專利名稱：數(shù)字頻率響應(yīng)補(bǔ)償器及任意響應(yīng)發(fā)生器系統(tǒng)的制作方法
下列提交的申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考序號(hào)為No.09/669,955、申請(qǐng)日為2000年9月26日的美國申請(qǐng)；序號(hào)為No.09/988,120、申請(qǐng)日為2001年11月16日的美國申請(qǐng)；序號(hào)為No.09/988,420、申請(qǐng)日為2001年11月16日的美國申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及具有數(shù)字頻率響應(yīng)補(bǔ)償器及任意(arbitrary)響應(yīng)發(fā)生器的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)系統(tǒng)。一般地說，本發(fā)明涉及到具有模擬輸入信號(hào)、模擬電子設(shè)備(例如，衰減器、增益元件及緩沖器)以及把模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成該輸入信號(hào)的數(shù)字表示的序列的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的系統(tǒng)。本發(fā)明適合被設(shè)計(jì)帶有上述部件以便獲取波形以用于觀看、分析、測(cè)試和鑒定目的，以及其它的各種目的的儀器。更具體地說，本發(fā)明適合數(shù)字取樣示波器(DSO)，尤其是超高帶寬和采樣率的DSO以及單脈沖DSO(有時(shí)候被稱為實(shí)時(shí)DSO)。這些DSO能夠用足夠的過取樣及保真度來數(shù)字化電壓波形以捕獲具有單個(gè)觸發(fā)事件的波形。
傳統(tǒng)上，DSO一直是工程師用來檢查信號(hào)的主要觀看工具。隨著高速、復(fù)雜的波形在當(dāng)今的通信以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)業(yè)中的應(yīng)用，已不再強(qiáng)調(diào)對(duì)波形的簡(jiǎn)單觀看，而是對(duì)還能夠進(jìn)行波形分析的DSO寄予更大的需求。對(duì)DSO分析能力的日益增大的需求需要較大程度的信號(hào)保真度(即較高質(zhì)量的數(shù)字化波形)。在作出對(duì)信號(hào)保真度的更多要求的同時(shí)，對(duì)具有較高帶寬和采樣率的DSO的需求同樣持續(xù)沒有衰退。遺憾的是，高速信號(hào)需要高帶寬的DSO，為超高帶寬、高采樣率、實(shí)時(shí)DSO要付出額外費(fèi)用。
數(shù)字示波器的采樣率大約每2-21/2年要增加一倍，而帶寬幾乎每4年增加一倍。帶寬的增大并不是不需代價(jià)就出現(xiàn)的。通常，將模擬部件施展到它們的極限。有時(shí)候，峰化電路被用于更進(jìn)一步地展寬帶寬。對(duì)更大帶寬的這一擴(kuò)展常常以信號(hào)保真度為代價(jià)而出現(xiàn)，尤其是在脈沖響應(yīng)(過沖和阻尼振蕩)以及頻率響應(yīng)平坦度范圍內(nèi)。這是由于脈沖峰化往往有些不受控制(即難于峰化一個(gè)系統(tǒng)而同時(shí)保持平坦響應(yīng))。此外，由于模擬部件被壓到它們的帶寬極限，因此如果該帶寬被超出，則頻率響應(yīng)常常急劇下降。因此，高帶寬示波器不再具有平緩的頻率響應(yīng)跌落特性。
盡管存在這一情形，但DSO用戶原先的期望并沒有改變。用戶們?nèi)匀黄谕驮肼暋词箤?duì)于帶寬的每次加倍噪聲提高到2的平方根倍—并且他們期望DSO具有確定的跌落特性。
使該情形變得進(jìn)一步復(fù)雜的事實(shí)是，高速DSO的設(shè)計(jì)涉及到極其大量的權(quán)衡和折衷。信號(hào)保真度的三種主要的傳統(tǒng)量度-噪聲、頻率響應(yīng)和時(shí)域響應(yīng)-全都彼此對(duì)抗。如先前提到的，通過示波器擴(kuò)展更大的帶寬會(huì)使輸入信號(hào)中的噪聲增大。與單極點(diǎn)或雙極點(diǎn)頻率響應(yīng)特性的任何偏離都會(huì)增大過沖和阻尼振蕩。把硬件部件的帶寬擴(kuò)展到它們的極限只會(huì)使問題更嚴(yán)重。使頻率響應(yīng)變平坦會(huì)使脈沖響應(yīng)變得更壞。改進(jìn)脈沖響應(yīng)典型地意指降低儀器的帶寬(該帶寬一直是不合需要的)。由于DSO是通用的儀器，因此會(huì)謹(jǐn)慎地選擇權(quán)衡，但是總有許多用戶不能得到滿足。留給用戶的唯一選擇處于幾個(gè)固定帶寬范圍之間，它們聯(lián)系在一簡(jiǎn)單的RC電路內(nèi)。即使按照受限帶寬模式，該響應(yīng)也常常仍然不能很好地順從于單極點(diǎn)響應(yīng)，并能夠有0.5dB之多的變化。
在DSO的縱向市場(chǎng)應(yīng)用的開發(fā)中，其中示波器模擬，例如，特殊的通信或磁盤驅(qū)動(dòng)器通道，與特定響應(yīng)的一致(compliance)是必要的。對(duì)通道進(jìn)行模擬的這一能力提供了快速樣機(jī)研究和分析的能力。
發(fā)明概述因此，按照本發(fā)明，提供了一種能夠補(bǔ)償由于帶寬增大而造成的退化(即頻率響應(yīng)平坦度和/或與特定的期望響應(yīng)特性的一致)的部件。
此外按照本發(fā)明，提供了一種能夠作出關(guān)于噪聲、平坦度和/或脈沖響應(yīng)特性的權(quán)衡，而不是依賴于靜態(tài)儀器特性的可調(diào)部件。因而該可調(diào)部件允許針對(duì)給定的測(cè)量?jī)?yōu)化該儀器。
按照本發(fā)明，提供了一種使用該可調(diào)部件來把儀器的響應(yīng)特性反饋給用戶的能力。
另外按照本發(fā)明，提供了一種能夠被校準(zhǔn)以改變通道響應(yīng)特性的部件。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例提供了一種能夠補(bǔ)償輸入波形的通道響應(yīng)特性的信號(hào)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括輸入規(guī)格(specification)、濾波器建立器以及濾波器。輸入規(guī)格用來規(guī)定濾波器的設(shè)計(jì)，并包括規(guī)定用來獲取輸入波形的通道的響應(yīng)特性的通道響應(yīng)特性，以及用來規(guī)定希望的頻率響應(yīng)和與該希望的頻率響應(yīng)的一致程度的用戶規(guī)格。濾波器建立器為濾波器生成系數(shù)并輸出最終的性能規(guī)格。濾波器具有補(bǔ)償濾波器發(fā)生器，用于根據(jù)通道響應(yīng)特性的倒數(shù)(inverse)生成對(duì)應(yīng)于補(bǔ)償響應(yīng)的系數(shù)，以及響應(yīng)濾波器發(fā)生器，用于根據(jù)用戶規(guī)格生成對(duì)應(yīng)于理想響應(yīng)與降噪響應(yīng)的組合的系數(shù)。濾波器過濾輸入波形并輸出具有希望頻率響應(yīng)的總響應(yīng)波形。該濾波器包括用于存儲(chǔ)濾波器建立器所生成的系數(shù)的濾波器系數(shù)高速緩存；用于按照存儲(chǔ)在濾波器系數(shù)高速緩存內(nèi)的對(duì)應(yīng)于補(bǔ)償響應(yīng)的系數(shù)來過濾輸入波形的補(bǔ)償濾波器部分；以及具有用于過濾從所述補(bǔ)償濾波器部分輸出的補(bǔ)償波形的響應(yīng)過濾級(jí)和降噪級(jí)的響應(yīng)濾波器部分，所述補(bǔ)償濾波器部分輸出總響應(yīng)波形。響應(yīng)濾波器部分使用存儲(chǔ)在濾波器系數(shù)高速緩存內(nèi)的對(duì)應(yīng)于理想響應(yīng)與降噪響應(yīng)的組合的系數(shù)進(jìn)行濾波。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，可以將濾波器實(shí)現(xiàn)為無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器或有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。
在本發(fā)明的又一個(gè)方面，可以根據(jù)一參考信號(hào)和由通道獲取的參考信號(hào)來預(yù)先確定通道響應(yīng)特性。
在本發(fā)明的還一個(gè)方面，用戶規(guī)格可以包括帶寬、響應(yīng)優(yōu)化、補(bǔ)償一致以及濾波器實(shí)現(xiàn)類型。響應(yīng)優(yōu)化可以是利用Besselworth(貝塞耳沃思)濾波器實(shí)現(xiàn)的脈沖響應(yīng)優(yōu)化、使用Butterworth(巴特沃思)濾波器實(shí)現(xiàn)的噪聲性能優(yōu)化或是使用Butterworth濾波器實(shí)現(xiàn)的平坦度優(yōu)化。濾波器實(shí)現(xiàn)類型可以是有限脈沖響應(yīng)(FIR)或無限脈沖響應(yīng)(IIR)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種過濾輸入的數(shù)字波形的信號(hào)處理元件。該元件包括濾波器建立器、無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器、有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器以及輸出選擇器開關(guān)。濾波器建立器用于根據(jù)通道頻率響應(yīng)和用戶響應(yīng)特性生成濾波器系數(shù)。根據(jù)響應(yīng)輸入和校正輸入來確定通道頻率響應(yīng)。無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器具有用于該輸入數(shù)字波形的IIR輸入以及連到濾波器建立器的IIR系數(shù)輸入。IIR濾波器根據(jù)由濾波器建立器生成的濾波器系數(shù)，從該輸入數(shù)字波形產(chǎn)生IIR過濾波形。有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器具有用于該輸入數(shù)字波形的FIR輸入以及連到濾波器建立器的FIR系數(shù)輸入。FIR濾波器根據(jù)由濾波器建立器生成的濾波器系數(shù)，從該輸入數(shù)字波形產(chǎn)生FIR過濾波形。輸出選擇器開關(guān)選擇IIR過濾波形或FIR過濾波形以供輸出。
在該實(shí)施例中，濾波器建立器檢測(cè)如下輸入數(shù)字波形的采樣率的變化，該變化會(huì)要求濾波器系數(shù)被改變或重新生成。濾波器建立器根據(jù)輸出選擇器開關(guān)而為FIR濾波器或IIR濾波器生成濾波器系數(shù)。濾波器建立器具有通道、補(bǔ)償、整形器以及降噪輸出，用來評(píng)估濾波性能。
在該實(shí)施例的另一方面，響應(yīng)輸入是一已知輸入響應(yīng)，并且所述校正輸入是一由輸入通道所獲得的測(cè)量輸入響應(yīng)。用戶響應(yīng)特性用于生成相應(yīng)于該濾波器的任意響應(yīng)部分的濾波器系數(shù)。用戶響應(yīng)特性包括帶寬、響應(yīng)優(yōu)化、補(bǔ)償一致以及濾波器實(shí)現(xiàn)類型。響應(yīng)優(yōu)化可以是利用Besselworth濾波器實(shí)現(xiàn)的脈沖響應(yīng)優(yōu)化，利用Butterworth濾波器實(shí)現(xiàn)的噪聲性能優(yōu)化，或利用Butterworth濾波器實(shí)現(xiàn)的平坦度優(yōu)化。濾波器實(shí)現(xiàn)類型可以是FIR或IIR。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種過濾輸入的數(shù)字波形以補(bǔ)償采集通道的響應(yīng)特性的方法。該方法首先根據(jù)輸入的通道響應(yīng)，通過預(yù)翹曲(pre-warp)輸入的通道響應(yīng)來生成一濾波器的補(bǔ)償部分，設(shè)計(jì)一模擬濾波器，該模擬濾波器通過作出初始濾波推測(cè)來模擬該預(yù)翹曲的輸入通道響應(yīng)，并迭代初始濾波推測(cè)的系數(shù)以最小化均方差，反轉(zhuǎn)該模擬濾波器，以及使用雙線性變換來數(shù)字化該反轉(zhuǎn)的模擬濾波器以產(chǎn)生該濾波器的補(bǔ)償部分。之后，該方法根據(jù)輸入的用戶規(guī)格生成該濾波器的任意響應(yīng)部分。最后，該方法使用該濾波器的補(bǔ)償部分以及用該濾波器的任意響應(yīng)部分來過濾輸入的數(shù)字波形，從而產(chǎn)生具有期望響應(yīng)特性的過濾的數(shù)字波形。
按照該實(shí)施例，濾波器的任意響應(yīng)部分由整形器和降噪器組成。對(duì)初始濾波推測(cè)的系數(shù)進(jìn)行迭代，直到均方差小于輸入的用戶規(guī)格內(nèi)規(guī)定的補(bǔ)償一致。
在該實(shí)施例的另一個(gè)方面，可以將該濾波器實(shí)現(xiàn)為無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器或有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。
在該實(shí)施例的還一個(gè)方面，可以根據(jù)一參考信號(hào)和由通道獲取的參考信號(hào)來預(yù)先確定通道頻率響應(yīng)特性。
在該實(shí)施例的又一個(gè)方面，用戶規(guī)格可以包括帶寬、響應(yīng)優(yōu)化、補(bǔ)償一致以及濾波器實(shí)現(xiàn)類型。響應(yīng)優(yōu)化可以是利用Besselworth濾波器實(shí)現(xiàn)的脈沖響應(yīng)優(yōu)化，利用Butterworth濾波器實(shí)現(xiàn)的噪聲性能優(yōu)化，或利用Butterworth濾波器實(shí)現(xiàn)的平坦度優(yōu)化。濾波器實(shí)現(xiàn)類型可以是有限脈沖響應(yīng)(FIR)或無限脈沖響應(yīng)(IIR)。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將是有幾分顯而易見的，并且將從詳細(xì)說明和附圖中變得有幾分明白。
附圖的簡(jiǎn)要說明為了更完全地理解本發(fā)明，參考以下描述及附圖，這些附圖中

圖1表示按照本發(fā)明的頻率響應(yīng)補(bǔ)償器及任意響應(yīng)發(fā)生器系統(tǒng)；圖2說明通道的頻率響應(yīng)以及補(bǔ)償和響應(yīng)生成系統(tǒng)；圖3表示在一處理web內(nèi)的按照本發(fā)明的頻率響應(yīng)補(bǔ)償器及任意響應(yīng)發(fā)生器系統(tǒng)；圖4表示圖3所示部件33的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖5表示一獲取到的時(shí)域參考信號(hào)以及從中計(jì)算出的通道頻率響應(yīng)；圖6表示一預(yù)翹曲通道頻率響應(yīng)；圖7表示在近似圖6所示的響應(yīng)上的對(duì)于初始濾波推測(cè)的濾波響應(yīng)；圖8表示對(duì)于圖7的初始濾波推測(cè)的極點(diǎn)和零點(diǎn)位置；圖9表示模擬圖6所示的響應(yīng)的具有可變一致程度的數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)；圖10是圖9中的頻帶的放大圖，其中強(qiáng)制一致；圖11表示補(bǔ)償圖6所示的響應(yīng)的具有可變一致程度的數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)；圖12是圖11中的頻帶的放大圖，其中強(qiáng)制一致；
圖13表示圖12中的濾波器的補(bǔ)償濾波誤差；圖14表示作為濾波級(jí)數(shù)的函數(shù)的補(bǔ)償濾波誤差；圖15表示用于指定濾波器的配置用戶界面；圖16表示用于指定濾波器的高級(jí)用戶界面；圖17是設(shè)計(jì)Besselworth濾波器的過程的流程圖；圖18表示Besselworth濾波器的頻率響應(yīng)；圖19表示按照本發(fā)明的用于DSO的校準(zhǔn)布置；以及圖20表示按照本發(fā)明的一示例輸出性能規(guī)格。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明將參照附圖描述按照本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例。
本發(fā)明是一種具有一數(shù)字頻率響應(yīng)補(bǔ)償器和一任意響應(yīng)發(fā)生器的信號(hào)處理系統(tǒng)。本發(fā)明包括由位于DSO的信號(hào)通道內(nèi)的信號(hào)處理元件在ADC與數(shù)字化波形的任何下游處理之間執(zhí)行的濾波操作。在讀出期間和/或讀出后，并在顯示或波形的進(jìn)一步處理之前執(zhí)行濾波操作。DSO一般具有用于處理獲取的波形以便分析或顯示的高性能中央處理單元(CPU)。按照本發(fā)明的數(shù)字濾波操作可以用DSO內(nèi)的該CPU上的軟件來實(shí)現(xiàn)。
數(shù)字濾波操作的目的是為了改變DSO的頻率響應(yīng)。該濾波器被設(shè)計(jì)成使得通過調(diào)整其濾波特性，DSO系統(tǒng)總體(包括通道輸入、數(shù)字化元件以及本發(fā)明)具有特定的規(guī)定頻率響應(yīng)。換言之，數(shù)字濾波器不僅過濾頻率響應(yīng)，而且還使整個(gè)系統(tǒng)具有規(guī)定的頻率響應(yīng)。多數(shù)濾波器被簡(jiǎn)單地設(shè)計(jì)成對(duì)輸入到該濾波器的信號(hào)具有特定的作用，但是并不提供特定的總系統(tǒng)響應(yīng)。
圖2說明使用按照本發(fā)明的補(bǔ)償和響應(yīng)生成系統(tǒng)處理DSO通道的頻率響應(yīng)的步驟。輸入響應(yīng)曲線圖17表示典型輸入通道的頻率響應(yīng)。注意，該通道不具有平坦的頻率響應(yīng)。用理想的響應(yīng)曲線圖20表示典型的期望頻率響應(yīng)。不過，用戶也許想指定其它的頻率響應(yīng)。
本發(fā)明利用18示出的數(shù)字濾波器把響應(yīng)曲線圖17變換成總響應(yīng)曲線圖16。注意，該響應(yīng)不是確切的理想響應(yīng)20，但是它是給定通道硬件帶寬下可能的最佳響應(yīng)。數(shù)字濾波器18由三個(gè)內(nèi)部濾波級(jí)組成補(bǔ)償濾波器19、理想響應(yīng)濾波器20以及截止(cutoff)濾波器21。
圖2還通過示出在每個(gè)連續(xù)濾波級(jí)上的系統(tǒng)總響應(yīng)來表示出這些濾波級(jí)中的每一級(jí)對(duì)信號(hào)的影響。通過簡(jiǎn)單地在每一級(jí)上附加頻率響應(yīng)來表示出每個(gè)濾波級(jí)的影響?；叵朐嫉南到y(tǒng)響應(yīng)是用通道頻率響應(yīng)17、22來表示的。通道響應(yīng)22首先由補(bǔ)償級(jí)23進(jìn)行處理，產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)耐ǖ理憫?yīng)27，通道響應(yīng)27基本上是平坦的。補(bǔ)償濾波級(jí)23是通道響應(yīng)22的反(opposite)/倒數(shù)(inverse)。注意，幾個(gè)曲線圖(例如通道響應(yīng)22)在曲線圖的右側(cè)都具有陰影部分(25)。該陰影表示在那個(gè)地方響應(yīng)被如此衰減以致確切的響應(yīng)是未知的。之后，補(bǔ)償響應(yīng)28通過理想響應(yīng)濾波級(jí)30而產(chǎn)生輸出響應(yīng)29。然而，注意，該輸出響應(yīng)仍然具有陰影區(qū)域內(nèi)的未知內(nèi)容。通過用截止級(jí)31進(jìn)行的處理來消除此不確定。截止產(chǎn)生出已知的總響應(yīng)32。
此類型發(fā)明上的以前的嘗試已經(jīng)部分失敗，這是由于在實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償濾波器部分存在困難。補(bǔ)償濾波器的設(shè)計(jì)較難，因?yàn)樗诟叨瓤勺兊耐ǖ理憫?yīng)。
盡管最終的濾波器是作為一個(gè)整體實(shí)現(xiàn)的而不考慮每個(gè)級(jí)的作用，但是濾波器的設(shè)計(jì)要分成兩步。這是因?yàn)轫憫?yīng)濾波器與截止濾波器被一起設(shè)計(jì)。該兩步法簡(jiǎn)化了濾波器的設(shè)計(jì)并減少了操作期間的濾波計(jì)算時(shí)間。這是因?yàn)榧偃缤ǖ李l率響應(yīng)改變，那么只有補(bǔ)償濾波器部分需要重建。類似地，如果用戶改變響應(yīng)規(guī)格，那么只有響應(yīng)部分需要重建。換言之，補(bǔ)償及響應(yīng)濾波器設(shè)計(jì)被分離。通過補(bǔ)償濾波器的輸出被設(shè)計(jì)成生成固定的輸出頻率響應(yīng)規(guī)格(即平坦響應(yīng))的事實(shí)論證了此分離。因此，通道頻率響應(yīng)確定了該濾波器部分的設(shè)計(jì)。響應(yīng)濾波器部分假設(shè)其輸入響應(yīng)是平坦的；因而僅響應(yīng)輸出規(guī)格會(huì)影響設(shè)計(jì)。
圖1表示按照本發(fā)明的頻率響應(yīng)補(bǔ)償器和任意響應(yīng)發(fā)生器系統(tǒng)1。注意，濾波器4由先前論述的三個(gè)濾波級(jí)組成。波形在輸入2上輸入到系統(tǒng)并經(jīng)過上述濾波級(jí)補(bǔ)償5、響應(yīng)6以及降噪聲7(或截止)。將響應(yīng)6和降噪聲7組合在一起作為響應(yīng)濾波器部分8。將濾波器細(xì)節(jié)表示為無限脈沖響應(yīng)(IIR)雙象限部分，這是優(yōu)選的，但不要求實(shí)現(xiàn)。
濾波器4包含濾波器系數(shù)高速緩存9，高速緩存9含有定義濾波器的系數(shù)。由濾波器系數(shù)建立器(或?yàn)V波器建立器)10提供濾波器系數(shù)。濾波器建立器10分成兩部分補(bǔ)償濾波器發(fā)生器11和響應(yīng)濾波器發(fā)生器12。補(bǔ)償濾波器發(fā)生器11生成用于圖2內(nèi)的補(bǔ)償響應(yīng)的濾波器系數(shù)。響應(yīng)濾波器發(fā)生器12生成用于理想響應(yīng)20與降噪聲(或截止)響應(yīng)21的組合的濾波器系數(shù)，如圖2所示。
濾波器建立器的輸入規(guī)格由兩部分組成通道響應(yīng)特性13和響應(yīng)與補(bǔ)償規(guī)格14。通道響應(yīng)規(guī)格13基于輸入通道的響應(yīng)，而響應(yīng)與補(bǔ)償規(guī)格14是由用戶規(guī)定。響應(yīng)與補(bǔ)償規(guī)格14規(guī)定所期望的響應(yīng)以及與該響應(yīng)的期望的一致程度。通道響應(yīng)13和用戶規(guī)格14完全規(guī)定了期望的系統(tǒng)性能。通道響應(yīng)可以通過出廠校準(zhǔn)來確定，或者是采用參考標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。在動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)的情形下，該參考標(biāo)準(zhǔn)可以是內(nèi)部提供的，或是該單元外部的。將響應(yīng)與補(bǔ)償規(guī)格14分成等級(jí)以允許對(duì)期望響應(yīng)的緊密控制，同時(shí)允許對(duì)該系統(tǒng)的簡(jiǎn)便控制。
一致程度允許用戶細(xì)微地調(diào)整該系統(tǒng)。如果期望響應(yīng)規(guī)格是外來的，或者如果期望的一致程度非常高，那么將導(dǎo)致巨大的、復(fù)雜數(shù)字濾波器。這樣的濾波器需要大量的處理時(shí)間，這會(huì)降低儀器的更新速率。因此，一致程度應(yīng)當(dāng)與對(duì)儀器更新速率的影響相平衡。
補(bǔ)償濾波器發(fā)生器11建立濾波器的補(bǔ)償部分。如先前論述的，該部分實(shí)際上是通道響應(yīng)的倒數(shù)。該部分設(shè)計(jì)上的主要困難在于通道響應(yīng)可能有些隨機(jī)，并且該規(guī)格會(huì)需要表明整個(gè)通道頻率響應(yīng)。這就導(dǎo)致濾波器設(shè)計(jì)涉及了輸入規(guī)格與濾波器的最終輸出響應(yīng)之間的最小方差(squares error)(L2)。遺憾的是，當(dāng)表明為L(zhǎng)2最小化時(shí)，產(chǎn)生了一組非線性方程式，它們必須使用非線性方程式解決方法來解決。方程式是非線性的這一事實(shí)意味著不保證L2將被最小化—只是將找到局部最小化。這雖然能夠在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下得到處理，但是在多數(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中系統(tǒng)失敗是不被容許的。此外，該儀器不具有用來計(jì)算濾波的不確定時(shí)間量。因此，必須采取措施來最大化濾波器設(shè)計(jì)的成功機(jī)會(huì)，以及按快速方式來計(jì)算濾波器。
響應(yīng)濾波器發(fā)生器12翻譯(translate)用戶規(guī)格14并建立響應(yīng)濾波器。響應(yīng)濾波器通常是一般與IIR濾波器設(shè)計(jì)(例如Butterworth、Bessel、倒數(shù)Chebyshev(切比雪夫))兼容的濾波器類型的組合。也可以使用其它濾波器類型。
下面的優(yōu)選實(shí)施例描述解釋了本發(fā)明如何處理該濾波器建立問題。一旦已經(jīng)建立了濾波器部分，濾波器就被級(jí)聯(lián)(cascade)并能夠不斷地過濾輸入波形，提供如指定的總系統(tǒng)響應(yīng)。由于包含在補(bǔ)償濾波器部分的設(shè)計(jì)中的不確定性，因此用戶應(yīng)當(dāng)具有檢查最終的總系統(tǒng)性能的能力。出于這一原因，作為給用戶的反饋而提供了基于所設(shè)計(jì)的濾波器的一組最終性能規(guī)格15。
已經(jīng)在用于LeCroy DSO的新的軟件開發(fā)平臺(tái)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。本發(fā)明所使用的軟件平臺(tái)的主要特征是“流式體系結(jié)構(gòu)”和“處理web”-二者都包括一個(gè)管理處理對(duì)象的互連以及通過這些對(duì)象的數(shù)據(jù)流動(dòng)的系統(tǒng)。參見申請(qǐng)日為2001年11月16日的序號(hào)為No.09/988,120的美國申請(qǐng)，以及申請(qǐng)日為2001年11月16日的序號(hào)為No.09/988,420的美國申請(qǐng)，將它們?cè)诖艘胱鳛閰⒖?。該軟件?nèi)的各個(gè)處理對(duì)象，包括本發(fā)明，都被實(shí)現(xiàn)為ATL COM對(duì)象。
圖3表示按照集成到軟件處理web內(nèi)的本發(fā)明的頻率響應(yīng)補(bǔ)償器與任意響應(yīng)發(fā)生器系統(tǒng)。注意，處理web的操作可以不直接與DSO用戶交互，而是簡(jiǎn)單地提供基礎(chǔ)對(duì)象連通性。換言之，圖3表示在DSO內(nèi)的處理對(duì)象連通性，如經(jīng)由內(nèi)部DSO軟件所建立的。
圖3中，在一示例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)示出按照本發(fā)明的濾波器部件33。濾波器部件33具有三個(gè)輸入(Input 34、Resp 35及Corr 36)和五個(gè)輸出(Output 37、Chan 38、Comp 39、Shape 40及Noise 41)。所示出的輸入34連到采集系統(tǒng)部件42的通道1的輸出43上。輸出管腳43是示波器的數(shù)字化硬件的通道輸出。部件42不斷地獲取輸入34的波形。在此布局中，部件輸出37提供已被數(shù)字濾波以符合所提供的規(guī)格的補(bǔ)償波形輸出。輸出37連到再現(xiàn)器44上，再現(xiàn)器44在示波器屏幕上繪出波形。響應(yīng)輸入35和校正輸入36提供用來確定通道響應(yīng)的濾波規(guī)格。響應(yīng)輸入35連到波形輸入器部件45上。在此情形下，波形輸入器正從磁盤讀取先前從同一通道獲取的一階躍響應(yīng)。校正輸入36連到另一個(gè)波形輸入器部件46上，波形輸入器部件46正讀取先前獲取的階躍(step)響應(yīng)的實(shí)際頻率含量。Resp35與Corr 36的輸入組合給濾波器部件33提供了用來確定通道頻率響應(yīng)的足夠信息。通過圖15和圖16(稍后描述)所示的對(duì)話框來提供濾波規(guī)格的其它部分。Chan 38、Comp 39、Shape 40及Noise 41濾波器部件輸出提供頻率響應(yīng)波形，這些頻率響應(yīng)波形表示系統(tǒng)的性能。通道響應(yīng)38輸出由Resp 35與Corr 36輸入確定的通道的頻率響應(yīng)。補(bǔ)償響應(yīng)39提供數(shù)字濾波器的補(bǔ)償頻率響應(yīng)，該數(shù)字濾波器被設(shè)計(jì)成對(duì)抗該通道頻率響應(yīng)。整形器40和降噪器41輸出兩個(gè)濾波器部分的頻率響應(yīng)，該兩個(gè)濾波器部分一起提供由用戶在圖15和圖16所示的對(duì)話框內(nèi)規(guī)定的響應(yīng)特性。數(shù)字濾波器的整形器部分專門被設(shè)計(jì)成匹配規(guī)定的頻率響應(yīng)特性。將降噪器部分被設(shè)計(jì)成提供除感興趣的頻率外的輸入波形的急劇衰減。Chan 38、Comp 39、Shape 40及Noise 41濾波器頻率響應(yīng)輸出按分貝提供并能夠代數(shù)相加以便檢查系統(tǒng)性能，如下表1所示。
表1圖3中，所示出的四個(gè)頻率響應(yīng)輸出(38-41)連到加法器部件47、48和49上。使用再現(xiàn)器50和52來顯示兩個(gè)期望的頻率響應(yīng)圖，用部件51和53來縮放它們。再現(xiàn)器50顯示通道頻率響應(yīng)，而再現(xiàn)器52顯示總的系統(tǒng)頻率響應(yīng)，即Chan 38、Comp 39、Shape 40及Noise 41輸出的總和。
圖4示出濾波器部件33的詳細(xì)視圖。部件33實(shí)際上是數(shù)個(gè)部件的組合。將這些內(nèi)部部件中的每個(gè)部件也都實(shí)現(xiàn)為分離的ATL COM對(duì)象。兩個(gè)頂部部件(IIR濾波器54和有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器55)是實(shí)際的濾波器元件，底部的較大部件是濾波器建立器56。濾波器輸入57和58均直接連到輸入管腳59上，數(shù)字化硬件的DSO波形從該管腳輸入。同樣，濾波器輸出60和61均(通過開關(guān)79)連到輸出管腳62上。開關(guān)79的設(shè)置或是直接由用戶確定，或是通過在濾波器建立期間執(zhí)行的優(yōu)化來確定。
已在Intel PentiumTM處理器上使用Intel Performance Library實(shí)現(xiàn)了這些濾波器，Intel Performance Library是含有為該處理器專門優(yōu)化的雙象限(biquad)IIR和FIR濾波器代碼的一組動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL)。參見Intel Signal Processing Library ReferenceMannul，No.630508-012文件，英特爾公司，2000年，第八章。能夠利用Intel庫來實(shí)現(xiàn)這些濾波器的事實(shí)僅僅在于一個(gè)可能的實(shí)施例，但是這對(duì)本發(fā)明來說不是必須的?？梢圆捎闷渌魏魏线m的等同實(shí)現(xiàn)。(PentiumTM和Intel InsideTM都是英特爾公司的商標(biāo))Coefs輸入63和64連到濾波器建立器56的Coef輸出管腳65。根據(jù)如輸出開關(guān)62指示的濾波器類型來生成濾波器的系數(shù)。若選擇FIR濾波器55，則將這些系數(shù)按a0、a1、a2、a3、...的一串?dāng)?shù)字發(fā)送，總濾波器響應(yīng)為H(z)=Σkak·z-k]]>方程式1若選擇IIR濾波器54，則將這些系數(shù)按六組發(fā)送，每組表示一雙象限部分。將數(shù)字列按a0，0、a1，0、a2，0、b0，0、b1，0、b2，0、a0，1、a1，1、a2，1、b0，1、b1，1、b2，1、...發(fā)送。每個(gè)部分的傳遞函數(shù)表示為Hs(z)=a0,s+a1,s·z-1+a2,s·z-2b0,s+b1,s·z-1+b2,s·z-2]]>方程式2其中一直將b0，s設(shè)置成1.0IIR濾波器的總濾波器響應(yīng)是H(z)=IIsHs(z)]]>方程式3輸入管腳59還連到濾波器建立器輸入66上，用于檢測(cè)輸入波形采樣率的變化，該變化會(huì)需要重建數(shù)字濾波器。resp 67和corr 68輸入連到濾波器建立器resp 69和corr 70輸入上。濾波器建立器的四個(gè)頻率響應(yīng)輸出75-78直接連到綜合系統(tǒng)輸出71-74上。
濾波器建立器56需要兩組規(guī)格(通道頻率響應(yīng)和用戶響應(yīng)規(guī)格)來產(chǎn)生輸出參數(shù)。通道頻率響應(yīng)用來建立濾波器的補(bǔ)償部分。用戶響應(yīng)規(guī)格用來建立濾波器的任意響應(yīng)部分。
從到濾波器建立器56的響應(yīng)69和校正70輸入管腳計(jì)算出通道頻率響應(yīng)。響應(yīng)是對(duì)于通道的已知輸入激勵(lì)的測(cè)量響應(yīng)。校正是實(shí)際的已知頻率響應(yīng)或該輸入激勵(lì)的頻率含量。如同所有測(cè)量?jī)x器的校準(zhǔn)一樣，信號(hào)源必須可溯源到一已知的標(biāo)準(zhǔn)。因此，知道了信號(hào)源波形的頻率含量(通過利用另一個(gè)校準(zhǔn)儀器測(cè)量而得知)，以及知道了該儀器對(duì)此波形的響應(yīng)(具體地，是該處理元件被設(shè)置于其數(shù)據(jù)流內(nèi)的那個(gè)DSO的通道響應(yīng))，就可以確定該通道的頻率響應(yīng)。如果Hc表示通道的未知頻率響應(yīng)，Hs表示校準(zhǔn)波形的已知頻率含量，Hm表示由未補(bǔ)償DSO測(cè)量的示波器通道的頻率含量，則Hm＝Hs·Hc方程式4因而Hc=HmHs]]>方程式5因此，確定示波器通道響應(yīng)的一種方法是采用具有頻率含量Hs的已知激勵(lì)，把它加到DSO通道的輸入上，用數(shù)字化儀和采集系統(tǒng)來獲取它，測(cè)量其頻率含量Hm并使用方程式5來確定通道頻率響應(yīng)Hc。
輸入管腳resp 69和corr 70是多態(tài)的，意指它們表示相同的接口，但是它們的行為基于輸入而不同。即，每個(gè)輸入管腳都能夠接受時(shí)域或頻域波形。因而該系統(tǒng)能夠接收下列四種格式的通道頻率響應(yīng)規(guī)格
A配有已知時(shí)域響應(yīng)的頻率掃描由于很少知道掃描正弦波的時(shí)域響應(yīng)，因此該組合幾乎從未使用過。
B配有已知頻率響應(yīng)的頻率掃描該組合可能是最常見的。容易找到供給射頻(RF)正弦波的精密儀器(例如惠普制造的HP8648B 2GHz信號(hào)發(fā)生器)。此外，利用RF功率計(jì)或足夠精確的頻譜分析儀容易測(cè)量輸送給DSO的實(shí)際正弦波的頻率含量。而且，能夠利用網(wǎng)絡(luò)分析儀來測(cè)量任何用來輸送正弦波的電纜的頻率響應(yīng)特性。該組合的一個(gè)缺陷是，它需要較長(zhǎng)的時(shí)間來掃描正弦波，這是由于所感興趣的每個(gè)頻率都必須輸送給DSO，并且必須用各個(gè)頻率點(diǎn)上的信號(hào)的幅度和相位來構(gòu)成測(cè)量。另一個(gè)缺陷是，難于準(zhǔn)確地得知正弦波的相位。有時(shí)候，能夠利用發(fā)生器發(fā)出的特定觸發(fā)輸出來克服這一困難。
C配有已知頻率響應(yīng)的時(shí)域波形這是另一個(gè)常見的組合。對(duì)于使用該組合的信號(hào)源的主要要求是它必須具有在感興趣的頻率上的足夠功率。兩個(gè)常見輸入是階躍和脈沖函數(shù)。盡管不能容易地生成極好的階躍和脈沖，但是有可能知道波形的頻率含量。最簡(jiǎn)單的方式是首先通過用DSO獲取時(shí)域波形來校準(zhǔn)發(fā)生器，然后使用在組合B內(nèi)披露的方法來測(cè)量通道的頻率響應(yīng)。從頻率掃描減去掃描發(fā)生器的頻率含量，加上時(shí)域信號(hào)源波形能夠容易地將時(shí)域信號(hào)源波形的頻率含量計(jì)算出來作為測(cè)量響應(yīng)。使用快速傅立葉變換(FFT)或線性調(diào)頻Z變換(CZT)能夠容易地計(jì)算出時(shí)域信號(hào)源波形的測(cè)量頻率響應(yīng)。
雖然時(shí)域發(fā)生器的校準(zhǔn)具有與組合B中所描述的相同的缺陷，但是不必頻繁地執(zhí)行此校準(zhǔn)(只是足夠經(jīng)常地進(jìn)行時(shí)域信號(hào)源的校準(zhǔn)以便保持有效)。該組合還存在的另外的缺陷在于難于生成其頻率含量不隨幅度而變化的時(shí)域波形。由于DSO頻率響應(yīng)將在其各種增益范圍上變化，因此最好是有一個(gè)能夠容易地用在任何可能的增益設(shè)置上的信號(hào)源。該方法的長(zhǎng)處是速度及容易進(jìn)行測(cè)量。只需輸入校準(zhǔn)時(shí)域波形，觸發(fā)該波形，以及對(duì)足夠的采集求平均值以便充分地降低噪聲。常常能夠以少于一秒的時(shí)間來執(zhí)行這一處理。
D配有已知時(shí)域響應(yīng)的時(shí)域波形這一組合不常使用。它具有與組合C相同的益處，那就是一旦被校準(zhǔn)，就能夠快速執(zhí)行時(shí)域波形的測(cè)量。問題在于信號(hào)源的實(shí)際時(shí)域性能通常是不能直接確定的。換言之，將從頻率響應(yīng)測(cè)量推斷它。注意，倘若在時(shí)域信號(hào)源的校準(zhǔn)中使用采用本發(fā)明的DSO，那么就會(huì)使用該組合。
通過檢查其波形描述符而確定加到輸入resp 69和corr 70上的波形類型。使用標(biāo)準(zhǔn)線性調(diào)頻Z變換(CZT)來把時(shí)域波形變換成頻率響應(yīng)。參見M.T.Jong所著的Methods of Discrete Signal AndSystems Analysis，McGraw-Hill公司，1982，第297-301頁，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。使用CZT是因?yàn)樗试S在響應(yīng)內(nèi)精確地設(shè)置頻率點(diǎn)的數(shù)目而不管采樣率。許多改進(jìn)的快速傅立葉變換(FFT)算法也提供了這一能力，但是CZT簡(jiǎn)單，并且只需要基數(shù)2的FFT而不管輸入信號(hào)內(nèi)的點(diǎn)數(shù)。當(dāng)在濾波器建立器內(nèi)頻率點(diǎn)的數(shù)目是可設(shè)置時(shí)，50個(gè)點(diǎn)(從0Hz到最大補(bǔ)償頻率)能很好地工作。最大補(bǔ)償頻率是我們將不再試圖在其上消除通道頻率響應(yīng)的影響的那個(gè)頻率。通常，這是在其上通道的幅度響應(yīng)接近噪聲平臺(tái)的那個(gè)頻率。該頻率通常是采用本發(fā)明的儀器的最大可達(dá)帶寬。
盡管具有固定數(shù)目的點(diǎn)(從0Hz到最大補(bǔ)償頻率)，但是有時(shí)候也將CZT計(jì)算到奈奎斯特頻限。有時(shí)候察看在感興趣的頻率之外的補(bǔ)償部分的性能是有用的。
一旦已經(jīng)把到輸入resp 69和corr 70的輸入上的波形變換成頻率響應(yīng)，就已能確定Hs和Hm了。一般將頻率響應(yīng)表示為幅度(以分貝為單位)和相位(以度為單位)。如果需要，則使用C樣條內(nèi)插來重新采樣響應(yīng)。這里，通過減去幅度和相位來計(jì)算Hc。Hc構(gòu)成設(shè)計(jì)補(bǔ)償濾波器部分的基礎(chǔ)。
圖5示出計(jì)算出的Hc的一個(gè)例子。用來確定Hm的信號(hào)源波形是由階躍信號(hào)發(fā)生器提供的階躍80。該階躍已由一DSO通道獲得。為了降低噪聲和增大分辨率(水平及垂直)，用DSO重復(fù)地平均所獲得的階躍。理想階躍的脈沖響應(yīng)為δ(t)=ddtu(t)]]>方程式6因而頻率含量是D(s)=1sU(s)]]>方程式7
通過用一平坦頻率響應(yīng)得到通過一通道而獲得的階躍的導(dǎo)數(shù)，以及應(yīng)用CZT就能夠容易地確定階躍(Hs)的頻率含量。圖5表示方程式5的應(yīng)用結(jié)果。描述框82顯示階躍80的幅度約為250mV，以及該波形的持續(xù)時(shí)間是20ns。通道的測(cè)得頻率響應(yīng)81按每水平刻度0.5GHz、每垂直刻度1dB繪制，如框83內(nèi)所表示的。如所示，該通道頻率響應(yīng)不平坦。
根據(jù)該通道響應(yīng)設(shè)計(jì)補(bǔ)償濾波器部分以抵消響應(yīng)與0dB的偏差—實(shí)際上，該濾波器提供了通道響應(yīng)的確切的倒數(shù)。首先設(shè)計(jì)盡可能接近地模擬該通道響應(yīng)的模擬濾波器，該濾波器被反轉(zhuǎn)以提供倒數(shù)響應(yīng)，然后被用雙線性變換轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波。雙線性變換對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的那些技術(shù)人員來說是公知的，但是在下面仍然描述一些細(xì)節(jié)。
雙線性變換用來通過直接代換拉普拉斯變量s而把模擬濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器。采用模擬濾波器傳遞函數(shù)H(s)=Σn=0Nan·snΣm=0Mbm·sm]]>方程式8執(zhí)行下面的代換s→2·fs·1-z-11+z-1]]>方程式9以及代數(shù)操作結(jié)果方程式以使之處于下面的形式H(z)=Σn=0NAn·z-nΣm=0MBm·z-m]]>方程式10通過執(zhí)行此代換，按照方程式10的數(shù)字濾波器將不完全如同方程式8的模擬濾波器一樣執(zhí)行。這是由于方程式9表示的代換建立了模擬與數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)之間的非線性關(guān)系。該非線性關(guān)系稱作翹曲(warping)。具體地，該關(guān)系是fd=Fsπ·tam-1(fa·πFs)]]>方程式11
其中fd是數(shù)字頻率響應(yīng)被估算處的那個(gè)頻率，fa是模擬頻率響應(yīng)被估算處的那個(gè)頻率，F(xiàn)s是數(shù)字系統(tǒng)的采樣率。換言之，使用該變換，在fa處估算的模擬頻率響應(yīng)等于在fd處估算的數(shù)字頻率響應(yīng)。注意x≈tan-1(x)對(duì)于小的x值。 方程式12因此，對(duì)于相對(duì)于Fs的小的fa值，fa≈fd。換言之，對(duì)于相對(duì)于采樣率的低頻率，數(shù)字濾波器的性能與模擬濾波器的性能一致。為此，使用雙極性變換設(shè)計(jì)的濾波器有時(shí)候能夠忽略翹曲影響。然而，在DSO中，帶寬會(huì)正好處于奈奎斯特速率上。因此，不能忽略翹曲影響。
為了計(jì)算翹曲，預(yù)先使通道頻率響應(yīng)翹曲。圖6表示預(yù)翹曲響應(yīng)201。預(yù)翹曲包括改變通道頻率響應(yīng)200的頻率刻度。用新的值取代各頻率來抵消翹曲f→fsπ·tam(π·fds)]]>方程式13注意當(dāng)f接近奈奎斯特速率時(shí)，方程式13趨向于無窮大。即使排除奈奎斯特速率，那些接近奈奎斯特的頻率仍然生成大量預(yù)翹曲頻率。為此，將預(yù)翹曲頻率的大小限定為一固定的乘法系數(shù)(例如50)。是奈奎斯特速率的50倍以上的任何預(yù)翹曲響應(yīng)被丟棄。
建立一個(gè)具有方程式8形式的、匹配預(yù)翹曲響應(yīng)的模擬濾波器。如從圖6所示的預(yù)翹曲響應(yīng)201看出的，預(yù)翹曲影響在奈奎斯特上趨向于無窮大。這意味著即使隨著通道的帶寬被超出，通道的頻率響應(yīng)趨向于具有急劇下降時(shí)，預(yù)翹曲幅度響應(yīng)仍然漸近地變平，接近一固定衰減(即，隨著響應(yīng)趨向于無窮大，預(yù)翹曲響應(yīng)接近水平線)。這意味著模擬濾波器結(jié)構(gòu)的邏輯估算是一個(gè)具有相同數(shù)目的極點(diǎn)和零點(diǎn)的估算。為此，在方程式8表示的模擬濾波器結(jié)構(gòu)中，N＝M。
通過決定N的值(分子與分母多項(xiàng)式中的濾波器系數(shù))，以及對(duì)分子和分母系數(shù)an和bm做一個(gè)初始推測(cè)來建立濾波器。然后，反復(fù)調(diào)整這些系數(shù)直到濾波器的幅度響應(yīng)與指定的預(yù)翹曲通道頻率響應(yīng)之間的均方差被最小化。對(duì)系數(shù)值的合理初始推測(cè)很重要。如果不這樣，L2最小化會(huì)不收斂，或者會(huì)取代絕對(duì)最小值而收斂于一局部最小值。如果該局部最小值遠(yuǎn)離于絕對(duì)最小值，則導(dǎo)致的濾波設(shè)計(jì)會(huì)是沒有用的。一般地，一個(gè)合理推測(cè)將是沒有重疊極點(diǎn)和零點(diǎn)的任何推測(cè)，或是其頻率響應(yīng)接近于通道頻率響應(yīng)的任何推測(cè)。通過在濾波器具有N個(gè)系數(shù)的限制內(nèi)設(shè)想基本平坦的一個(gè)濾波器設(shè)計(jì)來設(shè)計(jì)一合適的推測(cè)。根據(jù)Bode(伯德)曲線近似，一單個(gè)的實(shí)極點(diǎn)或零點(diǎn)在極點(diǎn)位置上有3dB的影響。換言之，在s＝-j·ωp上的一個(gè)極點(diǎn)將提供在f＝ωp/2·π上的3dB的衰減。此外，極點(diǎn)在3dB點(diǎn)上的響應(yīng)內(nèi)建立了一個(gè)拐點(diǎn)。響應(yīng)在此拐點(diǎn)之前基本上是平坦的，而在此拐點(diǎn)后每倍頻程(octave)跌落6dB。在任何方向上跌落一倍頻程對(duì)此近似有約1.0dB的校正。由于極點(diǎn)與零點(diǎn)工作以彼此取消，因此用頻率上較高的零點(diǎn)來抵消極點(diǎn)所建立的6dB/倍頻程的跌落。換言之，后跟零點(diǎn)的極點(diǎn)將建立這樣的響應(yīng)，該響應(yīng)基本上與該極點(diǎn)趨平，在該極點(diǎn)之后以6dB/倍頻程下降，并在或超過零點(diǎn)頻率處基本變平。因而，如果按某種方式提供一極點(diǎn)和零點(diǎn)序列，則有可能建立一基本平坦的響應(yīng)。該序列會(huì)是極點(diǎn)，零點(diǎn)，零點(diǎn)，極點(diǎn)，極點(diǎn)，零點(diǎn)...；或是零點(diǎn)，極點(diǎn)，極點(diǎn)，零點(diǎn)，零點(diǎn)，極點(diǎn)...。
通過檢查Bode近似，應(yīng)該將這些極點(diǎn)和零點(diǎn)與理想平坦度的最大補(bǔ)償頻率隔開一倍頻程。由于對(duì)高階系統(tǒng)來說，這會(huì)引起對(duì)在通道頻率響應(yīng)內(nèi)的第一頻率響應(yīng)點(diǎn)下的多個(gè)極點(diǎn)的廢除壓縮，因此倍增因子—與嚴(yán)格的倍頻程間隔相反—能夠被采用。
可以如下計(jì)算該因子將末端頻率(fend)規(guī)定為預(yù)翹曲通道頻率響應(yīng)內(nèi)的最后的頻點(diǎn)。將起始頻率(fstart)規(guī)定為略高于0Hz(例如預(yù)翹曲通道頻率響應(yīng)內(nèi)的第八個(gè)頻點(diǎn))。將適合在這些頻率之間理想地更換極點(diǎn)與零點(diǎn)的倍增因子(Mspace)是Mspace=(fendfstart)1(2·N-1)]]>方程式14對(duì)于嚴(yán)格的倍頻程間隔，Mspace是2.0。
考慮到該因數(shù)，生成一頻率陣列，按照早先敘述的兩種序列中的一種來把極點(diǎn)和零點(diǎn)放在這些頻率上。用下式描述該頻率陣列n∈0..2·N-1方程式15fn＝fstart·(Mspace)n
一旦已知極點(diǎn)和零點(diǎn)，就能用多項(xiàng)式乘法計(jì)算出具有方程式8形式的分子和分母多項(xiàng)式。
除了是基本平坦外，對(duì)極點(diǎn)和零點(diǎn)位置的這一推測(cè)還具有的另一特性在于使之成為L(zhǎng)2最小化中的好的初始起始點(diǎn)。由于所有極點(diǎn)和零點(diǎn)(除了第一個(gè)和最后一個(gè)外)都是沿S平面內(nèi)的負(fù)實(shí)軸相鄰的，因此它們能夠容易結(jié)對(duì)并在濾波器擬合通道響應(yīng)期間作為復(fù)共軛對(duì)離去。在解決通道頻率響應(yīng)內(nèi)的尖銳波紋方面，極點(diǎn)與零點(diǎn)的復(fù)共軛對(duì)非常有效。由于復(fù)數(shù)極點(diǎn)與零點(diǎn)必須以共軛對(duì)形式出現(xiàn)，因此理想的是一開始就使它們?cè)趯?shí)軸上相互鄰近放置。
圖7表示具有四個(gè)極點(diǎn)和零點(diǎn)的初始濾波推測(cè)的幅度響應(yīng)。圖7示出每個(gè)極點(diǎn)210和零點(diǎn)211的單獨(dú)的響應(yīng)以及對(duì)各個(gè)貢獻(xiàn)求和而構(gòu)成的總幅度響應(yīng)212。所有推測(cè)都將含有波紋并稍微偏離0dB。圖8表示初始推測(cè)模擬濾波器的極點(diǎn)與零點(diǎn)位置。
現(xiàn)在必須調(diào)整該初始濾波推測(cè)的系數(shù)以便最小化在其響應(yīng)與預(yù)翹曲通道響應(yīng)之間的誤差。對(duì)該問題的敘述如下假定預(yù)翹曲通道頻率響應(yīng)含有K個(gè)坐標(biāo)，每個(gè)坐標(biāo)都為(ωk，hk)的形式。ωk和hk分別是以GHz為單位的頻率和第k個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的幅度響應(yīng)(無單位)。求出值an和bm以使得均方差(mse)被最小化。換言之，我們最小化mse=1K·Σk(|H(j·ωk)|-hk)2]]>方程式16當(dāng)濾波器系數(shù)an和bm是使得在當(dāng)濾波幅度響應(yīng)在這些系數(shù)值上被估算時(shí)，對(duì)于所有這些系數(shù)的均方差的偏導(dǎo)數(shù)都為零的這樣的系數(shù)時(shí)，就達(dá)到(局部)最小化。
這是通過求其上梯度為零的那個(gè)點(diǎn)來完成的。這意味著對(duì)于任何系數(shù)，偏導(dǎo)數(shù)都為零∂∂anmse=0]]>以及∂∂bmmse=0]]>這些偏導(dǎo)數(shù)的估算導(dǎo)致∂∂anmse=2K·Σk(|H(j·ωk)|-hk)·∂∂an|H(j·ωk)|]]>方程式17
以及∂∂bmmse=2K·Σk(|H(j·ωk)|-hk)·∂∂bm|H(j·ωk)|]]>方程式18方程式17和18說明為了估算均方差的偏導(dǎo)數(shù)，我們只需要幅度響應(yīng)的解析函數(shù)和對(duì)于幅度響應(yīng)的偏導(dǎo)數(shù)。事實(shí)上，多數(shù)非線性方程式求解器都確切地需要其。幅度響應(yīng)能夠估算為|H(ω)|=α(ω)2+β(ω)2γ(ω)2+δ(ω)2]]>方程式19其中，α(ω)=Σr=0floor(N-12)a2·r·ω2-r·(-1)r]]>方程式20β(ω)=Σi=0floor(N2)-1a2·i+1·ω2·i+1·(-1)i]]>方程式21γ(ω)=Σr=0floor(M-12)b2·r·ω2·r·(-1)r]]>方程式22δ(ω)=Σi=0floor(M2)-1b2·i+1·ω2·i+1·(-1)i]]>方程式23對(duì)于各分子系數(shù)的幅度響應(yīng)的偏導(dǎo)數(shù)是
∂∂an|&EEgr;(ω)|=12·|&EEgr;(ω)|·(γ2+δ2)·(2·α∂∂anα+2·β∂∂anβ)-(α2+β2)(2·γ∂∂anγ+2·δ∂∂anδ)(γ2+δ2)2]]>方程式24或 方程式25幅度響應(yīng)對(duì)每個(gè)分母系數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)是∂∂bm|H(ω)|=12·|H(ω)|·(γ2+δ2)·(2·α∂∂bmα+2·β∂∂bmβ)-(α2+β2)·(2·γ∂∂bmγ+2·δ·∂∂bmδ)(γ2+δ2)2]]>方程式26或 方程式27這里，已知方程式19、方程式25和方程式27，就能夠用任何合理的非線性方程式求解器(例如MathCAD中的genfit函數(shù)或Levenberg-Marquardt算法)來適當(dāng)?shù)厍蠼鉃V波器。
注意，當(dāng)求解方程式時(shí)，對(duì)系數(shù)b0的偏導(dǎo)數(shù)不應(yīng)使用方程式27，而應(yīng)代之以設(shè)置成無窮大(或極大數(shù))。這是因?yàn)閷?shí)際值a0和b0是任意的。a0與b0的比很重要—該比率設(shè)置了系統(tǒng)的直流增益。如果這些系數(shù)之一不固定，那么這兩個(gè)系數(shù)都會(huì)漸漸變得很大或很小。通過把b0的偏導(dǎo)數(shù)設(shè)成無窮大，方程式求解器將不明顯地修改此參數(shù)，并且a0將保持不受約束以設(shè)置a0與b0的比。
已知幅度響應(yīng)函數(shù)和偏導(dǎo)數(shù)，連同在起動(dòng)濾波器系數(shù)時(shí)的初始推測(cè)，就能夠反復(fù)運(yùn)行Levenberg-Marquardt算法。參見Nadim Khalil所著的VLSI Characterization with Technology Computer-AidedDesign-PhD Thesis，Technische Universitt Wien，1995，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。對(duì)于各迭代，調(diào)整這些系數(shù)以減少均方差。Levenberg-Marquardt是兩種常見最小平方最小化方法之間的均衡最陡下降(decent)的一種方法，該方法中在每次迭代使沿著均方差的梯度向量作出小步長(zhǎng)。該最陡下降方法很慢，但保證收斂于一局部最小。另一種方法是Newton-Gauss。Newton-Gauss(牛頓-高斯)收斂是非?？斓?，但會(huì)發(fā)散。Levenberg-Marquardt在每次迭代上測(cè)量其自身的性能。成功的迭代會(huì)使它在隨后的迭代上支持Newton-Gauss。失敗的迭代會(huì)使它在隨后的迭代上支持最陡下降。它所支持的方法取決于值(λ)。
表2表2通過Levenberg-Marquardt算法迭代，其中g(shù)是一系數(shù)向量使得n∈0..Ngn＝an方程式28gn+N+1＝bn將均方差mse0初始化為初始推測(cè)濾波器響應(yīng)與預(yù)翹曲通道響應(yīng)之間的一個(gè)值，將λ初始化為1000。當(dāng)出現(xiàn)下列條件之一時(shí)此方法的迭代完成1.達(dá)到指定的mse；2.λ達(dá)到最大值(例如1e10)。有時(shí)候這表示發(fā)散，但也可以表示收斂；3.λ達(dá)到表示系統(tǒng)已收斂的最小值(例如1e-10)；4.在收斂點(diǎn)上，λ可能在兩個(gè)或三個(gè)值之間波動(dòng)；5.在收斂點(diǎn)上，mse很慢地變化；或6.超出最大數(shù)目的迭代。將最大值設(shè)置成阻止無限地進(jìn)行迭代。
一旦已經(jīng)達(dá)到局部最小值，均方差的檢查就測(cè)試最小化性能。如果它不是足夠低，就隨機(jī)擾動(dòng)系數(shù)以便把系統(tǒng)搖落到該局部最小值外，并以對(duì)收斂于絕對(duì)最小值的希望來繼續(xù)迭代。
這里，分子和分母多項(xiàng)式系數(shù)都已經(jīng)為模擬濾波器求出，如用方程式8描述的。該模擬濾波器接近預(yù)翹曲通道頻率響應(yīng)。然后交換分子與分母來構(gòu)成補(bǔ)償通道響應(yīng)的模擬濾波器。
使用LaGuerre的方法組合來求出每個(gè)多項(xiàng)式的根，后跟Bairstow的方法來細(xì)化(refine)用LaGuerre找到的復(fù)數(shù)根。參見William H.Press等所著的Numerical Recipes in Cthe Art ofScientific Computing-第二版，劍橋大學(xué)出版社，1992，第369-379頁，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。細(xì)化包括這樣的假設(shè)，即如果多項(xiàng)式是實(shí)數(shù)，則復(fù)數(shù)根必須以共軛對(duì)形式出現(xiàn)，它們是共軛對(duì)。如果采用高階多項(xiàng)式，那么這樣的細(xì)化是必需的。
一旦求出根，則合并復(fù)共軛對(duì)并將模擬濾波器重構(gòu)為H(s)=IIsta0,st+a1,st·s+a2,st·s2b0,st+a1,st·s+a2,st·s2]]>方程式29其中st是濾波器段。濾波器現(xiàn)在處于雙象限段的形式。段的數(shù)目是大于或等于原始分子或分母多項(xiàng)式的一半的最小整數(shù)。
現(xiàn)在能夠把該濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器。使用雙極性變換來執(zhí)行這一轉(zhuǎn)換。濾波器的每個(gè)段都處于這樣的形式H(s)=Σn=02an·snΣn=02bn·sn]]>方程式30為了轉(zhuǎn)換濾波器，我們用如方程式9所示的S做替代。不做代數(shù)替帶，而代之以采用雙線性系數(shù)公式替代。參見Peter J.Pupalaikis所著的Bilinear Transform Made Easy，ICSPAT 2000會(huì)刊，CMP出版公司，2000，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。把方程式30所示的濾波段的每級(jí)的每個(gè)系數(shù)都轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波段H(z)=Σn=02An·z-nΣn=02Bn·z-n]]>方程式31使用BF(i,n,N)=2i·Σk=max(n-N+i,0)min(i,n)i!·(N-i)!k!·(i-k)!·(n-k)!·(N-i-n+k)!·(-1)k]]>方程式32以及An=Σi=0Nai·Fsi·BF(i,n,N)]]>Bn=Σi=0Nbi·Fsi·BF(i,n,N)]]>方程式33對(duì)于雙象限段，N＝2并把所有系數(shù)除以B0，以致B0變?yōu)?.0而性能不變。此時(shí)，已經(jīng)計(jì)算出濾波器元件的補(bǔ)償部分。
在用來匹配通道頻率響應(yīng)的頻點(diǎn)(預(yù)翹曲之前的點(diǎn))上估算該濾波器的幅度響應(yīng)，以及通過濾波器建立器56的comp輸出76輸出代表該響應(yīng)的波形并加到圖4所示的comp輸出管腳72上。以此方式，DSO用戶能夠檢查補(bǔ)償濾波性能。
圖9表示用變化一致建立的補(bǔ)償濾波器的響應(yīng)與通道頻率響應(yīng)之間的擬合。圖10表示在0-2GHz范圍內(nèi)的這一擬合。對(duì)于該特殊通道，2GHz是對(duì)其強(qiáng)制一致的最大頻率，由于在2GHz上通道響應(yīng)被衰減約9dB，因此這是一個(gè)合理的限度。
圖11表示設(shè)計(jì)用于補(bǔ)償該通道的補(bǔ)償濾波器的幅度響應(yīng)。示出該響應(yīng)以用來改變一致程度。圖12再次表示0-2GHz范圍內(nèi)的響應(yīng)。注意，圖12的補(bǔ)償濾波器抵消通道頻率響應(yīng)。此外，所導(dǎo)致的響應(yīng)的平坦度隨著增大一致而改進(jìn)。記住，一致程度轉(zhuǎn)換成用戶規(guī)格的濾波度(即濾波器中的雙象限段數(shù))。檢查圖12，難以清楚地看到隨著一致的增大，在補(bǔ)償方面的改進(jìn)數(shù)量。因此，提供圖13來示出隨著改變所指定的補(bǔ)償濾波一致的程度，總補(bǔ)償系統(tǒng)與0dB的絕對(duì)誤差。
由于較高的一致程度導(dǎo)致補(bǔ)償濾波器內(nèi)的更多雙象限段，因此圖14將補(bǔ)償濾波器性能表示成濾波器內(nèi)的級(jí)數(shù)的函數(shù)。對(duì)于該特殊通道，到2GHz最大誤差約為9dB，沒有補(bǔ)償。平均誤差剛好超過1dB。如果只用兩個(gè)濾波段來補(bǔ)償(即低一致)，能夠把通道拉平到小于0.5dB的最大誤差，以及僅0.2dB的平均誤差。利用最大一致(即8個(gè)濾波段)，把最大誤差降到低于0.1dB，而平均誤差低于0.04dB。因此，一致程度能夠用來按照兩個(gè)數(shù)量級(jí)的幅度降低最大誤差(以dB為單位)，并按照一個(gè)因數(shù)25來降低平均誤差。
現(xiàn)在描述濾波器的任意響應(yīng)部分的設(shè)計(jì)。圖15表示一簡(jiǎn)單的用戶界面，該界面僅包括在最終響應(yīng)84上的一個(gè)控制。該用戶界面允許用戶精密地指定帶寬85。目前的DSO一般提供只有兩個(gè)或三個(gè)固定帶寬設(shè)置的選擇。另外，該用戶界面允許用戶在響應(yīng)優(yōu)化區(qū)域86內(nèi)的四個(gè)優(yōu)化(無87、脈沖響應(yīng)88、噪聲性能89以及平坦度90)之間進(jìn)行選擇。根據(jù)該范圍內(nèi)所呈現(xiàn)的選項(xiàng)，可能會(huì)有標(biāo)記為“特別”的一附加響應(yīng)規(guī)格，它允許用戶從其它可能響應(yīng)，諸如單極點(diǎn)或臨界衰減雙極點(diǎn)響應(yīng)的菜單中選擇。其它可能響應(yīng)會(huì)是為特殊測(cè)試顧客定制的。特別地，由各種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量(例如IEEE和ANSI規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定的響應(yīng)。選擇用于響應(yīng)優(yōu)化的無87來關(guān)斷補(bǔ)償濾波器部分和響應(yīng)發(fā)生器部分。
高級(jí)設(shè)置標(biāo)簽91引向如圖16所示的另一個(gè)對(duì)話框。注意，另一個(gè)附加控制已經(jīng)加到響應(yīng)優(yōu)化調(diào)用支持92下。支持噪聲性能93或優(yōu)化指定94的選擇被提供。在下面論述響應(yīng)濾波器的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)時(shí)將解釋該選擇。還為補(bǔ)償95提供控制。這包括確定補(bǔ)償濾波器部分內(nèi)雙象限段的數(shù)目的一致程度96。而且，能夠設(shè)置最大補(bǔ)償頻率97以指定頻率直到期望的一致。還可以提供最終數(shù)字濾波實(shí)現(xiàn)98上的控制。示出了兩種選擇，IIR 99和FIR 100。另一個(gè)可能的選擇是缺省設(shè)置(即自動(dòng)，該設(shè)置自動(dòng)選擇IIR或FIR濾波器中較快的一個(gè)用于最終的實(shí)現(xiàn))。測(cè)試顯示就更新速率來說，IIR濾波器總是勝過FIR濾波器。而且，IIR濾波器的脈寬不隨采樣率變化(象FIR一樣)。因此，為了這一應(yīng)用，IIR濾波器是優(yōu)選的濾波器，但如果需要，用戶也可以選擇FIR濾波器。由于FIR是IIR的截?cái)嗝}沖響應(yīng)，因此必須規(guī)定濾波穩(wěn)定(settling)量101(例如10e-6)。濾波穩(wěn)定值確定了脈沖響應(yīng)內(nèi)的采樣點(diǎn)，能夠忽略在采樣點(diǎn)以外的脈沖響應(yīng)。濾波穩(wěn)定采樣102是根據(jù)規(guī)定的濾波穩(wěn)定值而計(jì)算出的一個(gè)值。對(duì)于FIR實(shí)現(xiàn)，該值是濾波分接頭(tap)數(shù)。在FIR和IIR實(shí)現(xiàn)中，該值是那些必定出現(xiàn)在所顯示波形左面的屏幕之外以便為濾波器啟動(dòng)做好準(zhǔn)備的點(diǎn)數(shù)。
回想所產(chǎn)生的響應(yīng)由兩部分組成—期望響應(yīng)和降噪器。必須包括降噪器，不僅是為了消除噪聲，而且是為了免受補(bǔ)償濾波器內(nèi)的超出最大補(bǔ)償頻率(fmc)的過提升。這是因?yàn)檠a(bǔ)償濾波器在補(bǔ)償頻率外基本上是不受約束的。如從圖11和圖12看出的，在補(bǔ)償頻率以外，濾波器趨于雜亂運(yùn)轉(zhuǎn)。降噪器受衰減設(shè)置(As)和頻率設(shè)置(fs)的控制，其中fs是作為fmc的倍增因子(Mmcf)計(jì)算出的。換言之，當(dāng)建立濾波器時(shí)，在高于fmc的頻率上需要一些衰減以使補(bǔ)償濾波器免于雜亂運(yùn)轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在按照從低到高的復(fù)雜順序來論述五種可行的響應(yīng)優(yōu)化。不重要的情形是不優(yōu)化，它簡(jiǎn)單地把此部分留到最終濾波外，并使補(bǔ)償部分無用。
平坦度優(yōu)化包括作為響應(yīng)部分的Butterworth濾波器的設(shè)計(jì)。Butterworth濾波器的意圖在于在盡可能小地影響通頻帶(passband)的同時(shí)提供一些噪聲降低(以及對(duì)補(bǔ)償濾波器的過提升保護(hù))。該設(shè)計(jì)為傳統(tǒng)Butterworth濾波器的設(shè)計(jì)，其中隨同最大通頻帶衰減(Ap)和最小抑制頻帶(stop-band)衰減(As)一起，規(guī)定了通頻帶和抑制頻帶邊緣(fp和fs)。參見T.W.Parks所著的Digital Filter Design，John Wiley&Sons公司，1987，第159-205頁，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。最后所得到的Butterworth濾波器具有一計(jì)算出的階Obutter。如果需要，可以將該階限制(clip)到指定的最高階允許Obuttermax上。如果將濾波限制到Obuttermax，則濾波器將不符合通頻帶和抑制頻帶規(guī)格。在此情形下，設(shè)置Butterworth濾波器以提供在fs的準(zhǔn)確衰減As。因此，fp上的衰減將大于Ap，從而違反平坦度規(guī)格。如果濾波階未被限制，則濾波器將符合或超過該規(guī)格。這是因?yàn)閷V波階選擇為滿足該規(guī)格的最小整數(shù)。在此情形下，用戶指定一偏離，在支持規(guī)格92中應(yīng)該朝向該偏離超出規(guī)格。如果用戶支持噪聲性能93，則Butterworth濾波器體現(xiàn)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)提供在fp上的準(zhǔn)確衰減Ap，并通常提供比fs上的As更好的衰減。如果支持響應(yīng)優(yōu)化94，則設(shè)置Butterworth濾波器以提供在fs的準(zhǔn)確衰減As。在此情形下，在fp上的衰減將小于或等于Ap，并且濾波性能將比平坦度規(guī)格好。
從用戶規(guī)格中導(dǎo)出平坦度響應(yīng)規(guī)格將fp設(shè)置成指定的帶寬頻率(fbw)，即使它不是實(shí)際的帶寬，從δ(偏差)的規(guī)格中減去Ap，并且As是基于特殊示波器通道的硬件性能的一個(gè)缺省值。通常根據(jù)典型補(bǔ)償濾波器性能來選擇δ值。換言之，如果補(bǔ)償濾波器最多能夠提供0.1dB的一致，則小于0.1的δ就可能是一個(gè)不必要的約束。除非被超過，否則將fs的值計(jì)算為fmc的Mmcf倍，其中Mmcf具有基于特殊示波器通道(例如1.667)的一個(gè)缺省值。
除了將Ap設(shè)置成帶寬頻率(fbw)上的指定衰減(Abw)外，噪聲性能響應(yīng)優(yōu)化類似于平坦度響應(yīng)優(yōu)化。注意，將Abw缺省為3dB，但允許向下修改以便保證帶寬。忽略As和fs，并將Butterworth濾波器設(shè)計(jì)成允許(Obuttermax)具有在fbw上的Abw衰減的最高階Butterworth濾波器。這就為給定帶寬提供了絕對(duì)最大衰減量。從用戶規(guī)格中導(dǎo)出噪聲性能響應(yīng)規(guī)格從帶寬規(guī)格(fbw)中取fp，并且除非被超過，否則將fs計(jì)算為fmc的Mmcf倍。
當(dāng)指定了脈沖響應(yīng)優(yōu)化時(shí)，設(shè)計(jì)Besselworth濾波器來優(yōu)化響應(yīng)特性。該濾波器具有Bessel與Butterworth響應(yīng)特性的組合。Bessel濾波器具有線性相位響應(yīng)特性和非常緩慢的跌落(roll-off)。最重要的是，它是具有最好脈沖響應(yīng)特性的低通濾波器。Butterworth濾波器具有最急劇的跌落，給出平的通頻帶和抑制頻帶響應(yīng)。如下規(guī)定Besselworth濾波器1.將Bessel階規(guī)定為Obessel；2.將可能的最大Butterworth階規(guī)定為Obuttermax；3.它在fbw上必須具有不大于Abw的衰減；4.在Bessel在頻率fδ上響應(yīng)降到AδdB衰減或者降低到指定的衰減以下前，必須偏離Bessel響應(yīng)不大于δ；以及5.它必須在fs或超過fs的頻率上具有至少As的衰減。
Abw和fbw是帶寬規(guī)格，δ是早先所描述的偏差。Aδ缺省值未被指定，并可被對(duì)fδ的直接聲明重載，它缺省為最大補(bǔ)償頻率fmc。換言之，缺省設(shè)置適用對(duì)于為其提供補(bǔ)償?shù)恼麄€(gè)頻率范圍都嚴(yán)密遵從Bessel響應(yīng)的響應(yīng)。As和fs已在先前解釋過了。
圖17表示Besselworth設(shè)計(jì)過程的流程圖。在步驟103設(shè)計(jì)模擬Bessel濾波器。參見Lawrence R.Rabiner和Bernard Gold所著的Theory and Application of Digital Signal Processing，貝爾電話實(shí)驗(yàn)室，1975，第228-230頁，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。將Bessel濾波器設(shè)計(jì)成頻率未被預(yù)翹曲的一項(xiàng)規(guī)格。一旦設(shè)計(jì)了Bessel濾波器，除非在104明確規(guī)定了fδ，否則就能在105從幅度響應(yīng)計(jì)算出頻率fδ，在該頻率上衰減達(dá)到Aδ。在106的Butterworth階計(jì)算是自我解釋的，并能直接或通過反復(fù)試驗(yàn)來計(jì)算。注意，已從對(duì)Butterworth的衰減要求中減去Bessel衰減。還應(yīng)注意，必須使用預(yù)翹曲規(guī)格來確定Butterworth階。在107若該階過大，就在108把它設(shè)置成其最大值。這里，在109按照與先前為平坦度優(yōu)化描述的同樣方式來采用支持規(guī)格，并選擇兩種Butterworth濾波器設(shè)計(jì)中的一種設(shè)計(jì)(110和111)。一旦設(shè)計(jì)了該濾波器，則在112計(jì)算頻率fbw上的Butterworth影響，并在113將Bessel濾波器重定比例(按頻率)以便計(jì)算出Butterworth濾波器的衰減。注意，fδ和fs趨于遠(yuǎn)離fbw，并且Butterworth濾波器的相對(duì)急劇跌落一般使其在fbw上的影響小。這意味著只需在步驟113略微調(diào)整Bessel濾波器。此外，重定比例改動(dòng)了Bessel以提供在fc和fδ上的更低衰減，但在fs上的衰減仍被減小，這危害了濾波器的能力以符合抑制頻帶衰減規(guī)格。由于Bessel濾波器具有緩慢跌落，因此通?？梢院雎栽撚绊憽?duì)此進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊环N方法是當(dāng)噪聲性能得到支持時(shí)，將在106計(jì)算出的階加1。另一個(gè)問題在于Butterworth濾波器可能在fc上有這樣大的影響以致不可能符合帶寬規(guī)格，即使用高階Butterworth。這出現(xiàn)在帶寬被指定在奈奎斯特速率或接近奈奎斯特速率的時(shí)候?？梢酝ㄟ^將在112計(jì)算出的Abutter與Abw進(jìn)行比較來檢測(cè)此問題。若Abutter較大，那么不存在符合該規(guī)格的Bessel濾波器(因?yàn)闀?huì)要求濾波器提供增益)。在此情形下，放棄Butterworth濾波器，系統(tǒng)支使用Bessel濾波器。在這種情況下，帶寬規(guī)格有效地比抑制頻帶衰減規(guī)格更優(yōu)先地被選擇。一旦設(shè)計(jì)了Butterworth和Bessel濾波器，就能繪制Bessel濾波器響應(yīng)(預(yù)翹曲)，并在114使一模擬濾波器擬合該響應(yīng)(按照差不多相同的方式通過使補(bǔ)償濾波器擬合通道響應(yīng)來計(jì)算補(bǔ)償濾波器)。由于模擬Bessel濾波器具有極點(diǎn)，因此該模擬濾波器具有相等數(shù)目的加到分子上的零點(diǎn)。在115使用雙線性變換把兩個(gè)濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器。數(shù)字Butterworth濾波器顯示出翹曲，但在其設(shè)計(jì)中已考慮了此翹曲。由于該擬合，該Bessel濾波器完全匹配奈奎斯特速率外的模擬Bessel響應(yīng)。該方法為Bessel濾波器部分提供了確切的響應(yīng)特性。
圖18表示這樣的Bessel濾波器300的一個(gè)例子。圖18的濾波器用于具有2GHz的帶寬規(guī)格(fbw)的系統(tǒng)。已經(jīng)保守地將它規(guī)定為在帶寬頻率上有2.5dB的衰減(Abw)。進(jìn)一步將其規(guī)定為不超過0.5dB(δ)的偏差直到這樣的點(diǎn)，在該點(diǎn)上第二階(Obesset＝2)Bessel幅度響應(yīng)301衰減6dB(Aδ)。由于未規(guī)定fδ，因此它被進(jìn)行計(jì)算—其上Bessel響應(yīng)達(dá)到-6dB的頻率是3.178GHz(這導(dǎo)致7.608GHz的預(yù)翹曲規(guī)格)。已發(fā)現(xiàn)第五階(Obutter＝5)Butterworth濾波器302能夠在所計(jì)算的3.501GHz的抑制頻帶邊緣上提供20dB(As)的系統(tǒng)衰減。圖18的濾波器符合這些規(guī)格。
特定響應(yīng)—像單極點(diǎn)、雙極點(diǎn)、臨界阻尼以及其它工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—被完全按照?qǐng)D17中概述的過程來生成，用特定響應(yīng)替代Bessel濾波器。另外，倒數(shù)Chebyshev濾波器也適合于替代Butterworth濾波器，這是由于抑制頻帶內(nèi)的脈動(dòng)(ripple)肯定能夠被容許支持較急劇的截止。
不考慮生成的響應(yīng)濾波器，把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器并作為兩級(jí)(降噪器和整形器)在內(nèi)部保持。在圖4所示部件的噪聲74和整形73管腳上輸出每一個(gè)的頻率響應(yīng)。在所有響應(yīng)優(yōu)化情形中，Butterworth濾波器都代表降噪器部分。在脈沖響應(yīng)優(yōu)化的情形中，Besselworth濾波器設(shè)計(jì)的Bessel部分都代表整形部分。在特定響應(yīng)情形中，這些響應(yīng)代表整形部分。在平坦度和噪聲性能優(yōu)化的情形中，不存在整形濾波器部分，并且表示所有頻率上的單位增益的頻率響應(yīng)在整形管腳73輸出。
為了過濾數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)級(jí)聯(lián)整形器與降噪器數(shù)字濾波器來構(gòu)成任意響應(yīng)生成濾波器部分。之后，該系統(tǒng)級(jí)聯(lián)補(bǔ)償濾波器部分與任意響應(yīng)生成濾波器部分來構(gòu)成整個(gè)補(bǔ)償與響應(yīng)生成系統(tǒng)。從圖4所示的濾波器建立器56 coef輸出管腳65輸出濾波器系數(shù)，在這里可由IIR 54或FIR 55濾波器來使用它們。
總之，與圖4所示部件的接口如下1.內(nèi)部濾波元件的輸入/輸出；2.期望輸出響應(yīng)的規(guī)格；3.通道頻率響應(yīng)的規(guī)格；以及4.描述補(bǔ)償與響應(yīng)的管腳的輸出，其是在濾波器建立器部件已經(jīng)確定了濾波器之后由內(nèi)部濾波元件提供的。
采用圖4所示部件的系統(tǒng)的校準(zhǔn)只涉及提供通道頻率響應(yīng)。圖19表示用于DSO 116的校準(zhǔn)的布置，DSO 116具有一個(gè)用來探查被測(cè)試電路118的探頭(probe)117。探頭117連到DSO 116的通道輸入119上。信號(hào)進(jìn)入通道120并由ADC數(shù)字化，在此之后信號(hào)由內(nèi)部計(jì)算機(jī)121進(jìn)行處理和顯示。校準(zhǔn)參考發(fā)生器122表示為在DSO116內(nèi)部。校準(zhǔn)參考發(fā)生器122由信號(hào)源123和校準(zhǔn)信息124組成。參考源122生成這樣一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)的頻率含量是公知的。將該已知的頻率含量作為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)124在內(nèi)部加以存儲(chǔ)。該參考校準(zhǔn)數(shù)據(jù)124與參考信號(hào)發(fā)生器123一起構(gòu)成校準(zhǔn)參考122。在規(guī)定的條件下，諸如示波器設(shè)置的變化、改變溫度、所經(jīng)歷的時(shí)間，或是明確地應(yīng)用戶請(qǐng)求，可以通過斷開內(nèi)部輸入選擇器125上的測(cè)試信號(hào)，接通參考發(fā)生器連接126，控制參考發(fā)生器123以及通過數(shù)字化輸入通道120的參考發(fā)生器波形而從此發(fā)生器獲得數(shù)據(jù)來執(zhí)行校準(zhǔn)。內(nèi)部計(jì)算機(jī)121處理數(shù)據(jù)采集，從而生成測(cè)定的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)。該測(cè)定的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)與來自校準(zhǔn)參考發(fā)生器122的已知頻率響應(yīng)124一起被傳遞到本發(fā)明主題的處理元件，以便確定通道頻率響應(yīng)。
該校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)了從通道120向下到開關(guān)125的信號(hào)通路，并且還包括通到參考發(fā)生器123的通路126。這意味著從開關(guān)125到參考發(fā)生器123的通路126，以及從開關(guān)125到示波器輸入119的通路127必須非常仔細(xì)地進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者必須知道其頻率響應(yīng)特性。此外，注意探頭117在校準(zhǔn)回路之外。實(shí)際上，所解釋的該校準(zhǔn)過程只針對(duì)示波器輸入119來校準(zhǔn)DSO。雖然有可能把示波器的內(nèi)部通路(126和127)設(shè)計(jì)成高精度的，但是這對(duì)于探頭來說并不總是可行的。
考慮到這一點(diǎn)，許多示波器探頭都攜帶了存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器(EEPROM)內(nèi)的校準(zhǔn)信息，在當(dāng)插入探頭時(shí)可由內(nèi)部計(jì)算機(jī)讀取該校準(zhǔn)信息。校準(zhǔn)探頭攜帶能夠用于通道頻率響應(yīng)計(jì)算中的頻率響應(yīng)信息。例如，如果已知探頭的頻率響應(yīng)，則內(nèi)部計(jì)算機(jī)在把該信息發(fā)送給濾波器建立部件之前，能夠簡(jiǎn)單地把該頻率響應(yīng)加到測(cè)定頻率響應(yīng)上。之后所得到的補(bǔ)償將會(huì)計(jì)及探頭的頻率響應(yīng)。
可替換地，用戶可以周期地把探頭117連到參考信號(hào)輸出128上并執(zhí)行如所描述的校準(zhǔn)，除了輸入選擇器開關(guān)125應(yīng)保持在正常操作位置之外。所產(chǎn)生的校準(zhǔn)計(jì)及穿過整個(gè)通道120的取自探頭尖129的頻率響應(yīng)。雖然這種校準(zhǔn)不能完全自動(dòng)化，但是它提供了最高補(bǔ)償度。此外，如果這種校準(zhǔn)是唯一提供的校準(zhǔn)方法，那么就不需要輸入選擇器開關(guān)125和通到參考發(fā)生器的內(nèi)部通路126。
此外，校準(zhǔn)參考發(fā)生器122不必駐留在示波器內(nèi)。它能夠外部提供并作為DSO的可選件出售。另外，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)124-在被加到參考發(fā)生器123上時(shí)—不用被布置。該數(shù)據(jù)能夠駐留在磁盤上用于裝載到示波器內(nèi)。然而，應(yīng)當(dāng)存在識(shí)別參考發(fā)生器123和相應(yīng)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)124的一些方法。根據(jù)所采用的發(fā)生器類型，內(nèi)部計(jì)算機(jī)對(duì)發(fā)生器的非直接控制也許是必需的。
濾波器建立器計(jì)算四種響應(yīng)通道響應(yīng)以及濾波器響應(yīng)的三個(gè)分量。濾波器響應(yīng)的這三個(gè)分量是補(bǔ)償、整形器、以及降噪器響應(yīng)。利用這些響應(yīng)輸出，通過簡(jiǎn)單地繪制這些響應(yīng)的任一或全部代數(shù)組合并把此信息提供給用戶，就能夠把全包含頻率響應(yīng)規(guī)格遞送給用戶。按此方式，用戶能夠檢查所想要的任何頻率響應(yīng)行為。另外，類似圖13的曲線圖是可能的，并可以提供有用的附加信息。此外，可從這些曲線圖計(jì)算出各種量度(類似圖14所示的數(shù)據(jù))。
提供這種示波器性能數(shù)據(jù)的能力是重要的。例如，許多標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量需要一定的測(cè)量?jī)x器規(guī)格(例如，一項(xiàng)特殊的測(cè)量會(huì)指定必須使用在2GHz外平坦到0.5dB內(nèi)的示波器)。本發(fā)明不僅提供了滿足這一要求的能力，而且還提供了檢查最終的規(guī)格以確保一致的能力。最后，本發(fā)明便于與用戶測(cè)量結(jié)果一起記錄和打印輸出示波器規(guī)格(如圖20所示)，從而提供對(duì)適當(dāng)測(cè)量條件的確認(rèn)。
雖然已經(jīng)使用特定術(shù)語描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是這一說明僅用于說明目的，應(yīng)當(dāng)理解可以作出種種改變和變更而不脫離下述權(quán)利要求書的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種能夠補(bǔ)償輸入波形的通道響應(yīng)特性的信號(hào)處理系統(tǒng)，包括輸入規(guī)格，用于規(guī)定濾波器的設(shè)計(jì)，包含通道響應(yīng)特性，用于定義用來獲取所述輸入波形的通道的響應(yīng)特性；以及用戶規(guī)格，用于規(guī)定期望的頻率響應(yīng)以及與該期望頻率響應(yīng)的一致程度；濾波器建立器，用于為所述濾波器生成系數(shù)并輸出最終的性能規(guī)格，具有補(bǔ)償濾波器發(fā)生器，用于根據(jù)通道響應(yīng)特性的倒數(shù)而生成相應(yīng)于補(bǔ)償響應(yīng)的系數(shù)；以及響應(yīng)濾波器發(fā)生器，用于根據(jù)用戶規(guī)格生成相應(yīng)于理想響應(yīng)與降噪響應(yīng)的組合的系數(shù)；以及所述濾波器用于過濾所述輸入波形并輸出具有所述期望頻率響應(yīng)的總響應(yīng)波形，包含濾波器系數(shù)高速緩存，用于存儲(chǔ)由所述濾波器建立器生成的系數(shù)；補(bǔ)償濾波器部分，用于使用存儲(chǔ)在所述濾波器系數(shù)高速緩存內(nèi)的、對(duì)應(yīng)于所述補(bǔ)償響應(yīng)的系數(shù)來過濾所述輸入波形；以及響應(yīng)濾波器部分，具有響應(yīng)濾波級(jí)和降噪級(jí)，用于過濾從所述補(bǔ)償濾波器部分輸出的補(bǔ)償波形并輸出所述總響應(yīng)波形；所述響應(yīng)濾波器部分使用存儲(chǔ)在所述濾波器系數(shù)高速緩存內(nèi)的、對(duì)應(yīng)于所述理想響應(yīng)與所述降噪響應(yīng)的所述組合的系數(shù)進(jìn)行過濾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中將所述濾波器實(shí)現(xiàn)為無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中將所述濾波器實(shí)現(xiàn)為有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述通道響應(yīng)特性是基于一參考信號(hào)和由所述通道獲取的參考信號(hào)而預(yù)先確定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述用戶規(guī)格包括帶寬、響應(yīng)優(yōu)化、補(bǔ)償一致以及濾波器實(shí)現(xiàn)類型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述響應(yīng)優(yōu)化是利用Besselworth濾波器實(shí)現(xiàn)的脈沖響應(yīng)優(yōu)化。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述響應(yīng)優(yōu)化是利用Butterworth濾波器實(shí)現(xiàn)的噪聲性能優(yōu)化。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述響應(yīng)優(yōu)化是利用Butterworth濾波器實(shí)現(xiàn)的平坦度優(yōu)化。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述濾波器實(shí)現(xiàn)類型是有限脈沖響應(yīng)(FIR)或無限脈沖響應(yīng)(IIR)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述用戶規(guī)格缺省為預(yù)先確定的值。
11.一種信號(hào)處理元件，用于過濾輸入的數(shù)字波形；包括濾波器建立器，用于根據(jù)通道頻率響應(yīng)和用戶響應(yīng)特性來生成濾波器系數(shù)；所述通道頻率響應(yīng)是根據(jù)響應(yīng)輸入和校正輸入確定的；無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器，具有用于所述輸入數(shù)字波形的一IIR輸入和一連到所述濾波器建立器的IIR系數(shù)輸入；所述IIR濾波器根據(jù)由所述濾波器建立器生成的濾波器系數(shù)從該輸入數(shù)字波形中產(chǎn)生IIR濾波波形；有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器，具有用于所述輸入數(shù)字波形的一FIR輸入和一連到所述濾波器建立器的FIR系數(shù)輸入；所述FIR濾波器根據(jù)由所述濾波器建立器生成的濾波器系數(shù)從該輸入數(shù)字波形中產(chǎn)生FIR濾波波形；以及輸出選擇器開關(guān)，用于選擇所述IIR濾波波形或所述FIR濾波波形以供輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的信號(hào)處理元件，其中所述濾波器建立器檢測(cè)要求生成濾波器系數(shù)的所述輸入數(shù)字波形的采樣率的變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的信號(hào)處理元件，其中所述濾波器建立器根據(jù)所述輸出選擇器開關(guān)為所述FIR濾波器或所述IIR濾波器生成系數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的信號(hào)處理元件，其中所述濾波器建立器具有通道、補(bǔ)償、整形器以及降噪輸出，用于評(píng)估濾波性能。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的信號(hào)處理元件，其中所述響應(yīng)輸入是一已知輸入響應(yīng)，并且所述校正輸入是一由輸入通道所獲得的測(cè)量輸入響應(yīng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的信號(hào)處理元件，其中所述用戶響應(yīng)特性用于生成對(duì)應(yīng)于該濾波器的任意響應(yīng)部分的濾波器系數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的信號(hào)處理元件，其中所述用戶響應(yīng)特性包括帶寬、響應(yīng)優(yōu)化、補(bǔ)償一致以及濾波器實(shí)現(xiàn)類型。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的信號(hào)處理元件，其中所述響應(yīng)優(yōu)化是利用Besselworth濾波器實(shí)現(xiàn)的脈沖響應(yīng)優(yōu)化。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的信號(hào)處理元件，其中所述響應(yīng)優(yōu)化是利用Butterworth濾波器實(shí)現(xiàn)的噪聲性能優(yōu)化。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的信號(hào)處理元件，其中所述響應(yīng)優(yōu)化是利用Butterworth濾波器實(shí)現(xiàn)的平坦度優(yōu)化。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的信號(hào)處理元件，其中所述濾波器實(shí)現(xiàn)類型是FIR或IIR。
22.根據(jù)權(quán)利要求11的信號(hào)處理元件，其中所述用戶響應(yīng)特性缺省為預(yù)先確定的值。
23.一種過濾輸入的數(shù)字波形以補(bǔ)償采集通道的響應(yīng)特性的方法，包括如下步驟使用以下步驟并根據(jù)輸入的通道響應(yīng)來生成一濾波器的補(bǔ)償部分預(yù)翹曲所述輸入的通道響應(yīng)；設(shè)計(jì)一模擬濾波器，該模擬濾波器通過作出初始濾波推測(cè)來模擬該預(yù)翹曲的輸入通道響應(yīng)，并迭代所述初始濾波推測(cè)的系數(shù)以最小化均方差；反轉(zhuǎn)所述模擬濾波器；以及使用雙線性變換來數(shù)字化該反轉(zhuǎn)的模擬濾波器以產(chǎn)生所述濾波器的所述補(bǔ)償部分；以及使用所述濾波器的所述補(bǔ)償部分來過濾所述輸入數(shù)字波形。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，進(jìn)一步包括如下步驟根據(jù)輸入的用戶規(guī)格來生成所述濾波器的任意響應(yīng)部分，其中使用所述濾波器的所述任意響應(yīng)部分來過濾所述輸入數(shù)字波形，從而產(chǎn)生具有期望響應(yīng)特性的、過濾的數(shù)字波形。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中所述輸入的用戶規(guī)格包括帶寬、響應(yīng)優(yōu)化、補(bǔ)償一致以及濾波器實(shí)現(xiàn)類型。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中所述濾波器的所述任意響應(yīng)部分包括整形器和降噪器。
27.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中所述輸入的用戶規(guī)格缺省為預(yù)先確定的值。
28.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中將所述濾波器實(shí)現(xiàn)為無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。
29.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中將所述濾波器實(shí)現(xiàn)為有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。
30.根據(jù)權(quán)利要求23的信號(hào)處理系統(tǒng)，其中所述輸入的通道響應(yīng)是根據(jù)一參考信號(hào)和由所述通道獲取的參考信號(hào)而預(yù)先確定的。
31.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述響應(yīng)優(yōu)化是利用Besselworth濾波器實(shí)現(xiàn)的脈沖響應(yīng)優(yōu)化。
32.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述響應(yīng)優(yōu)化是利用Butterworth濾波器實(shí)現(xiàn)的噪聲性能優(yōu)化。
33.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述響應(yīng)優(yōu)化是利用Butterworth濾波器實(shí)現(xiàn)的平坦度優(yōu)化。
34.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述濾波器實(shí)現(xiàn)類型是FIR或IIR。
35.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中對(duì)所述初始濾波推測(cè)的系數(shù)進(jìn)行迭代，直到所述均方差小于在所述輸入的用戶規(guī)格中規(guī)定的補(bǔ)償一致。
全文摘要
一種數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)(1)，該系統(tǒng)能夠補(bǔ)償頻率響應(yīng)變化(5)并生成遵從所提供的規(guī)格(14)的響應(yīng)特性(8)。該系統(tǒng)自動(dòng)生成數(shù)字濾波器(10)，用于為該補(bǔ)償提供幾乎是任何形式的通道頻率響應(yīng)信息以及用戶定義規(guī)格。論證了該系統(tǒng)權(quán)衡噪聲性能、脈沖響應(yīng)以及頻率響應(yīng)平坦度以便提供優(yōu)化響應(yīng)的能力。該系統(tǒng)還向用戶提供了關(guān)于最終響應(yīng)特性(15)的反饋。
文檔編號(hào)G01R13/00GK1650294SQ03809521
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2003年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月27日
發(fā)明者P·J·普帕萊基斯 申請(qǐng)人:勒克羅伊公司