專利名稱：使得時(shí)間間隔分布測(cè)量結(jié)果中的數(shù)字化贗象最小化的波形時(shí)間標(biāo)定方法
本申請(qǐng)要求1999年9月14日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第60／153，978號(hào)的權(quán)利。
本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及對(duì)獲得的輸入信號(hào)波形的中的閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定，其中通過(guò)一個(gè)或多個(gè)標(biāo)稱時(shí)間間隔將時(shí)間標(biāo)志分開(kāi)；并且更具體地涉及一種用于測(cè)量交叉點(diǎn)時(shí)間標(biāo)志的高頻脈動(dòng)閾值電平的方法。這種方法能夠用于時(shí)間間隔分布測(cè)量中，使得數(shù)字化贗象最小化。
示波器是用于測(cè)量電或光信號(hào)的例如脈沖寬度、周期或類似的時(shí)間間隔的傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器。例如通過(guò)將光標(biāo)置于交叉點(diǎn)上，確定閾值電平并且對(duì)穿過(guò)閾值電平的信號(hào)交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定。對(duì)時(shí)間標(biāo)定位置之間的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)算，并且作為時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果進(jìn)行顯示。
數(shù)字示波器基本上已經(jīng)取代了用于測(cè)量電信號(hào)的傳統(tǒng)模擬示波器。數(shù)字示波器接收輸入模擬信號(hào)，并且通過(guò)由儀器設(shè)定的參數(shù)確定的特定采樣率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣。通過(guò)模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器使采樣信號(hào)量化成離散電平，并且將數(shù)字化的信號(hào)采樣存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。確定一個(gè)閾值電平，并且通過(guò)在位于閾值交叉點(diǎn)上下的信號(hào)采樣之間進(jìn)行內(nèi)插，來(lái)確定穿過(guò)閾值的信號(hào)交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)記。將內(nèi)插得到的時(shí)間標(biāo)記用于計(jì)算時(shí)間標(biāo)記之間的時(shí)間間隔。
計(jì)算機(jī)和電信行業(yè)使用數(shù)字示波器產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔分布測(cè)量結(jié)果，用于檢驗(yàn)電信信號(hào)滿足設(shè)定的信號(hào)不穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。獲取和存儲(chǔ)電信信號(hào)的波形記錄。設(shè)置閾值電平，并且通過(guò)利用對(duì)位于交叉點(diǎn)上下的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)插，來(lái)確定閾值交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)記。確定時(shí)間標(biāo)記之間的時(shí)間間隔值，并且進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔分布測(cè)量。直方圖可以由與每個(gè)值出現(xiàn)的數(shù)量相對(duì)的時(shí)間間隔值組成，并且就如表示統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔分布測(cè)量結(jié)果一樣進(jìn)行顯示。
使用數(shù)字示波器用來(lái)計(jì)算一個(gè)重復(fù)的電信號(hào)的時(shí)間間隔的缺點(diǎn)在于，由于電信號(hào)數(shù)字化所導(dǎo)致的贗象。由于量化電平是固定的，位于標(biāo)定閾值上下的采樣數(shù)據(jù)值具有有限數(shù)量的組合。結(jié)果是，時(shí)間標(biāo)記在采樣點(diǎn)之間的有限數(shù)量的組合的內(nèi)插位置上衰減。利用由這些時(shí)間標(biāo)記進(jìn)行的時(shí)間間隔測(cè)量將導(dǎo)致時(shí)間間隔不一致。具有數(shù)字化贗象的時(shí)間間隔的分布直方圖表現(xiàn)為曲線中的離散尖峰信號(hào)。對(duì)于用戶這可能看起來(lái)象是輸入電信號(hào)中的信號(hào)不穩(wěn)定，但事實(shí)上是由于信號(hào)的數(shù)字化引起的。
減少數(shù)字化贗象的一種方法是，通過(guò)對(duì)采樣進(jìn)行高頻脈動(dòng)，來(lái)向獲得的信號(hào)采樣添加隨機(jī)量的噪音。隨機(jī)數(shù)的發(fā)生器提供作用于每個(gè)信號(hào)樣本的隨機(jī)數(shù)的噪音。用隨機(jī)數(shù)的噪音補(bǔ)償信號(hào)采樣的結(jié)果是，將信號(hào)的閾值交叉點(diǎn)統(tǒng)計(jì)地展開(kāi)。即使將時(shí)間間隔分布相對(duì)于數(shù)字贗象的分布展開(kāi)，統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔分布的測(cè)量結(jié)果提供時(shí)間間隔和信號(hào)不穩(wěn)定性的更精確信息。
上述用于減少數(shù)字化贗象的方法具有的缺點(diǎn)在于，計(jì)算是昂貴和／或慢的。向每個(gè)采樣都添加隨機(jī)數(shù)的噪音。對(duì)于具有高采樣率的數(shù)字示波器采樣系統(tǒng)，這增加了由處理器執(zhí)行的基本數(shù)字處理成本?？梢允褂脝为?dú)的處理器或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來(lái)完成高頻脈動(dòng)操作，但這種輔助物增加了示波器的成本。
所需要的是一種已經(jīng)改善全部處理過(guò)程的方法，用于為具有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)定時(shí)間間隔的輸入信號(hào)的閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定。該方法應(yīng)當(dāng)不需要為示波器增加額外的硬件。該時(shí)間標(biāo)定方法能夠用來(lái)產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔分布測(cè)量結(jié)果和具有減少的數(shù)字化贗象的直方圖顯示。
因此，本發(fā)明是一種方法，用于為具有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)定時(shí)間間隔的輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定，能夠用來(lái)使得時(shí)間間隔分布測(cè)量結(jié)果中的數(shù)字化贗象最小化。時(shí)間標(biāo)定方法隨機(jī)地對(duì)閾值電平進(jìn)行高頻脈動(dòng)，以改變輸入信號(hào)的閾值交叉點(diǎn)。時(shí)間標(biāo)定的步驟包括確定用于測(cè)量閾值交叉點(diǎn)時(shí)間標(biāo)記的閾值電平的步驟，和獲得代表輸入信號(hào)的閾值交叉前和后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)樣本的步驟。通過(guò)至少在閾值交叉點(diǎn)的上面內(nèi)插第一數(shù)據(jù)和在閾值交叉點(diǎn)的下面內(nèi)插第一數(shù)據(jù)，來(lái)確定閾值交叉點(diǎn)。將所內(nèi)插的閾值交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)記作為時(shí)間標(biāo)志存儲(chǔ)。利用閾值補(bǔ)償值，來(lái)改變輸入信號(hào)的下一個(gè)閾值交叉點(diǎn)的閾值電平，其中該輸入信號(hào)具有在為確定閾值交叉點(diǎn)而進(jìn)行內(nèi)插的交叉點(diǎn)的前后獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣。將這些交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)記作為時(shí)間標(biāo)志存儲(chǔ)。
閾值電平的確定還包括產(chǎn)生分布閾值的步驟。最好是，該分布是高斯分布。內(nèi)插步驟還包括在位于閾值交叉點(diǎn)上的第一數(shù)據(jù)采樣和位于閾值交叉點(diǎn)下的第一數(shù)據(jù)采樣本之間進(jìn)行線性內(nèi)插的步驟。例如通過(guò)產(chǎn)生窗口函數(shù)sin(x)／x，可以實(shí)現(xiàn)利用閾值交叉點(diǎn)上下的多個(gè)數(shù)據(jù)采樣的高階內(nèi)插器。
該時(shí)間標(biāo)定方法包括的其他步驟為產(chǎn)生定義為兩個(gè)時(shí)間標(biāo)志之間差值的時(shí)間間隔值，和累加時(shí)間倉(cāng)中時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量。此外，可以在兩個(gè)不同波形中的時(shí)間標(biāo)志之間，或者在一個(gè)波形中的時(shí)間標(biāo)志與一組參考時(shí)間之間產(chǎn)生時(shí)間間隔值。還包括步驟產(chǎn)生和顯示在累加時(shí)間倉(cāng)中時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量的分布直方圖。此外還包括步驟產(chǎn)生和顯示來(lái)自平均、標(biāo)準(zhǔn)偏差和最小及最大時(shí)間間隔的累加時(shí)間倉(cāng)中時(shí)間間隔值的統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)。
將時(shí)間標(biāo)定方法與使得對(duì)具有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)定時(shí)間間隔的輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間間隔分布測(cè)量中的數(shù)字化贗象最小化的方法結(jié)合。先前所描述的時(shí)間標(biāo)定方法使用高頻脈動(dòng)后的閾值電平，來(lái)產(chǎn)生輸入信號(hào)閾值交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)志。例如窗口函數(shù)sin(x)／x，線性或高階內(nèi)插是用于確定閾值交叉點(diǎn)的兩個(gè)備選步驟。通過(guò)產(chǎn)生閾值分布的步驟可以完成閾值的高頻脈動(dòng)。產(chǎn)生時(shí)間間隔，并且在時(shí)間倉(cāng)中累加時(shí)間間隔值的出現(xiàn)的數(shù)量。產(chǎn)生來(lái)自平均、標(biāo)準(zhǔn)偏差和最小及最大時(shí)間間隔的累加時(shí)間倉(cāng)中時(shí)間間隔值的統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)。另外的步驟包括顯示時(shí)間間隔值的統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)。另外的步驟包括產(chǎn)生和顯示時(shí)間倉(cāng)中時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量的直方圖。
參照所附權(quán)利要求和附圖，可以從下述的詳細(xì)描述中更清楚地理解本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和具有新穎性的特征。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法的功能的方框圖；圖2表示的是在根據(jù)本發(fā)明對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定方法中所獲得的具有高頻脈動(dòng)閾值電平的波形；圖3是表示獲得的輸入信號(hào)中數(shù)字化贗象的時(shí)間間隔分布直方圖；圖4是表示在根據(jù)本發(fā)明測(cè)量輸入波形時(shí)間間隔的方法中使用已高頻脈動(dòng)的閾值電平，來(lái)抑制數(shù)字化贗象的時(shí)間間隔分布直方圖；圖5是數(shù)字示波器的示意方框圖，該數(shù)字示波器用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明測(cè)量輸入波形時(shí)間間隔的方法；圖6示意性地顯示了數(shù)字示波器，其表示由根據(jù)本發(fā)明對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定方法所產(chǎn)生的時(shí)間間隔分布直方圖和統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)；圖7A是時(shí)鐘信號(hào)波形，表示在根據(jù)本發(fā)明對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定方法中已高頻脈動(dòng)的閾值電平；圖7B是數(shù)據(jù)信號(hào)波形，表示在根據(jù)本發(fā)明對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定方法中已高頻脈動(dòng)的閾值電平；圖7C是參考信號(hào)波形，表示在根據(jù)本發(fā)明對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定方法中的電平。
參照?qǐng)D1，所示的是表示本發(fā)明對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定方法的功能的方框圖。該功能方框圖包括接收輸入信號(hào)的模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器10(A／D)。閾值時(shí)間標(biāo)志發(fā)生器12接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣，以及接收來(lái)自閾值補(bǔ)償值發(fā)生器13的初始閾值。閾值補(bǔ)償值發(fā)生器13具有接收閾值和由補(bǔ)償值發(fā)生器15產(chǎn)生的補(bǔ)償值的加法電路14，補(bǔ)償值發(fā)生器15產(chǎn)生補(bǔ)償值的分布。加法電路14將來(lái)自補(bǔ)償值發(fā)生器15的補(bǔ)償值與閾值電平相加，以產(chǎn)生將在下面詳細(xì)描述的高頻脈動(dòng)后的閾值電平。利用來(lái)自閾值補(bǔ)償值發(fā)生器的閾值電平，閾值時(shí)間標(biāo)志發(fā)生器12計(jì)算出輸入信號(hào)的閾值交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)志。時(shí)間間隔發(fā)生器16接收該計(jì)算出的時(shí)間標(biāo)志，并且從時(shí)間標(biāo)志中得出時(shí)間間隔值。時(shí)間間隔累加器18具有時(shí)間倉(cāng)，其可選擇的倉(cāng)寬度總數(shù)達(dá)到在每個(gè)倉(cāng)間距內(nèi)衰減的時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量。時(shí)間間隔直方圖發(fā)生器20接收來(lái)自時(shí)間倉(cāng)的已累加的時(shí)間間隔出現(xiàn)的數(shù)量，并且產(chǎn)生代表與輸出時(shí)間倉(cāng)數(shù)值相對(duì)的累加時(shí)間間隔出現(xiàn)的數(shù)量的圖形顯示以輸出到顯示器。經(jīng)由多路調(diào)制器24，時(shí)間間隔統(tǒng)計(jì)發(fā)生器22還接收來(lái)自時(shí)間倉(cāng)的累加后的時(shí)間間隔出現(xiàn)的數(shù)量或來(lái)自時(shí)間間隔發(fā)生器的時(shí)間間隔值。時(shí)間間隔統(tǒng)計(jì)發(fā)生器22產(chǎn)生平均、標(biāo)準(zhǔn)偏差和最小或最大時(shí)間間隔值的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
圖1還表示通過(guò)信號(hào)和數(shù)據(jù)總線29與A／D轉(zhuǎn)換器10和功能塊12-22連接的虛線表示的控制器26和存儲(chǔ)器28。在本發(fā)明的時(shí)間標(biāo)定方法的優(yōu)選實(shí)施例中，將來(lái)自A／D轉(zhuǎn)換器10的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器28中，并且通過(guò)例如微處理器或類似的控制器26來(lái)處理，在執(zhí)行功能塊12-22的操作的程序控制下。此外，虛線表示的元件26-29代表存儲(chǔ)器和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)用于執(zhí)行功能塊操作的每個(gè)功能塊12-22。假定DSP和存儲(chǔ)器具有足夠的處理速度，另外的功能塊能夠執(zhí)行閾值交叉點(diǎn)和時(shí)間間隔直方圖以及統(tǒng)計(jì)得出的實(shí)時(shí)時(shí)間標(biāo)定。
參照?qǐng)D2，表示獲得的具有高頻脈動(dòng)后的閾值電平的輸入信號(hào)波形30，該閾值電平是在本發(fā)明對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定方法中所使用的。水平方向是時(shí)間并且垂直方向是幅值。輸入信號(hào)具有第一標(biāo)定時(shí)間間隔”x”和第一標(biāo)定時(shí)間間隔整數(shù)倍的附加標(biāo)定時(shí)間間隔2”x”，3”x”，4”x”，…n”x”。穿過(guò)波形30的虛線表示初始閾值32。將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣點(diǎn)表示為波形30的點(diǎn)34，波形30具有穿過(guò)閾值電平表示為每個(gè)閾值交叉點(diǎn)的采樣點(diǎn)。
如上所述，由于量化電平是固定的，位于標(biāo)定閾值上和下的采樣數(shù)據(jù)值具有有限數(shù)量的組合。得到的時(shí)間標(biāo)志在位于采樣點(diǎn)之間的有限數(shù)量的內(nèi)插補(bǔ)位置上衰減。利用這些時(shí)間標(biāo)志進(jìn)行的時(shí)間間隔測(cè)量通過(guò)圖3中的時(shí)間間隔直方圖中的尖峰圖形化地表示數(shù)字化贗象。本發(fā)明的時(shí)間標(biāo)定方法對(duì)閾值電平進(jìn)行高頻脈動(dòng)，以隨機(jī)改變輸入信號(hào)的閾值交叉點(diǎn)。得到的輸入信號(hào)時(shí)間間隔的時(shí)間間隔分布平均地展開(kāi)并且屏蔽數(shù)字化贗象。在圖4的時(shí)間間隔直方圖中圖形化地表示。
回到圖2，最好獲取輸入波形30的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣34作為單個(gè)的信號(hào)數(shù)據(jù)記錄并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。至少在位于閾值交叉點(diǎn)38上的第一數(shù)據(jù)采樣36和閾值交叉點(diǎn)38下的第一數(shù)據(jù)采樣40上進(jìn)行線性內(nèi)插，以確定交叉點(diǎn)38的時(shí)間標(biāo)記。也可以利用高階內(nèi)插來(lái)確定交叉點(diǎn)38的時(shí)間標(biāo)記，例如利用位于交叉點(diǎn)38上下的多重采樣的窗口函數(shù)sin(x)／x。將閾值交叉點(diǎn)38的時(shí)間標(biāo)志作為時(shí)間標(biāo)記存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并且為下一個(gè)閾值交叉點(diǎn)42對(duì)閾值電平進(jìn)行隨機(jī)高頻脈動(dòng)。為防止噪音輸入信號(hào)中錯(cuò)誤時(shí)間標(biāo)記的產(chǎn)生，如在44所示，高頻脈動(dòng)的閾值電平與交叉點(diǎn)偏離一定數(shù)量的數(shù)據(jù)采樣。最好利用產(chǎn)生隨機(jī)值分布的補(bǔ)償值發(fā)生器來(lái)完成閾值電平的高頻脈動(dòng)。既可以在硬件中也可以在軟件中實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償值發(fā)生器。最好是，補(bǔ)償值發(fā)生器產(chǎn)生高斯分布的值。也可以利用其它分布的補(bǔ)償值，只要它們能抑制數(shù)字化贗象。將隨機(jī)值添加到閾值中以建立新的閾值，例如閾值46。對(duì)位于新閾值上下的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣進(jìn)行內(nèi)插以產(chǎn)生該閾值交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)記，并且作為交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)志進(jìn)行存儲(chǔ)。閾值電平的高頻脈動(dòng)和交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)志重復(fù)穿過(guò)波形記錄。依靠所進(jìn)行的時(shí)間間隔測(cè)量，閾值交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)定可能發(fā)生在小于每個(gè)交叉點(diǎn)之處。例如，如果執(zhí)行一個(gè)周期的時(shí)間間隔測(cè)量，僅每隔一個(gè)閾值交叉點(diǎn)需要時(shí)間標(biāo)志。
上述使用高頻脈動(dòng)閾值電壓的閾值交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)定實(shí)際上減少了用于產(chǎn)生時(shí)間間隔分布數(shù)據(jù)的處理時(shí)間。產(chǎn)生隨機(jī)閾值補(bǔ)償?shù)念l率小于產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)償?shù)念l率。對(duì)單個(gè)值、也就是該閾值進(jìn)行高頻脈動(dòng)比對(duì)所有或一部分?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣進(jìn)行高頻脈動(dòng)的計(jì)算更有效。此外，本發(fā)明使用高頻脈動(dòng)閾值電平的時(shí)間標(biāo)定方法將其自身提供給時(shí)間間隔分布數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理。
參照?qǐng)D5，所表示的是數(shù)字示波器50的示意性方框圖，數(shù)字示波器50是在執(zhí)行本發(fā)明利用高頻脈動(dòng)閾值電平對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法中所使用的。數(shù)字示波器50具有可以以多種方式實(shí)現(xiàn)的采集系統(tǒng)52。使輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)可調(diào)衰減器54和前置放大器56進(jìn)行耦合。在高數(shù)字化率的采樣示波器中，例如TDS7104數(shù)字示波器中(由Tektronix，Inc．Beaverton，Oregon和本發(fā)明的受讓人制造和出售)，每個(gè)輸入信道具有數(shù)字化管路，如用管路58和60表示的。每個(gè)示波器的輸入信道可能包括任何數(shù)量的管路。每個(gè)管路具有跟蹤／保持(T／H)電路62、模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A／D)轉(zhuǎn)換器64和存儲(chǔ)器66。時(shí)基68向采集系統(tǒng)52提供定時(shí)信號(hào)，用于將輸入信號(hào)的模擬值鎖定在T／H電路62中；時(shí)鐘控制A／D轉(zhuǎn)換器64將T／H電路上的模擬值數(shù)字化；并且將數(shù)字化的值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器66中。管路58、60具有附加電路(沒(méi)有顯示)，用以補(bǔ)償或延遲每個(gè)管路58、60的時(shí)基信號(hào)，以產(chǎn)生”x”倍定時(shí)信號(hào)率的采集率，其中”x”是采集系統(tǒng)52中的管路數(shù)。代表輸入信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)樣本經(jīng)由系統(tǒng)總線70從采集系統(tǒng)52輸出。存儲(chǔ)器72與總線70連接，并且包括RAM、ROM和利用RAM存儲(chǔ)器存儲(chǔ)例如輸入信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣、計(jì)算出的時(shí)間間隔值、統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔分布數(shù)據(jù)、和類似的易失性數(shù)據(jù)的超高速緩沖存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器72經(jīng)由系統(tǒng)總線與控制器74(例如由Intel，Crop．，Santa Clara，CA制造和出售的CELERONTM或PENTIUM微處理器)連接。系統(tǒng)總線70還與可調(diào)衰減器54，例如液晶顯示器、陰極射線管或類似的顯示裝置76，和具有按鈕、旋鈕及類似的和／或例如鍵盤和／或鼠標(biāo)控制輸入的裝置的面板78連接。還可以將例如硬盤驅(qū)動(dòng)器、CD ROM驅(qū)動(dòng)器、磁帶驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器或類似的讀取和／或?qū)懭脒m當(dāng)大量存儲(chǔ)媒介中的一個(gè)或多個(gè)海量存儲(chǔ)單元80，與系統(tǒng)總線70連接?？梢詫⒂脕?lái)控制數(shù)字示波器50、執(zhí)行利用高頻脈動(dòng)閾值電平執(zhí)行時(shí)間標(biāo)定方法、和產(chǎn)生的時(shí)間間隔分布直方圖和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的程序指令，存儲(chǔ)和從ROM存儲(chǔ)器72或海量存儲(chǔ)單元80的海量存儲(chǔ)媒介中讀取。數(shù)字示波器50是WINDOWS操作系統(tǒng)(由Microsoft，Crop．，Redmond，WA制造和出售)控制下的以PC機(jī)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。
可以利用前面板78為數(shù)字示波器50設(shè)置例如采樣率、橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)等采集和顯示參數(shù)。附加參數(shù)將包括調(diào)用時(shí)間間隔分布測(cè)量和設(shè)置用于時(shí)間間隔累加器和直方圖顯示的倉(cāng)寬度。將例如622．8MHZ或1．44MHZ的電信信號(hào)的輸入信號(hào)耦合到示波器50的信道輸入中。激活采集系統(tǒng)52以獲得輸入信號(hào)的波形記錄。將采集系統(tǒng)52的存儲(chǔ)器66中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣經(jīng)由系統(tǒng)總線70傳遞給系統(tǒng)存儲(chǔ)器72。在來(lái)自存儲(chǔ)器72中所存儲(chǔ)程序的持續(xù)控制下，控制器74顯示一部分已存儲(chǔ)的波形采集?？梢詫为?dú)的顯示處理器用于在顯示裝置76上產(chǎn)生顯示?？刂破?4還利用前述的高頻脈動(dòng)閾值電平對(duì)所獲取輸入信號(hào)的閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定。利用時(shí)間標(biāo)志產(chǎn)生時(shí)間間隔值，并且計(jì)算出在相應(yīng)時(shí)間倉(cāng)內(nèi)衰減的時(shí)間間隔出現(xiàn)的數(shù)量。為所顯示的波形的閾值交叉點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)分布直方圖，并且如圖6中所示數(shù)字示波器顯示那樣在顯示器76上進(jìn)行顯示?？刂破?4處理時(shí)間倉(cāng)中的時(shí)間間隔出現(xiàn)的數(shù)量，以產(chǎn)生時(shí)間間隔上的統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)，包括平均的、標(biāo)準(zhǔn)偏差以及分布數(shù)據(jù)中最小和最大或峰峰時(shí)間間隔。
在應(yīng)用到數(shù)字示波器50的采集系統(tǒng)52輸入信道的輸入信號(hào)上，執(zhí)行上述閾值交叉時(shí)間標(biāo)定方法和時(shí)間間隔分布測(cè)量。也可以在應(yīng)用到采集系統(tǒng)52的不同輸入信道的多路波形上執(zhí)行時(shí)間標(biāo)定方法和時(shí)間間隔分布測(cè)量法。參照?qǐng)D7A，表示的是例如可能在電信系統(tǒng)中產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的波形。將利用高頻脈動(dòng)閾值電平的時(shí)間標(biāo)定方法用于對(duì)該時(shí)鐘信號(hào)的閾值交叉進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定。為時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)，以確定平均時(shí)間間隔周期“P”。利用50％的閾值交叉點(diǎn)做為參考，可以確定時(shí)鐘信號(hào)的閾值交叉次數(shù)。
圖7B表示的是在采集系統(tǒng)52的一個(gè)單獨(dú)的輸入信道上獲取的數(shù)據(jù)信號(hào)。將利用高頻脈動(dòng)閾值電平的時(shí)間標(biāo)定方法用于對(duì)該數(shù)據(jù)信號(hào)的閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定。為該數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)，以確定平均時(shí)間間隔周期“P1”。利用50％的閾值交叉點(diǎn)做為參考，可以確定數(shù)據(jù)信號(hào)的閾值交叉時(shí)間。然后可以確定時(shí)鐘上升沿和數(shù)據(jù)上升沿之間的時(shí)間間隔差并存儲(chǔ)在時(shí)間倉(cāng)中，用于產(chǎn)生時(shí)間間隔差分布直方圖。也可以從時(shí)間間隔差值中產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)。
圖7C表示的是參考信號(hào)，例如參考時(shí)鐘信號(hào)，用于確定參考時(shí)鐘信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間間隔差。參考時(shí)鐘信號(hào)可以是一組存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器72中的參考時(shí)間，或者可以從感興趣的時(shí)鐘信號(hào)中產(chǎn)生。通過(guò)對(duì)大量時(shí)鐘周期求平均，來(lái)估計(jì)感興趣的時(shí)鐘信號(hào)的頻率。估算出的時(shí)鐘頻率用來(lái)作為參考信號(hào)的參考頻率，對(duì)50％的交叉進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定并作為參考時(shí)間存儲(chǔ)。將利用高頻脈動(dòng)閾值電平的時(shí)間標(biāo)定方法用于對(duì)感興趣的時(shí)鐘信號(hào)閾值交叉進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定，并且為時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)，以確定平均時(shí)間間隔周期“P”。可以確定感興趣的時(shí)鐘信號(hào)上升沿和參考時(shí)鐘相應(yīng)上升沿的參考時(shí)間之間的時(shí)間間隔差，并存儲(chǔ)在時(shí)間倉(cāng)中，用于產(chǎn)生時(shí)間間隔差分布直方圖。也可以從時(shí)間間隔差值中產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)。
已經(jīng)描述了利用高頻脈動(dòng)閾值電平對(duì)輸入信號(hào)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法。在最大值，改變輸入信號(hào)的每個(gè)閾值交叉閾值電平。獲取輸入信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣，并且利用內(nèi)插確定閾值交叉的時(shí)間標(biāo)記。將時(shí)間標(biāo)記作為時(shí)間標(biāo)志存儲(chǔ)。閾值補(bǔ)償值發(fā)生器或類似裝置產(chǎn)生用于高頻脈動(dòng)閾值的補(bǔ)償值分布。利用線性兩點(diǎn)內(nèi)插、例如窗口sin(x)／x內(nèi)插或類似具有閾值交叉上下更多點(diǎn)的多重內(nèi)插，可以完成閾值交叉點(diǎn)的內(nèi)插。從時(shí)間標(biāo)定中產(chǎn)生時(shí)間間隔值。在時(shí)間倉(cāng)中對(duì)時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量進(jìn)行累加，并且產(chǎn)生時(shí)間間隔分布直方圖。對(duì)時(shí)間倉(cāng)中所累加的時(shí)間間隔值進(jìn)行處理，以產(chǎn)生例如平均的、標(biāo)準(zhǔn)偏差以及最小和最大時(shí)間間隔的時(shí)間間隔分布數(shù)據(jù)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白，在不違背其根本原理的前提下，可以對(duì)本發(fā)明上述實(shí)施例的細(xì)節(jié)進(jìn)行一些變化。因此，本發(fā)明的范圍將僅由隨后的權(quán)利要求書(shū)所確定。
權(quán)利要求
1．一種方法，用于對(duì)具有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)定時(shí)間間隔的輸入信號(hào)的閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定，包括步驟a)確定用于測(cè)量閾值交叉點(diǎn)時(shí)間標(biāo)記的閾值電平；b)獲取代表閾值交叉前后的輸入信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣；c)至少在位于閾值交叉點(diǎn)上的第一數(shù)據(jù)采樣和位于閾值交叉點(diǎn)下的第一數(shù)據(jù)采樣之間內(nèi)插；d)將內(nèi)插后的閾值交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)記作為時(shí)間標(biāo)志存儲(chǔ)；和e)利用閾值補(bǔ)償值重復(fù)步驟(a)至(d)，同時(shí)改變輸入信號(hào)的閾值交叉點(diǎn)的閾值電平，來(lái)得到一系列的閾值交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)定。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法還包括產(chǎn)生時(shí)間間隔值的步驟。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中產(chǎn)生時(shí)間間隔值的步驟還包括確定輸入信號(hào)中兩個(gè)時(shí)間標(biāo)志之間差值的步驟。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中產(chǎn)生時(shí)間間隔值的步驟還包括確定兩個(gè)時(shí)間標(biāo)志之間差值的步驟，其中一個(gè)時(shí)間標(biāo)志來(lái)自輸入信號(hào)而另一個(gè)時(shí)間標(biāo)志來(lái)自數(shù)據(jù)信號(hào)。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中產(chǎn)生時(shí)間間隔值的步驟還包括確定兩個(gè)時(shí)間標(biāo)志之間差值的步驟，其中一個(gè)時(shí)間標(biāo)志來(lái)自輸入信號(hào)而另一個(gè)時(shí)間標(biāo)志是已存儲(chǔ)的參考時(shí)間值。
6．根據(jù)權(quán)利要求2所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中產(chǎn)生時(shí)間間隔值的步驟還包括累加時(shí)間倉(cāng)中時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量的步驟。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中累加步驟還包括產(chǎn)生在時(shí)間倉(cāng)中累加的時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量分布直方圖的步驟。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中產(chǎn)生分布直方圖的步驟還包括顯示時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量分布直方圖的步驟。
9．根據(jù)權(quán)利要求6所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中累加步驟還包括從所累加時(shí)間倉(cāng)中為平均的、標(biāo)準(zhǔn)偏差、以及最小和最大時(shí)間間隔值產(chǎn)生時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)的步驟。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)的步驟還包括顯示時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量的統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中確定閾值電平的步驟還包括產(chǎn)生閾值補(bǔ)償值分布的步驟。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中內(nèi)插步驟還包括在位于閾值交叉點(diǎn)上的第一數(shù)據(jù)樣本和位于閾值交叉點(diǎn)下的第一數(shù)據(jù)樣本之間進(jìn)行線性插補(bǔ)的步驟。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中內(nèi)插步驟還包括利用閾值交叉點(diǎn)上下的多路數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣產(chǎn)生高階內(nèi)插器的步驟。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法，其中產(chǎn)生高階內(nèi)插器的步驟還包括產(chǎn)生窗口函數(shù)sin(x)／x的步驟。
15．一種方法，用于在具有一個(gè)或多個(gè)標(biāo)定時(shí)間間隔的輸入信號(hào)上，使得時(shí)間間隔分布測(cè)量結(jié)果中的贗象最小化，包括步驟a)確定用于測(cè)量閾值交叉點(diǎn)時(shí)間標(biāo)記的閾值電平；b)獲取代表閾值交叉前后的輸入信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣；c)至少在位于閾值交叉點(diǎn)上的第一數(shù)據(jù)樣本和位于閾值交叉點(diǎn)下的第一數(shù)據(jù)采樣之間內(nèi)插；d)將內(nèi)插后的閾值交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)記作為時(shí)間標(biāo)志存儲(chǔ)；e)利用閾值補(bǔ)償值重復(fù)步驟(a)至(d)，同時(shí)改變輸入信號(hào)的閾值交叉點(diǎn)的閾值電平，來(lái)得到一系列的閾值交叉點(diǎn)的時(shí)間標(biāo)定；f)產(chǎn)生定義為兩個(gè)時(shí)間標(biāo)志之間差值的時(shí)間間隔值；g)累加時(shí)間倉(cāng)中時(shí)間間隔值的出現(xiàn)的數(shù)量；和h)為時(shí)間倉(cāng)中累加的平均的、標(biāo)準(zhǔn)偏差、以及最小和最大的時(shí)間間隔值，產(chǎn)生時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量的統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的使得時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果中數(shù)字化贗象最小化的方法，其中產(chǎn)生時(shí)間間隔值的步驟還包括確定輸入信號(hào)中兩個(gè)時(shí)間標(biāo)志之間差值的步驟。
17．根據(jù)權(quán)利要求15所述的使得時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果中數(shù)字化贗象最小化的方法，其中產(chǎn)生時(shí)間間隔值的步驟還包括確定兩個(gè)時(shí)間標(biāo)志之間差值的步驟，其中一個(gè)時(shí)間標(biāo)志來(lái)自輸入信號(hào)而另一個(gè)時(shí)間標(biāo)志來(lái)自數(shù)據(jù)信號(hào)。
18．根據(jù)權(quán)利要求15所述的使得時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果中數(shù)字化贗象最小化的方法，其中產(chǎn)生時(shí)間間隔值的步驟還包括確定兩個(gè)時(shí)間標(biāo)志之間差值的步驟，其中一個(gè)時(shí)間標(biāo)志來(lái)自輸入信號(hào)而另一個(gè)時(shí)間標(biāo)志是已存儲(chǔ)的參考時(shí)間值。
19．根據(jù)權(quán)利要求15所述的使得時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果中數(shù)字化贗象最小化的方法，其中產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)的步驟還包括顯示時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布數(shù)據(jù)的步驟。
20．根據(jù)權(quán)利要求15所述的使得時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果中數(shù)字化贗象最小化的方法，其中累加步驟還包括產(chǎn)生在時(shí)間倉(cāng)中累加的時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量分布直方圖的步驟。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的使得時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果中數(shù)字化贗象最小化的方法，其中產(chǎn)生分布直方圖的步驟還包括顯示時(shí)間間隔值出現(xiàn)的數(shù)量的分布直方圖的步驟。
22．根據(jù)權(quán)利要求15所述的使得時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果中數(shù)字化贗象最小化的方法，其中確定閾值電平的步驟還包括產(chǎn)生閾值補(bǔ)償值分布的步驟。
23．根據(jù)權(quán)利要求15所述的使得時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果中數(shù)字化贗象最小化的方法，其中內(nèi)插步驟還包括在位于閾值交叉點(diǎn)上的第一數(shù)據(jù)采樣和位于閾值交叉點(diǎn)下的第一數(shù)據(jù)采樣之間進(jìn)行線性內(nèi)插的步驟。
24．根據(jù)權(quán)利要求15所述的使得時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果中數(shù)字化贗象最小化的方法，其中內(nèi)插步驟還包括利用閾值交叉點(diǎn)上下的多路數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣產(chǎn)生高階內(nèi)插器的步驟。
25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的使得時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果中數(shù)字化贗象最小化的方法，其中產(chǎn)生高階內(nèi)插器的步驟還包括產(chǎn)生窗口函數(shù)sin(x)／x的步驟。
全文摘要
一種利用高頻脈動(dòng)后的閾值電平對(duì)閾值交叉點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)定的方法。獲取輸入信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)采樣,并且利用內(nèi)插為閾值交叉確定時(shí)間標(biāo)志,將時(shí)間標(biāo)記作為時(shí)間標(biāo)志存儲(chǔ)。閾值補(bǔ)償值發(fā)生器產(chǎn)生高頻脈動(dòng)閾值的補(bǔ)償值分布。從時(shí)間標(biāo)志中產(chǎn)生時(shí)間間隔值,并且在時(shí)間倉(cāng)中累加時(shí)間間隔值的出現(xiàn)的數(shù)量。可以產(chǎn)生例如平均的、標(biāo)準(zhǔn)偏差以及最小和最大時(shí)間間隔的時(shí)間間隔的分布直方圖和統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔分布數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01R19/175GK1290860SQ0013139
公開(kāi)日2001年4月11日 申請(qǐng)日期2000年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月14日
發(fā)明者B·A·瓦德 申請(qǐng)人:特克特朗尼克公司