie z. B. Konditionierungsschaltungen, Analog-Digital-Wandler und/oder andere Schaltungen zur Umwandlung eines empfangenen Signals in eine Wellenform zur weiteren Analyse. Die resultierende Wellenform kann dann in einem Speicher 1210 gespeichert und auf einem Display 1212 angezeigt werden.
Der eine oder die mehreren Prozessoren 1216 können so ausgebildet sein, dass sie Befehle aus dem Speicher 1210 ausführen und beliebige Verfahren und/oder zugehörige Schritte durchführen, die durch solche Befehle angegeben werden, wie z. B. das Anzeigen und Ändern der vom Instrument empfangenen Eingangssignale. Der Speicher 1210 kann als Prozessor-Cache, Direktzugriffsspeicher (RAM), Festwertspeicher (ROM), Festkörperspeicher, Festplattenlaufwerk(e) oder ein anderer Speichertyp implementiert sein. Der Speicher 1210 dient als Medium zum Speichern von Daten, wie z. B. erfasste Abtastwellenformen, Computerprogrammprodukte und andere Anweisungen.
Die Benutzereingänge 1214 sind mit dem Prozessor 1216 verbunden. Die Benutzereingänge 1214 können eine Tastatur, eine Maus, einen Touchscreen und/oder andere Bedienelemente umfassen, mit denen ein Benutzer das Instrument 1200 einrichten und steuern kann. Die Benutzereingänge 1214 können eine grafische Benutzeroberfläche oder eine Text-/Zeichenschnittstelle umfassen, die in Verbindung mit dem Display 1212 betrieben wird. Die Benutzereingänge 1214 können Fernbefehle oder Befehle in programmatischer Form empfangen, entweder auf dem Instrument 1200 selbst oder von einer entfernten Vorrichtung. Bei der Anzeige 1212 kann es sich um einen digitalen Bildschirm, eine Kathodenstrahlröhre oder einen anderen Monitor zur Anzeige von Wellenformen, Messungen und anderen Daten für den Benutzer handeln. Während die Komponenten des Testinstruments 1200 als in das Test- und Messinstrument 1200 integriert dargestellt sind, wird eine Person mit gewöhnlichen Kenntnissen auf dem Gebiet der Technik verstehen, dass jede dieser Komponenten außerhalb des Testinstruments 1200 sein kann und mit dem Testinstrument 1200 auf jede konventionelle Weise gekoppelt werden kann (z.B. verdrahtete und/oder drahtlose Kommunikationsmedien und/oder - mechanismen). In einigen Ausführungsformen kann beispielsweise die Anzeige 1212 vom Test- und Messinstrument 1200 entfernt sein, oder das Instrument kann so ausgebildet sein, dass es die Ausgabe an ein entfernte Vorrichtung sendet, zusätzlich zur Anzeige auf dem Instrument 1200. In weiteren Ausführungsformen kann die Ausgabe des Messinstruments 1200 an entfernte Vorrichtungen, wie z. B. Cloud-Geräte, gesendet oder dort gespeichert werden, auf die von anderen mit den Cloud-Geräten verbundenen Maschinen aus zugegriffen werden kann.
Das Instrument 1200 kann einen adaptiven Prozessor 1220 zur Rauschunterdrückung enthalten, der ein von dem oder den oben beschriebenen Prozessoren 1216 getrennter Prozessor sein kann, oder die Funktionen des Hauptkomponentenprozessors 1220 können in den einen oder die mehreren Prozessoren 1216 integriert sein. Darüber hinaus kann der adaptive Prozessor zur Rauschunterdrückung 1220 einen separaten Speicher enthalten, den oben beschriebenen Speicher 1210 oder einen anderen Speicher verwenden, auf den das Instrument 1200 zugreifen kann. Der Prozessor 1220 zur adaptiven Rauschunterdrückung kann spezielle Prozessoren oder Vorgänge enthalten, um die oben beschriebenen Funktionen zu implementieren. Beispielsweise kann der Prozessor 1220 zur adaptiven Rauschunterdrückung einen Standardabweichungsprozessor 1222 enthalten, der zur Bestimmung der Standardabweichungen der vom Instrument 1220 durchgeführten Rauschmessungen verwendet wird. Ferner kann ein Prozessor 1224 die relativen Rauschbeträge zwischen dem Instrumentenrauschen und dem gemessenen Rauschen bestimmen, so dass der adaptive Prozessor 1220 zur Entfernung von Instrumentenrauschen bestimmen kann, welche der adaptiven Ausgabeverfahren zur Kompensation des Instrumentenrauschens zu verwenden ist. Der adaptive Prozessor 1220 zur Beseitigung des Instrumentenrauschens kann außerdem einen Interpolationsprozessor 1226 enthalten, der zur Erzeugung der glättenden, interpolierten Kurve verwendet wird. Dieser Prozessor 1226 wäre für den mittleren Fall der adaptiven Rauschverarbeitung aktiv, bei dem das Instrumentenrauschen weder einen hohen noch einen niedrigen Prozentsatz des gemessenen Gesamtrauschens ausmacht.
Einige oder alle Komponenten des adaptiven Rauschentfernungsprozessors 1220, einschließlich des Prozessors für die Standardabweichung 1222, des Prozessors für die relativen Rauschbeträge 1224 und des Interpolationsprozessors 1226, können in einem oder mehreren separaten Prozessoren enthalten sein, und die hier beschriebene separate Funktionalität kann als spezifische vorprogrammierte Vorgänge (Operationen) eines Spezial- oder Allzweckprozessors implementiert werden. Darüber hinaus können, wie oben erwähnt, einige oder alle Komponenten oder Funktionen des adaptiven Rauschentfernungsprozessors 1220 in den einen oder die mehreren Prozessoren 1216 integriert werden, die das Instrument 1200 betreiben.
Aspekte der Offenlegung können auf einer speziell entwickelten Hardware, auf Firmware, digitalen Signalprozessoren oder auf einem speziell programmierten Allzweckcomputer mit einem Prozessor, der nach programmierten Anweisungen arbeitet, arbeiten. Die hier verwendeten Begriffe „Controller“ oder „Prozessor“ sollen Mikroprozessoren, Mikrocomputer, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) und spezielle Hardware-Controller umfassen. Ein oder mehrere Aspekte der Offenbarung können in computerverwendbaren Daten und computerausführbaren Anweisungen verkörpert sein, beispielsweise in einem oder mehreren Programmmodulen, die von einem oder mehreren Computern (einschließlich Überwachungsmodulen) oder anderen Geräten ausgeführt werden. Im Allgemeinen umfassen Programmmodule Routinen, Programme, Objekte, Komponenten, Datenstrukturen usw., die bestimmte Aufgaben ausführen oder bestimmte abstrakte Datentypen implementieren, wenn sie von einem Prozessor in einem Computer oder einem anderen Gerät ausgeführt werden. Die computerausführbaren Anweisungen können auf einem nicht transitorischen, computerlesbaren Medium wie einer Festplatte, einer optischen Platte, einem Wechselspeichermedium, einem Festkörperspeicher, einem Random Access Memory (RAM) usw. gespeichert sein. Wie dem Fachmann klar sein wird, kann die Funktionalität der Programmmodule nach Belieben kombiniert oder verteilt werden. Darüber hinaus kann die Funktionalität ganz oder teilweise in Firmware oder Hardware-Äquivalenten wie integrierten Schaltungen, FPGA und dergleichen verkörpert sein. Bestimmte Datenstrukturen können verwendet werden, um einen oder mehrere Aspekte der Offenbarung effektiver zu implementieren, und solche Datenstrukturen werden innerhalb des Instruments der hier beschriebenen computerausführbaren Anweisungen und computerverwendbaren Daten in Betracht gezogen.
Die offengelegten Aspekte können in einigen Fällen in Hardware, Firmware, Software oder einer Kombination davon implementiert sein. Die offengelegten Aspekte können auch in Form von Befehlen implementiert werden, die auf einem oder mehreren nicht-übertragbaren computerlesbaren Medien gespeichert sind, die von einem oder mehreren Prozessoren gelesen und ausgeführt werden können. Solche Anweisungen können als Computerprogrammprodukt bezeichnet werden. Computerlesbare Medien, wie hier beschrieben, sind alle Medien, auf die ein Computer zugreifen kann. Computerlesbare Medien können zum Beispiel Computerspeichermedien und Kommunikationsmedien umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein.
Computerspeichermedien sind alle Medien, die zur Speicherung von computerlesbaren Informationen verwendet werden können. Zu den Computerspeichermedien gehören beispielsweise RAM, ROM, EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), Flash-Speicher oder andere Speichertechnologien, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD (Digital Video Disc) oder andere optische Plattenspeicher, Magnetkassetten, Magnetbänder, Magnetplattenspeicher oder andere magnetische Speichervorrichtungen sowie alle anderen flüchtigen oder nicht flüchtigen, entfernbaren oder nicht entfernbaren Medien, die in beliebigen Technologien eingesetzt werden. Computerspeichermedien schließen Signale als solche und vorübergehende Formen der Signalübertragung aus.
Kommunikationsmedien sind alle Medien, die für die Übertragung von computerlesbaren Informationen verwendet werden können. Zu den Kommunikationsmedien gehören beispielsweise Koaxialkabel, Glasfaserkabel, Luft oder jedes andere Medium, das für die Übertragung von elektrischen, optischen, Hochfrequenz- (HF), Infrarot-, akustischen oder anderen Signalen geeignet ist.
Außerdem wird in dieser schriftlichen Beschreibung auf bestimmte Merkmale verwiesen. Es ist davon auszugehen, dass die Offenbarung in dieser Spezifikation alle möglichen Kombinationen dieser besonderen Merkmale umfasst. Wenn zum Beispiel ein bestimmtes Merkmal im Zusammenhang mit einem bestimmten Aspekt offenbart wird, kann dieses Merkmal, soweit möglich, auch im Zusammenhang mit anderen Aspekten verwendet werden.
Auch wenn in dieser Anmeldung auf ein Verfahren mit zwei oder mehr definierten Schritten oder Vorgängen Bezug genommen wird, können die definierten Schritte oder Vorgänge in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden, sofern der Kontext diese Möglichkeiten nicht ausschließt.
Obwohl bestimmte Aspekte der Offenbarung zum Zwecke der Veranschaulichung dargestellt und beschrieben wurden, können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne dass der Geist und das Instrument der Offenbarung beeinträchtigt werden. Dementsprechend sollte die Offenbarung nicht eingeschränkt werden, außer durch die beigefügten Ansprüche.
BEISPIELE
Im Folgenden werden Beispiele für die offengelegten Technologien aufgeführt. Eine Ausführungsform der Technologien kann eines oder mehrere und jede Kombination der unten beschriebenen Beispiele umfassen.
Beispiel 1 ist ein Test- und Messinstrument mit einem Eingang, der so ausgebildet ist, dass er ein Eingangssignal von einer zu testenden Vorrichtung (DUT) empfängt, einem Ausgangsdisplay und einem oder mehreren Prozessoren, die so ausgebildet sind, dass sie einen Code ausführen, der den einen oder die mehreren Prozessoren veranlasst, eine Rauschkomponente des Eingangssignals zu messen, die gemessene Rauschkomponente auf der Grundlage einer Messgrundgesamtheit und eines relativen Rauschbetrags, der von dem Test- und Messinstrument und einer Gesamtrauschmessung erzeugt wird, zu kompensieren und die kompensierte gemessene Rauschkomponente als eine Rauschmessung auf dem Ausgangsdisplay zu erzeugen.
Beispiel 2 ist ein Test- und Messinstrument gemäß Beispiel 1, bei dem der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die gemessene Rauschkomponente kompensieren, indem sie das gesamte charakteristische Rauschen, das von dem Test- und Messinstrument erzeugt wird, nur dann aus der Rauschmessung entfernen, wenn die gemessene Rauschkomponente des Eingangssignals größer ist als ein Schwellenwert, der durch die Messgrundgesamtheit und ein Verhältnis des Instrumentenrauschens im Vergleich zur gemessenen Rauschkomponente des Eingangssignals bestimmt wird.
Beispiel 3 ist ein Test- und Messinstrument nach einem der vorhergehenden Beispiele, bei dem die gemessene Rauschkomponente des Eingangssignals Rauschen vom DUT und vom Test- und Messinstrument erzeugtes Rauschen einschließt.
Beispiel 4 ist ein Test- und Messinstrument gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, bei dem der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die gemessene Rauschkomponente kompensieren, indem sie eine Interpolationskurve erzeugen und die Kurve auf den Betrag des entfernten Rauschens anwenden.
Beispiel 5 ist ein Test- und Messinstrument gemäß Beispiel 4, bei dem die Interpolationskurve eine Funktion ist, die sich von einem niedrigen Signal-Rausch-Abweichungswert bis zu einem hohen Signal-Rausch-Abweichungswert des Instruments erstreckt.
Beispiel 6 ist ein Test- und Messinstrument gemäß Beispiel 4, bei dem der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die gemessene Rauschkomponente nur dann durch die angewandte Interpolationskurve kompensieren, wenn die gemessene Rauschkomponente zwischen einem niedrigen Schwellenwert und einem hohen Schwellenwert liegt.
Beispiel 7 ist ein Test- und Messinstrument gemäß Beispiel 6, bei dem der niedrige Schwellenwert und der hohe Schwellenwert durch die Messgrundgesamtheit und das Verhältnis des Instrumentenrauschens im Vergleich zur gemessenen Rauschkomponente des Eingangssignals bestimmt werden.
Beispiel 8 ist ein Test- und Messinstrument gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, bei dem der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die gemessene Rauschkomponente kompensieren, indem sie die Rauschmessung auf einen skalierten Wert eines Instrumentenvariationswerts einstellen.
Beispiel 9 ist ein Test- und Messinstrument gemäß Beispiel 8, bei dem der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die Rauschmessung nur dann auf einen skalierten Wert eines Instrumentenvariationswerts setzen, wenn die gemessene Rauschkomponente unter einem niedrigen Schwellenwert liegt.
Beispiel 10 ist ein Test- und Messinstrument nach einem der vorhergehenden Beispiele, bei dem der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die gemessene Rauschkomponente kompensieren, indem sie die Rauschmessung auf scaleFactor $s c a l e F a c t o r * \frac{1}{\sqrt{2 n}} * {\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}$
σ _instrument wobei n eine Anzahl von zu messenden Samples im Eingangssignal ist, σ _instrument das charakteristische Rauschen ist, das von dem Test- und Messinstrument erzeugt wird, und scaleFactor ein Skalierungsfaktor ist, der auf der relativen Größe von n basiert.
Beispiel 11 ist ein Verfahren zum Erzeugen einer Rauschmessung in einem Messinstrument, das das Annehmen eines Eingangssignals von einer zu testenden Vorrichtung (DUT), das Messen eines Rauschbetrags in dem Eingangssignal, wobei das Messen des Rauschbetrags das Messen eines Rauschbetrags, der von dem DUT erzeugt wird, und eines Rauschbetrags, der von dem Messinstrument erzeugt wird, und das Kompensieren des gemessenen Rauschbetrags auf der Grundlage der Messgrundgesamtheit und eines relativen Rauschbetrags, der von dem Messinstrument erzeugt wird, zu dem gemessenen Rauschbetrag umfasst.
Beispiel 12 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 11, bei dem das Kompensieren des gemessenen Rauschbetrags das Entfernen des gesamten charakteristischen Rauschens, das von dem Messinstrument erzeugt wird, nur dann umfasst, wenn die gemessene Rauschkomponente des Eingangssignals größer als ein Schwellenwert ist.
Beispiel 13 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 12, bei dem der Schwellenwert durch eine Anzahl von Rauschmessungen und ein Verhältnis des Instrumentenrauschens im Vergleich zum gemessenen Rauschbetrag im Eingangssignal bestimmt wird.
Beispiel 14 ist ein Verfahren gemäß einem der vorangehenden Beispielverfahren, bei dem das Kompensieren des gemessenen Rauschbetrags das Erzeugen einer Interpolationskurve und das Anwenden der Kurve auf den entfernten Rauschbetrag umfasst.
Beispiel 15 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 14, bei dem die Interpolationskurve nur dann auf die Menge des entfernten Rauschens angewendet wird, wenn die gemessene Rauschkomponente zwischen einem niedrigen Schwellenwert und einem hohen Schwellenwert liegt.
Beispiel 16 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 15, bei dem der niedrige Schwellenwert und der hohe Schwellenwert durch die Anzahl der Rauschmessungen und das Verhältnis des Instrumentenrauschens im Vergleich zur gemessenen Rauschkomponente des Eingangssignals bestimmt werden.
Beispiel 17 ist ein Verfahren nach einem der vorangehenden Beispielverfahren, bei dem die Kompensation des gemessenen Rauschens das Einstellen der Rauschmessung auf einen skalierten Wert eines Instrumentenvariationswerts umfasst.
Beispiel 18 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 17, bei dem die Rauschmessung nur dann auf den skalierten Wert des Instrumentenvariationswerts gesetzt wird, wenn die gemessene Rauschkomponente unter einem niedrigen Schwellenwert liegt.
Beispiel 19 ist ein Verfahren gemäß einem der vorangehenden Beispielverfahren, bei dem die Kompensation des gemessenen Rauschens das Einstellen der Rauschmessung auf scaleFactor $s c a l e F a c t o r * \frac{1}{\sqrt{2 n}} * {\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}$
σ _instrument wobei n eine Anzahl von zu messenden Samples im Eingangssignal ist, σ _instrument das von dem Test- und Messinstrument erzeugte Rauschen ist und scaleFactor ein Skalierungsfaktor ist, der auf der relativen Größe von n basiert.
Die zuvor beschriebenen Versionen des offengelegten Gegenstands haben viele Vorteile, die entweder beschrieben wurden oder für eine Person mit normalen Kenntnissen offensichtlich sind. Dennoch sind diese Vorteile oder Merkmale nicht in allen Versionen der offengelegten Geräte, Systeme oder Verfahren erforderlich.
Außerdem wird in dieser schriftlichen Beschreibung auf bestimmte Merkmale verwiesen. Es ist davon auszugehen, dass die Offenbarung in dieser Spezifikation alle möglichen Kombinationen dieser besonderen Merkmale umfasst. Wenn ein bestimmtes Merkmal im Zusammenhang mit einem bestimmten Aspekt oder Beispiel offenbart wird, kann dieses Merkmal, soweit möglich, auch im Zusammenhang mit anderen Aspekten und Beispielen verwendet werden.
Auch wenn in dieser Anmeldung auf ein Verfahren mit zwei oder mehr definierten Schritten oder Vorgängen Bezug genommen wird, können die definierten Schritte oder Vorgänge in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig ausgeführt werden, sofern der Kontext diese Möglichkeiten nicht ausschließt.
Obwohl spezifische Beispiele der Erfindung zum Zwecke der Veranschaulichung dargestellt und beschrieben wurden, können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Geist und dem Instrument der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollte die Erfindung nicht eingeschränkt werden, außer wie durch die beigefügten Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 63/413450 [0001]

Claims

Ein Test- und Messinstrument, das Folgendes umfasst: einen Eingang, der so ausgebildet ist, dass er ein Eingangssignal von einer zu testenden Vorrichtung (DUT) empfängt; ein Ausgangsdisplay; und einen oder mehrere Prozessoren, die so ausgebildet sind, dass sie Code ausführen, der den einen oder die mehreren Prozessoren veranlasst: Messen einer Rauschkomponente des Eingangssignals, Kompensieren der gemessenen Rauschkomponente auf der Grundlage einer Messgrundgesamtheit und eines relativen Rauschbetrags, der durch das Test- und Messinstrument und eine Gesamtrauschmessung erzeugt wird, Anzeigen der kompensierten gemessenen Rauschkomponente als Rauschmessung auf dem Ausgangsdisplay.
Das Test- und Messinstrument nach Anspruch 1, bei dem der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die gemessene Rauschkomponente kompensieren, indem sie das gesamte charakteristische Rauschen, das von dem Test- und Messinstrument erzeugt wird, nur dann aus der Rauschmessung entfernen, wenn die gemessene Rauschkomponente des Eingangssignals größer ist als ein Schwellenwert, der durch die Messgrundgesamtheit und ein Verhältnis des Instrumentenrauschens im Vergleich zu der gemessenen Rauschkomponente des Eingangssignals bestimmt wird.
Das Test- und Messinstrument nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gemessene Rauschkomponente des Eingangssignals das Rauschen des DUTs und das von dem Test- und Messinstrument erzeugte Rauschen umfasst.
Das Test- und Messinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die gemessene Rauschkomponente kompensieren, indem sie eine Interpolationskurve erzeugen und die Kurve auf den Betrag des Rauschens, das entfernt wurde, anwenden.
Das Test- und Messinstrument nach Anspruch 4, bei dem die Interpolationskurve eine Funktion ist, die einen niedrigen Signal-Rausch-Abweichungswert bis zu einem hohen Signal-Rausch-Abweichungswert des Instruments überspannt.
Das Test- und Messinstrument nach Anspruch 4 oder 5, bei dem der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die gemessene Rauschkomponente nur dann durch die angewandte Interpolationskurve kompensieren, wenn die gemessene Rauschkomponente zwischen einem niedrigen und einem hohen Schwellenwert liegt.
Das Test- und Messinstrument nach Anspruch 6, bei dem der niedrige Schwellenwert und der hohe Schwellenwert durch die Messgrundgesamtheit und das Verhältnis des Instrumentenrauschens im Vergleich zur gemessenen Rauschkomponente des Eingangssignals bestimmt werden.
Das Test- und Messinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die gemessene Rauschkomponente kompensieren, indem sie die Rauschmessung auf einen skalierten Wert eines Instrumentenvariationswerts einstellen.
Das Test- und Messinstrument nach Anspruch 8, bei dem der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die Rauschmessung nur dann auf einen skalierten Wert eines Instrumentenvariationswerts setzen, wenn die gemessene Rauschkomponente unter einem niedrigen Schwellenwert liegt.
Das Test- und Messinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der eine oder die mehreren Prozessoren so ausgebildet sind, dass sie die gemessene Rauschkomponente kompensieren, indem sie die Rauschmessung auf scaleFactor $s c a l e F a c t o r * \frac{1}{\sqrt{2 n}} * {\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}$
σ _instrument wobei n eine Anzahl von zu messenden Samples im Eingangssignal ist, σ _instrument das charakteristische Rauschen ist, das von dem Test- und Messinstrument erzeugt wird, und scaleFactor ein Skalierungsfaktor ist, der auf der relativen Größe von n basiert.
Ein Verfahren zur Erzeugung einer Rauschmessung in einem Messinstrument, das Folgendes umfasst Annehmen eines Eingangssignals von einer zu testenden Vorrichtung (DUT); Messen eines Rauschbetrags im Eingangssignal, wobei das Messen des Rauschbetrags das Messen eines vom DUT erzeugten Rauschbetrags und eines vom Messinstrument erzeugten Rauschbetrags umfasst; und Kompensieren des gemessenen Rauschbetrags auf der Grundlage der Messgrundgesamtheit und eines relativen Rauschbetrags, der durch das Messinstrument erzeugt wird, im Verhältnis zum gemessenen Rauschbetrag.
Das Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Kompensieren des gemessenen Rauschbetrags das Entfernen des gesamten charakteristischen Rauschens, das von dem Messinstrument erzeugt wird, nur dann umfasst, wenn die gemessene Rauschkomponente des Eingangssignals größer als ein Schwellenwert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schwellenwert durch eine Anzahl von Rauschmessungen und ein Verhältnis des Instrumentenrauschens im Vergleich zu dem gemessenen Rauschbetrag im Eingangssignal bestimmt wird.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das Kompensieren des gemessenen Rauschbetrags Folgendes umfasst: Erzeugen einer Interpolationskurve; und Anwenden der Kurve auf den entfernten Rauschbetrag.
Das Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Interpolationskurve nur dann auf den entfernten Rauschbetrag angewendet wird, wenn die gemessene Rauschkomponente zwischen einem niedrigen Schwellenwert und einem hohen Schwellenwert liegt.
Das Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der niedrige Schwellenwert und der hohe Schwellenwert durch die Anzahl der Rauschmessungen und das Verhältnis des Instrumentenrauschens im Vergleich zur gemessenen Rauschkomponente des Eingangssignals bestimmt werden.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem das gemessene Rauschen kompensiert wird, indem die Rauschmessung auf einen skalierten Wert eines Instrumentenvariationswerts eingestellt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Rauschmessung nur dann auf den skalierten Wert des Instrumentenvariationswerts gesetzt wird, wenn die gemessene Rauschkomponente unter einem niedrigen Schwellenwert liegt.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei dem die Kompensation des gemessenen Rauschens die Einstellung der Rauschmessung auf scaleFactor $s c a l e F a c t o r * \frac{1}{\sqrt{2 n}} * {\bar{σ}}_{i n s t r u m e n t}$
σ _instrument wobei n eine Anzahl von zu messenden Samples im Eingangssignal ist, σ _instrument das von dem Test- und Messinstrument erzeugte Rauschen ist und scaleFactor ein Skalierungsfaktor ist, der auf der relativen Größe von n basiert.