專利名稱：具有自動適應時標特性的電信時標測試能力的測試和測量儀器的制作方法
本專利申請在這里主張Peter J．Letts和Steven C．Herring在1999年9月24日提交的、題目為“Telecommunications MaskTesting(電信時標測試)”的美國臨時專利申請序列號NO．60／155，977的優(yōu)先權。
本專利申請涉及在2000年6月29日提交的、轉讓給與本專利申請相同的受讓人的、以及也主張以上標明的美國臨時專利申請的優(yōu)先權的、題目為“A Test and Measurement Instrument HavingTelecommunications Mask Testing Capability with a Mask ZoomFeature(具有時標變焦特性的電信時標測試能力的測試和測量儀器)”(Letts)的美國專利申請序列號NO．09／607，573，承擔代理卷號7011-US2，以及涉及在2000年7月19日提交的提交的、轉讓給與本專利申請相同的受讓人的、以及也主張以上標明的美國臨時專利申請的優(yōu)先權的、題目為“A Test and Measurement Instrument HavingMulti-Channel Telecommunications Mask Testing(具有多通道電信時標測試的測試和測量儀器)”(Letts和Herring)的美國專利申請序列號NO．__，承擔代理卷號7011-US3。
本發(fā)明總地涉及測試和測量儀器，更具體地，涉及利用電信時標特性的那些測試和測量儀器。
在電信工業(yè)中，進行測試來確定特定的信號是否與由國家和國際通信標準實體(例如，ITU-T和ANSI)建立的參量一致是很平常的。執(zhí)行這樣的一致性測試的主要方法是把由示波器得出的波形的脈沖形狀與一個波形“時標”進行比較。該時標規(guī)定了具有最小和最大幅度值的路徑、預定的比特速率、和在信號邊緣上的規(guī)定的最小斜率(即，最小帶寬)。如果待測試的信號處在路徑范圍內(nèi)，則信號通過測試。這類測試被稱為電信時標測試。
示波器特性中最近的改進是“自動設置時標”功能?！白詣釉O置時標”功能在示波器上自動地建立水平、垂直、和觸發(fā)設置，以提供預期的信號，以及覆蓋示波器顯示器上的時標。在“自動設置時標”功能運行后的程序是通過調整輸入A／D變換器的設置而設置水平和垂直尺度為標稱值，得出一個波形，和通過調整輸入A／D變換器的設置而調整波形的尺度和位置，以及顯示該時標。不幸地，可以看到，“自動設置時標”功能有時把時標放在顯示器上時帶有在垂直或水平方向上的不想要的偏移。時標的不正確的放置的可能性取決于幾個因素，包括所得到的信號的形狀和在實施“自動設置時標”功能時所使用的具體算法。
應當看到，“自動設置時標”功能僅僅建立得出的波形和顯示時標。它并不通過被測試的波形(即，擾亂或時標碰撞)來檢驗是否闖入到時標區(qū)域。這樣，“自動設置時標”功能不提供糾正這樣的擾亂。
在這方面，可以看到，電信標準常常允許對于通信信號在垂直偏移上的某些容忍。也就是，電信標準常常更關心(即，呈現(xiàn)更嚴格的容差)其它的信號特性，例如，脈沖寬度和上升時間。如果由于這樣的偏移，電信時標被不正確地放置，則另外的完全可接受的信號(即，應當能通過的信號)在它以后進行闖入時標區(qū)域的測試時，將成為不必要地失敗。
對于這個問題的一個現(xiàn)有技術的回答是在由Tektronix公司(Beaverton，Oregon)制造的Tektronix 2400 DITS(數(shù)字接口測試系統(tǒng))中使用的軟件解決辦法。在這個裝置中，波形由示波器得出，被形成光柵和被存儲。形成光柵的波形的每個象素被引入到由該特定的水平(即，時間)位置處的時標所占據(jù)的垂直段的點的特定的表中。此后，讀出被形成光柵的波形的各個象素，以及把它與時標段位置的相應的垂直陣列逐個地進行比較，以查看在時標區(qū)域中的象素和波形是否一致。如果是的話，就認為出現(xiàn)一個“時標碰撞”。這種純軟件解決辦法計數(shù)所出現(xiàn)的“時標碰撞”數(shù)，以及重新放置時標(顯示器上水平地或垂直地)，直至時標碰撞數(shù)目減小到零為止。當然，這假定待測試的信號實際上相應于可應用的標準。重要的是要看到，這種現(xiàn)有的解決辦法不是實時運行的，而是后-處理被形成光柵的波形數(shù)據(jù)。
雖然這個解決辦法對于確保與低速度電信信號的標準相兼容方面，確實完成得很好，但它趨于軟件密集的和耗費時間的。對于正確登記待測試的信號的電信時際的問題，所需要的是更快的、更少軟件的解決辦法。
在顯示屏幕上的初始時標和波形位置可以通過“自動設置時標”功能來確定。在檢測在完成“自動設置時標”功能后出現(xiàn)的擾亂時，由“自動設置時標”功能假定對待測試的波形與時標的進一步的對準的控制。當象素由光柵形成器被組合到光柵存儲器時，基本上實時地進行時標象素與波形象素的比較，以檢測在波形象素與時標象素之間的沖突(即，時標擾亂)。在時標擾亂的情況下，產(chǎn)生時標擾亂信號。
在本發(fā)明的另一個實施例中，響應于時標擾亂信號，“自動設置時標”功能使用顯示光柵形成，在新的位置上自動地重新畫出波形，直至在于時標內(nèi)波形適合為止。
在再一個實施例中，響應于時標擾亂信號，“自動設置時標”功能在新的位置上自動地重新畫出電信時標，直至在于時標內(nèi)波形適合為止。


圖1是對于本發(fā)明適合使用的示波器的簡化示意圖。
圖2是由圖1的裝置采用的存儲器的平板的簡化代表圖。
圖3顯示了按照本發(fā)明的一個實施例的電信時標和波形的屏幕顯示。
圖4是顯示圖3的電信時標的一部分的放大形狀的圖。
圖5顯示了按照本發(fā)明的第二實施例的電信時標和波形的屏幕顯示。
圖1以簡化的方框圖形式顯示了在實施本發(fā)明時使用的數(shù)字示波器100。輸入信號被加到包括A／D(模擬-數(shù)字)變換器111的獲取電路110。獲取電路110幾乎連續(xù)地以高速度采樣加上的輸入信號，以及把樣本存儲在獲取存儲器120。
在運行時，數(shù)字示波器100通過周期地采樣在探針(為簡明起見，未示出)接觸到待觀察的電路的某個節(jié)點時的一點處存在的電壓，而獲取有關輸入信號的狀態(tài)(即，波形)的信息。示波器探針和示波器100的前端被設計成精確地復制信號，或信號的某個預定的分數(shù)或倍數(shù)，并把它送到A／D變換器111。A／D變換器111的輸出是一系列被存儲在獲取存儲器120中的多比特數(shù)字字。接連地獲取的樣本以順序地相關的地址被存儲在獲取存儲器中，由此涉及到時間尺度。在這些地址的數(shù)據(jù)實際上由光柵形成器140變換回時間尺度，以及被存儲在光柵存儲器150。顯示硬件，諸如強度或彩色繪圖儀180，讀出光柵存儲器150的內(nèi)容，并把數(shù)據(jù)加到光柵掃描顯示器190。上述的時間尺度代表沿示波器的光柵顯示器190的x軸的水平距離。
對于背景信息來說，光柵包含水平行和垂直列。每個行可由沿垂直軸(y軸)的位置數(shù)目識別，而每個列可由沿水平軸(x軸)的位置數(shù)目識別。典型地，在數(shù)字示波器中，從獲取存儲器存儲單元的數(shù)據(jù)內(nèi)容得出的電壓幅度來確定所顯示的象素的垂直位置(行數(shù))，而從獲取存儲器的地址得出的時間值來確定水平位置(列數(shù))。擴展獲取存儲器的內(nèi)容含量和地址，以產(chǎn)生二維光柵存儲器的含量的處理過程被稱為“形成光柵”。
光柵形成器140通過讀出獲取存儲器120的內(nèi)容含量、讀出光柵存儲器150的相關存儲單元的內(nèi)容含量、組合這二者，以及把結果的數(shù)值存儲(即，組合)回光柵存儲器150而形成復合的多比特灰度波形。幾乎在同時，多功能光柵衰變單元170讀出光柵存儲器150的內(nèi)容含量和以預定的速率減去數(shù)據(jù)，以及存儲衰變的數(shù)值回光柵存儲器150，供以后顯示用。所有上述的功能在控制器130的控制下運行，該控制器可以是，例如，PowerPC G3微處理器，專用ASIC，或另外，控制器130可用多個處理器來實施。
光柵存儲器150在圖2上被更詳細地顯示為光柵存儲器250。光柵存儲器250包括三組存儲器平板，灰度(GS)平板252，矢量平板254，和UI(用戶接口)平板256。本領域技術人員將會看到，雖然很容易根據(jù)存儲器“平板”想到這種結構，但它們實際上只是快速SRAM顯示存儲器的相鄰的塊。
波形數(shù)據(jù)被寫入到GS平板252，它是以512×402矩陣排列的205，824存儲器存儲單元的陣列，每個存儲單元是9比特長。9個比特規(guī)定強度，顏色，以及象素是時標象素還是波形象素。
矢量平板254被用來顯示從數(shù)學運算(例如，來自通道1和通道2的信號的和值)得出的波形，或用于顯示先前存儲的參考波形。矢量平板254是以512×402矩陣排列的205，824存儲器存儲單元的陣列，每個存儲單元是2比特長。順便指出，2個比特將規(guī)定對于給定象素的三個級別的亮度和“關斷”狀態(tài)。
UI平板256用來存儲與文本字符有關的象素數(shù)據(jù)，它包括整個640×480的屏幕面積。這樣，UI平板256是以640×480矩陣排列的307，200存儲器存儲單元的陣列，每個存儲單元是4比特長。4個比特規(guī)定對于給定象素的顏色和亮度級別。
三組平板252、254、和256的輸出信號被讀出，以及被組合，以便在顯示讀出硬件單元280中典型地以60Hz速率顯示。
圖3顯示了在示波器的顯示屏幕上顯示的典型的電信時標的兩個部分310、320。圖1的控制器130把電信時標放入顯示存儲器。它被畫成為由一系列存儲的X-Y點規(guī)定的一系列的多邊形(例如，四邊形)。電信時標可被放入兩個存儲器組的任一個組，取決于它的最后目的。如果目的只是觀看電信時標，或在屏幕上移動它，則把它放入矢量平板254。然而，如果目的是正如本“自動設置時標”功能中那樣把它與波形數(shù)據(jù)進行比較，則把電信時標放入GS平板252。這是因為光柵形成器必須接入波形數(shù)據(jù)和電信時標，以便于檢測在這二者之間的擾亂(即，作出沖突判決)，正如象素被放入光柵存儲器250的GS平板252。
參照圖3，數(shù)字示波器等的顯示屏幕300，其上顯示了具有上部310和下部320的電信時標。上部310和下部320的每個部分包括由多邊形(例如，四邊形)組成的各個段。
假定，“自動設置時標”特性把電信時標310，320放置在顯示屏幕上(被寫入到光柵存儲器150)，以及獲取和調整波形330到標稱值?！白詣釉O置時標”功能則進行控制和阻止在時標區(qū)域中任何象素數(shù)據(jù)的衰變(這樣，時標不必被連續(xù)地重新畫出)。
回想起在新的數(shù)據(jù)被寫入到光柵存儲器250以前，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)從光柵存儲器250的GS平板252的相關存儲單元被讀出?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)與新的數(shù)據(jù)組合，以便實施灰度(灰色標度)特性的增量部分(灰度特性的減量部分由多功能光柵衰變單元170完成)。組合的數(shù)據(jù)然后被寫回到顯示器的存儲器中。
本發(fā)明認識到，在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和波形數(shù)據(jù)被組合的時候實施沖突檢測運行，使得這個特性能夠以極高的速度速率(每秒約一千萬點)運行。因此，如果現(xiàn)有的象素數(shù)據(jù)表示，這個象素是電信時標的一部分，則檢測到在波形象素與時標象素之間的沖突(即擾亂)。在這時，波形330被顯示為由于偏移誤差在點335和337處擾亂電信時標。在檢測到第一擾亂(即，在點335處)后，“自動適應時標”特性發(fā)起對獲取的波形的顯示位置的偏移的補償，直至它不再擾亂時標為止。波形的這樣一個位置由波形340顯示。也就是，為了說明起見，兩個波形330，340都被顯示在顯示器屏幕300上。事實上，波形340僅僅是波形330的重新放置的版本，以及二者將不會同時被顯示。
首先，可以認為，波形330的重新放置可以通過調整輸入A／D變換器111的增益和偏移而完成。雖然精調整可以以這種方式作出，但更大的調整要求人們考慮在測量生效以前的設定時間。甚至更壞，如果調整使得A／D變換器111的運行經(jīng)歷幾個預定的門限電平之一，則電路配置的改變可能涉及繼電器接觸點的切換?？紤]繼電器切換時間和設定時間，對于進行時標測試的速度有很大的壞影響。
這里認識到，為了相對于時標重新放置波形330，不必重新配置獲取系統(tǒng)。而是，通過把波形重新放入光柵存儲器250的GS平板252中新的位置而完成相對于時標重新放置波形330。重要的是應當指出，這個運行僅僅影響波形的顯示位置。這樣，相對于時標重新放置波形可以以高速度完成，而不需要考慮任何設定時間。
“螺旋搜索”是相對于時標重新放置波形的一個方法。圖4顯示了螺旋搜索的有用的形式。圖4的方形代表顯示器屏幕300的象素(或許是光柵存儲器250的GS平板252的存儲器存儲單元)。具體地，對角線的剖面線的象素410代表時標310的放大的點。位置435代表靠近圖3的時標擾亂區(qū)域335的一點。假定為了說明起見，在象素0處檢測到?jīng)_突，將會產(chǎn)生表示時標擾亂的信號(例如，存儲器中設置的“時標”比特)，以及螺旋搜索以逆時鐘方向向外進行，檢驗象素1到象素28。象素1到28中的每個象素將表示另一個擾亂。假定象素29不是時標的一部分(根據(jù)它不是以對角線剖面線而表示的)，螺旋搜索將在該點終結。注意到，象素29直接在象素0的下面。這個停止點通常與圖3的波形340的放置相一致。也就是，在象素29處停止螺旋搜索將使得光柵形成器140存儲波形330的所有的象素到存儲器存儲單元，它將在屏幕330的下部顯示。這使得波形340出現(xiàn)在屏幕300上直接在由波形330先前占有的位置的下面。在圖4上，象素的對角線剖面線被使用來代表波存儲在GS平板252的存儲單元中的數(shù)據(jù)值，其中數(shù)據(jù)值表示特定的象素是否為時標的一部分。也應當指出，給定的搜索半徑設置一個偏移容差。也就是，限制搜索半徑防止波形垂直地移動得太快，如果這樣的移動延伸到由特定的信號標準規(guī)定的偏移極限以外的話。
本領域技術人員將會認識到，時標和波形的移動是互相相對的。因此，在另一實例中，可以移動時標以及保持波形靜止不動。圖5上顯示了對于這樣的安排的屏幕顯示。
在圖5上，在時標510的區(qū)域535和537處出現(xiàn)擾亂。作為響應，開始螺旋搜索，以便定位在535的區(qū)域中的一個象素，在其中時標510與波形540是不一致的。在這種情況下，時標向上移動，直至擾亂停止為止。該新的時標位置由重疊的時標510’表示。應當指出，在點535’或在點537’處不再出現(xiàn)擾亂。
因為時標510是被控制器130取出，相對于波形移動時標比起相對于時標移動波形將總是慢得多。如果用戶關心總的測試時間，則較慢的安排(其中必須出現(xiàn)取出時標)可能是不能接受的。在運行速度方面，因為相對于波形移動時際出現(xiàn)在顯示器中，而不是出現(xiàn)在獲取系統(tǒng)中，這種替換例仍舊比上述的現(xiàn)有技術的方法快，后者由于設定時間和中繼運行而必然會發(fā)生延時。
然而，該另一實例的速度可以通過改變控制器，從微處理器改變到專用ASIC，而得以改進。這樣，可以把時標放入到存儲器的速度將很大地提高。這樣的安排被認為屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
已經(jīng)描述的是用于相對于電信時標重新放置波形的非常高速度的方法和裝置，或是用于相對于波形重新放置電信時標的高速度的方法和裝置。
也將會看到，在把象素存儲到光柵存儲器時，由光柵形成器幾乎實時地把時標象素數(shù)據(jù)與波形象素數(shù)據(jù)進行比較，這是本發(fā)明提供的技術上的根本進步。不管是否進行校正來消除擾亂，這都是正確的。因此，在另一個實施例中，在由本裝置檢測到擾亂后，產(chǎn)生表示擾亂的信號。
雖然討論了具體的螺旋搜索方法，但本領域技術人員將會看到，也可以使用其它的搜索方法。雖然本發(fā)明是相對于數(shù)字示波器描述的，但這里將會看到，本發(fā)明可被應用于其它的測試和測量設備，例如，邏輯分析儀，或通信網(wǎng)絡分析儀等。
雖然如先前存儲那樣地描述了用于產(chǎn)生時標的X-Y點，但本領域技術人員將會看到，用戶可通過測試和測量儀器的數(shù)據(jù)端口從PC機下載他自己的數(shù)據(jù)，以便于產(chǎn)生定制的時標。
權利要求
1．具有時標測試能力的測試和測量儀器，包括獲取系統(tǒng)，用于獲取波形的樣本；控制器，用于產(chǎn)生規(guī)定時標的時標象素數(shù)據(jù)；存儲器，用于存儲所述波形樣本和所述時標象素數(shù)據(jù)，所述時標象素數(shù)據(jù)包括識別碼；以及比較電路，用于讀存儲器存儲單元，和幾乎實時地確定所述獲取的波形樣本的特定的波形樣本是否要被寫入到當前存儲時標象素的存儲器存儲單元中，所述第一存儲器存儲單元是第一組存儲器存儲單元中的一個存儲單元；所述比較電路響應于所述確定，產(chǎn)生表示時標擾亂的擾亂信號。
2．權利要求1的測試和測量儀器，其特征在于，所述比較電路是光柵形成器；所述存儲器是光柵存儲器；以及所述比較是在所述波形樣本被組合到所述光柵存儲器中時，通過所述光柵形成器檢驗對于所述識別碼的所述光柵存儲器的象素數(shù)據(jù)而完成的。
3．權利要求2的測試和測量儀器，其特征在于還包括顯示電路，被耦合到所述光柵存儲器，用于顯示所述時標和所述波形；所述光柵形成器響應于所述擾亂信號，把所述波形樣本組合到第二組存儲單元中，所述第二組存儲單元造成所述波形的顯示位置相對于所述時標的顯示位置的改變。
4．權利要求3的測試和測量儀器，其特征在于，所述控制器響應于用于相對于所述時標的所述顯示的位置定位不造成時標擾亂的的波形顯示位置的搜索圖案，使得光柵形成器把所述波形樣本組合到所述第二組存儲單元。
5．權利要求3的測試和測量儀器，其特征在于，產(chǎn)生時標象素的所述控制器是微處理器。
6．權利要求3的測試和測量儀器，其特征在于，產(chǎn)生時標象素的所述控制器是專用ASIC。
7．權利要求2的測試和測量儀器，其特征在于還包括顯示電路，被耦合到所述光柵存儲器，用于顯示所述時標和所述波形；所述光柵形成器響應于所述擾亂信號，把所述時標組合到第二組存儲單元中，所述第二組存儲單元造成所述時標的顯示位置相對于所述波形的顯示位置的改變。
8．權利要求7的測試和測量儀器，其特征在于，所述控制器響應于用于相對于所述波形的顯示位置定位不造成時標擾亂的的時標顯示位置的搜索圖案，使得光柵形成器把所述時標象素組合到所述第二組存儲單元。
9．權利要求8的測試和測量儀器，其特征在于，用于產(chǎn)生時標象素的所述電路是微處理器。
10．權利要求8的測試和測量儀器，其特征在于，用于產(chǎn)生時標象素的所述電路器是專用ASIC。
11．權利要求1的測試和測量儀器，其特征在于還包括數(shù)據(jù)端口，用于接收有關所述時標的數(shù)據(jù)；所述控制器被耦合到所述數(shù)據(jù)端口和從有關所述時標的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個時標。
12．權利要求1的測試和測量儀器，其特征在于，所述測試和測量儀器是數(shù)字示波器。
13．在具有時標測試能力的測試和測量儀器中，用于校正時標擾亂的方法，包括以下步驟獲取波形的樣本；產(chǎn)生規(guī)定時標的時標象素數(shù)據(jù)；把所述波形樣本和所述時標象素數(shù)據(jù)存儲到存儲器中，所述時標象素數(shù)據(jù)包括識別碼；通過讀存儲器存儲單元、和幾乎實時地確定所述獲取的波形樣本的特定的波形樣本是否要被寫入到當前存儲時標象素的存儲器存儲單元中，而比較時標象素數(shù)據(jù)和波形樣本，所述第一存儲器存儲單元是第一組存儲器存儲單元中的一個存儲單元；響應于所述確定，產(chǎn)生表示時標擾亂的擾亂信號；在顯示屏幕上顯示所述時標和所述波形；以及響應于所述擾亂信號，把所述波形樣本組合到第二組存儲單元中，以造成所述波形的顯示位置相對于所述時標的顯示位置的改變。
14．權利要求13的方法，其特征在于，所述比較電路是光柵存儲器；以及所述比較步驟是在所述波形樣本被組合到所述光柵存儲器中時，通過所述光柵形成器檢驗對于所述識別碼的所述光柵存儲器的象素數(shù)據(jù)而執(zhí)行的。
15．權利要求14的方法，其特征在于所述組合步驟包括由所述光柵形成器響應于用于相對于所述時標的所述顯示位置定位想要的波形顯示位置的搜索圖案，把所述波形樣本組合到所述第二組存儲單元中，其中所述想要的波形位置不造成時標擾亂。
16．權利要求13的方法，其特征在于還包括以下步驟在顯示屏幕上顯示所述時標和所述波形；以及響應于所述擾亂信號，把所述時標象素組合到第二組存儲單元中，所述第二組存儲單元造成所述時標的顯示位置相對于所述波形的顯示位置的改變。
17．權利要求16的方法，其特征在于所述組合步驟包括響應于用于相對于所述波形的顯示位置定位想要的時標顯示位置的搜索圖案，把所述時標象素組合到所述第二組存儲單元中，其中所述想要的時標顯示位置不造成時標擾亂。
全文摘要
在顯示屏幕上的初始的時標和波形位置可通過“自動設置時標”功能來確定。在檢測到在完成“自動設置時標”功能后出現(xiàn)的擾亂時,由“自動設置時標”功能假定對于待測試的波形與時標的進一步的對準的控制。當象素由光柵形成器被組合到光柵存儲器時,基本上實時地進行時標象素與波形象素的比較,以檢測在波形象素與時標象素之間的沖突(即,時標擾亂)。在時標擾亂的情況下,產(chǎn)生時標擾亂信號。在本發(fā)明的另一個實施例中。響應于時標擾亂信號,“自動設置時標”功能使用顯示光柵形成,在新的位置上自動地重新畫出波形,直至在于時標內(nèi)波形適合為止。在再一個實施例中,響應于時標擾亂信號,“自動設置時標”功能在新的位置上自動地重新畫出電信時標,直至在于時標內(nèi)波形適合為止。
文檔編號G01R13/20GK1290077SQ00129018
公開日2001年4月4日 申請日期2000年9月25日 優(yōu)先權日1999年9月24日
發(fā)明者P·J·萊茨 申請人:特克特朗尼克公司