專利名稱：時間限定的頻率掩模觸發(fā)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測試和測量儀器，且更特別地涉及在頻域中使用的觸發(fā)器。
背景技術：
例如可從 Beaverton, Oregon 的 Tektronix 公司獲得的 RSA6100 系列和 RSA3400 系列的實時頻譜分析儀對RF信號進行實時觸發(fā)、捕捉和分析。與傳統(tǒng)的掃頻頻譜分析儀不 同，這些儀器對數(shù)據的無縫塊(seamless blocks of data)進行捕捉，以便于不遺漏或丟失 數(shù)據。這些儀器具有對發(fā)生在頻域中的事件進行觸發(fā)的能力。這種被稱為“頻率掩模觸 發(fā)(frequency mask trigger) ”的能力被描述于第5，103，402號美國專利中。該頻率掩模 觸發(fā)對由儀器的接收機系統(tǒng)提供的實時數(shù)據的頻譜進行計算，并隨后將頻譜與由用戶定義 的頻率掩模做比較。當頻譜違反(violate)頻率掩模時，生成導致表示接收到的RF信號的 數(shù)據的無縫塊被存儲的觸發(fā)信號，其包括觸發(fā)事件和緊接在觸發(fā)事件之前和緊接在觸發(fā)事 件之后發(fā)生的事。頻率掩模觸發(fā)用這種方式來等待單個特定頻譜事件的發(fā)生。

發(fā)明內容
在某些情況下，用戶可能想要在其他的、經常是大得多的瞬間(transitory)信號 存在的情況下觸發(fā)脈沖的(pulsed)或突發(fā)的(burstecORF信號。例如，用戶可能想要在存 在干擾的情況下觸發(fā)數(shù)字RF信號。傳統(tǒng)的頻率掩模觸發(fā)不能可靠地觸發(fā)數(shù)字RF信號，反 而，因為二個信號都違反頻率掩模的原因而它不能區(qū)分數(shù)字RF信號和干擾，可能錯誤地觸 發(fā)干擾。所希望的是在其他瞬間信號存在的情況下頻率掩模觸發(fā)能夠觸發(fā)脈沖的或突發(fā) 的RF信號。因此，本發(fā)明的實施例提供了時間限定(time qualified)的頻率掩模觸發(fā)，其對 違反頻率掩模達至少指定的持續(xù)時間的信號進行觸發(fā)。表示輸入信號的數(shù)字數(shù)據的幀被變 換成具有至少一個頻率窗口(frequency bin)的頻譜，其中每個頻率窗口都具有功率幅度 值。當任何功率幅度值違反相關聯(lián)的參考功率電平(reference power level)達至少指定 的持續(xù)時間時，就生成了觸發(fā)信號。當與所附權利要求和附圖一起閱讀下面的詳細描述時，本發(fā)明的目的、優(yōu)點和其 他新穎特征是顯而易見的。


圖1闡述了實時頻譜分析儀的簡化的、高等級(high-level)的框圖。圖2闡述了根據本發(fā)明實施例的觸發(fā)生成器的簡化的、高等級的框圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考圖1，示出了具有用于接收射頻(RF)輸入信號的輸入處理器20的實時頻 譜分析儀10。輸入處理器20包括可選的鏡像抑制濾波器(image re jectf ilter) 22，其后跟 隨使用本地振蕩器(LO) 26將濾波后的輸入信號轉換成中頻(IF)信號的混頻器(mixer) 24。 鏡像抑制濾波器22可以使用低通濾波器、帶通濾波器或者高通濾波器來實現(xiàn)。IF信號通 過帶通濾波器28并隨后被輸入到模數(shù)(A/D)轉換器30以為進一步處理提供數(shù)字信號。為 了實時處理，為了顯示在監(jiān)視器34上，諸如以第4，870，348號美國專利中所描述的譜圖 (spectrogram)的形式，數(shù)字信號被輸入到數(shù)字信號處理器(DSP) 32。數(shù)字信號也輸入到采 集(acquisition)存儲器36和觸發(fā)生成器40。在一些實施例中，采集存儲器36可以使用 環(huán)形存儲器(circular memory)來實現(xiàn)。當觸發(fā)生成器40檢測到時間限定的觸發(fā)事件時， 生成導致采集存儲器36對來自數(shù)字信號的數(shù)字數(shù)據的無縫塊進行存儲的觸發(fā)信號，以用 于DSP32的后續(xù)處理或者用于為了非實時的后處理而卸載至另一個處理器(未示出)?，F(xiàn)在參考圖2，示出了具有用于存儲表示數(shù)字信號的數(shù)字數(shù)據的循環(huán)緩沖器 (circulating buffer) 42的根據本發(fā)明實施例的觸發(fā)生成器40。在一個實施例中，循環(huán)緩 沖器42可以被實現(xiàn)為采集存儲器36的一部分。在另一個實施例中，循環(huán)緩沖器42可以被 實現(xiàn)為單獨的存儲器。數(shù)字數(shù)據的幀被從循環(huán)緩沖器42中讀出并被諸如Blackman-Harris 窗那樣的加窗函數(shù)(windowing function)44加窗(window)。使用離散傅里葉變換(dFT)46 將被加窗的幀轉換成頻域，以產生具有至少一個頻率窗口的頻譜，其中每個頻率窗口都具 有功率幅度值。每個功率幅度值被輸入到比較器50以與和每個頻率窗口相關聯(lián)的參考功 率電平做比較。當任何功率幅度值違反相關聯(lián)的參考功率電平時，比較器50就生成指示 “觸發(fā)事件”的發(fā)生的輸出信號。根據用戶定義觸發(fā)斜率為“正”還是為“負”，“違反”意味 著功率信號或者大于或者小于觸發(fā)電平。在信號頻譜中為每個頻率窗口指定的參考功率電 平定義頻率掩模觸發(fā)。根據指定的定時器模式，當比較器50的輸出信號存在(present)達 至少指定的持續(xù)時間或者存在達小于指定的持續(xù)時間時，時間限定器(qualifier)52就生 成表示“時間限定的觸發(fā)事件”的發(fā)生的觸發(fā)信號。因為頻率掩模觸發(fā)對數(shù)據的幀進行操 作，所以指定的持續(xù)時間的最小時間分辨率等于一個幀的持續(xù)時間。在本發(fā)明的一個實施例中，時間限定器52就根據下面的邏輯進行操作如果用戶指定，當觸發(fā)事件存在達至少指定的持續(xù)時間時生成觸發(fā)信號，那么對 于數(shù)字數(shù)據的每個幀a)如果比較器的輸出是真(TRUE)，那么計數(shù)器增量(increment)。b)如果比較器的輸出是假(FALSE)，那么重置計數(shù)器為零。c)如果計數(shù)器值超過幀的指定的數(shù)目，那么生成觸發(fā)信號。如果用戶指定，當觸發(fā)事件存在達小于指定的持續(xù)時間時而生成觸發(fā)信號，那么 對于數(shù)字數(shù)據的每個幀a)如果比較器的輸出是真(TRUE)，那么計數(shù)器增量。b)如果比較器的輸出是假(FALSE)并且計數(shù)器值大于零但小于幀的指定的數(shù)目， 那么生成觸發(fā)信號并且重置計數(shù)器為零。本發(fā)明的上述實施例不要求，為了生成觸發(fā)信號而相同的頻率窗口被數(shù)字數(shù)據的 每個幀所違反，它們僅僅要求一些頻率窗口被違反。例如，頻率窗口 1可以在第一幀中被違反，頻率窗口 2可以在第二幀中被違反，等等。但是，在本發(fā)明的替代實施例中，僅當指定的 頻率窗口或者窗口集被每個幀所違反時才生成觸發(fā)信號。在本發(fā)明的另一替換實施例中，時間限定器52在一系列的時間限定的觸發(fā)事件 發(fā)生時生成觸發(fā)信號，其中每個時間限定的觸發(fā)事件都具有相關聯(lián)的持續(xù)時間。例如，觸發(fā) 信號可以在第一觸發(fā)事件(其存在達至少指定的持續(xù)時間)發(fā)生時生成，緊接著的是第二 觸發(fā)事件(其存在達少于第二指定的持續(xù)時間)。持續(xù)時間的該序列和定時器模式可以被 存儲在時間限定器52或者存儲器(未示出)中。在本發(fā)明的另一替換實施例中，在時間限定的觸發(fā)事件或者一系列的時間限定的 觸發(fā)事件已經發(fā)生了指定的次數(shù)之后，時間限定器52生成觸發(fā)信號。在各種實施例中，觸發(fā)斜率、參考功率電平、持續(xù)時間和定時器模式可以由用戶或 者標準來指定。為了提供實時觸發(fā)，觸發(fā)生成處理必須足夠快以便跟上數(shù)字信號流。上述實施例使用離散傅里葉變換將時域信號轉換成頻譜?？商鎿Q地，可以使用諸 如Hartley變換或者chirp-Z變換那樣的其他變換。此外，可以使用諸如包括有限脈沖響 應濾波器和連續(xù)時間模擬濾波器的并行濾波器集合(bank)那樣的非基于變換的技術。雖然本發(fā)明的實施例尤其具有頻譜分析儀的應用，但是響應于觸發(fā)信號對數(shù)據進 行采集的任何測試和測量儀器都可以使用時間限定的頻率掩模觸發(fā)。從前述將意識到的是，本發(fā)明代表了頻域觸發(fā)領域中的顯著進步。時間限定的頻 率掩模觸發(fā)可以檢測許多有用的觸發(fā)條件。雖然為了闡述的目的已經對本發(fā)明的特定實施 例進行了闡述和描述，但是應當理解的是在不背離本發(fā)明精神和范圍的前提下，可以做出 各種修改。因此，本發(fā)明不應當受到所附權利要求以外的其他局限。
權利要求
一種儀器，包括用于接收輸入信號和產生數(shù)字信號的輸入處理器；用于生成觸發(fā)信號的觸發(fā)信號生成器；以及用于響應于觸發(fā)信號對來自數(shù)字信號的數(shù)字數(shù)據的無縫塊進行存儲的采集存儲器；觸發(fā)信號生成器包括用于將來自數(shù)字信號的數(shù)字數(shù)據的幀轉換成具有至少一個頻率窗口的頻譜的時間至頻率轉換器，其中每個頻率窗口都具有功率幅度值；用于檢測觸發(fā)事件的比較器，觸發(fā)事件處于至少一個功率幅度值違反相關聯(lián)的參考功率電平的條件下；以及用于在時間限定的觸發(fā)事件發(fā)生時生成觸發(fā)信號的時間限定器。
2.如權利要求1所述的儀器，其中，時間限定的觸發(fā)事件包括存在達至少指定的持續(xù) 時間的觸發(fā)事件。
3.如權利要求1所述的儀器，其中，時間限定的觸發(fā)事件包括存在達少于指定的持續(xù) 時間的觸發(fā)事件。
4.如權利要求2或3所述的儀器，其中，時間限定器在一系列的時間限定的觸發(fā)事件發(fā) 生時生成觸發(fā)信號，其中每個觸發(fā)事件具有相關聯(lián)的指定的持續(xù)時間。
5.如權利要求4所述的儀器，其中，在時間限定的觸發(fā)事件或者一系列的時間限定的 觸發(fā)事件已經發(fā)生了指定的次數(shù)之后，時間限定器生成觸發(fā)信號。
6.如權利要求1所述的儀器，其中，輸入處理器包括用于將輸入信號與本地振蕩器信號進行混頻以產生中頻信號的混頻器； 用于對中頻信號進行濾波以產生經過濾波的中頻信號的帶通濾波器；以及 用于將經過濾波的中頻信號進行數(shù)字化以產生數(shù)字信號的模數(shù)轉換器。
7.如權利要求6所述的儀器，其中，輸入處理器進一步包括用于對輸入信號進行濾波 的鏡像抑制濾波器。
8.如權利要求1所述的儀器，其中，觸發(fā)信號生成器進一步包括用于對數(shù)字數(shù)據的幀 進行加窗的加窗函數(shù)。
9.如權利要求1所述的儀器，其中，時間至頻率轉換器包括選自由離散傅里葉變換、離 散Hartley變換和chirp-Z變換組成的組的時間至頻率變換。
10.如權利要求1所述的儀器，其中，時間至頻率轉換器包括選自由有限脈沖響應濾波 器和連續(xù)時間模擬濾波器組成的組的并行濾波器集合。
11.一種在測試和測量儀器中采集數(shù)據的方法，包括以下步驟 接收輸入信號和產生數(shù)字信號；生成觸發(fā)信號；以及響應于觸發(fā)信號對來自數(shù)字信號的數(shù)字數(shù)據的無縫塊進行存儲； 生成步驟包括以下步驟將來自數(shù)字信號的數(shù)字數(shù)據的幀轉換成具有至少一個頻率窗口的頻譜，其中每個頻率 窗口都具有功率幅度值；檢測觸發(fā)事件，觸發(fā)事件處于至少一個功率幅度值違反相關聯(lián)的參考功率電平的條件 下；以及在時間限定的觸發(fā)事件發(fā)生時產生觸發(fā)信號。
12.如權利要求11所述的方法，其中，時間限定的觸發(fā)事件包括存在達至少指定的持 續(xù)時間的觸發(fā)事件。
13.如權利要求11所述的方法，其中，時間限定的觸發(fā)事件包括存在達少于指定的持 續(xù)時間的觸發(fā)事件。
14.如權利要求12或13所述的方法，其中，產生步驟在一系列的時間限定的觸發(fā)事件 發(fā)生時生成觸發(fā)信號，其中每個觸發(fā)信號具有相關聯(lián)的指定的持續(xù)時間。
15.如權利要求14所述的方法，其中，在時間限定的觸發(fā)事件或者一系列的時間限定 的觸發(fā)事件已經發(fā)生了指定的次數(shù)之后，產生步驟生成觸發(fā)信號。
16.如權利要求11所述的方法，其中，接收步驟包括將輸入信號與本地振蕩器信號進行混頻以產生中頻信號；對中頻信號進行帶通濾波以產生經過濾波的中頻信號；以及將經過濾波的中頻信號進行數(shù)字化以產生數(shù)字信號。
17.如權利要求16所述的方法，其中，接收步驟進一步包括用鏡像抑制濾波器對輸入 信號進行濾波的步驟。
18.如權利要求11所述的方法，其中，生成步驟進一步包括用加窗函數(shù)對數(shù)字數(shù)據的 幀進行加窗的步驟。
19.如權利要求11所述的方法，其中，轉換步驟使用選自由離散傅里葉變換、離散 Hartley變換和chirp-Z變換組成的組的時間至頻率變換。
20.如權利要求11所述的方法，其中，轉換步驟使用選自由有限脈沖響應濾波器和連 續(xù)時間模擬濾波器組成的組的并行濾波器集合。
全文摘要
本發(fā)明涉及時間限定的頻率掩模觸發(fā)。時間限定的頻率掩模觸發(fā)對違反頻率掩模達至少指定的持續(xù)時間的信號進行觸發(fā)。表示輸入信號的數(shù)字數(shù)據的幀被轉換成具有至少一個頻率窗口的頻譜，其中每個頻率窗口都具有功率幅度值。當任何功率幅度值違反相關聯(lián)的參考功率電平達至少指定的持續(xù)時間時，就生成觸發(fā)信號。
文檔編號G01R23/16GK101923113SQ20101013824
公開日2010年12月22日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權日2009年2月11日
發(fā)明者A·K·小希爾曼, S·L·哈伍德 申請人:特克特朗尼克公司