专利名称：多域测试和测量仪器以其操作方法
技术领域：
本公开涉及测试和测量仪器，尤其涉及具有针对时域和频域分析两者优化的输入的测试和测量仪器。
背景技术：
电子设备可以对可以在多个域中表示的信号来操作。即，电子设备可以具有通常在时域中以数学定义的信号，诸如数字控制信号、数据以及发射器/接收器控制信号，以及大多数通常在频域中被定义的信号，诸如调制的RF和/或光学载波。例如，基于跳频扩频的设备可以根据伪随机数来改变它的载波频率。该伪随机数可以在传输设备的控制信号中被编码。因为该伪随机数随着时间而改变，通常在时域中分析编码该伪随机数的控制信号。然而，对载波产生的改变是频率改变，通常在频域中对其进行分析。因此，信号可以存在于设备或系统中，必须在时域和频域两者中对其进行分析。如上所述，这种信号的多个方面可以被联系在一起，例如伪随机数和载波频率。然而，测试和测量仪器通常仅针对一个域中的分析而设计。例如，示波器可以测量时域中的信号，并且频谱分析仪可以测量频域中的信号。这种测量仪器不是时间相关的。因此，对以上描述的多域设备的分析是困难的。一些测试和测量仪器具备一些多域分析能力。例如，示波器可以提供离散傅里叶变换(DFT)函数来显示输入信号的频谱。然而，数字化时域信号的DFT受到DFT性质的限制。即，为了获得小频率步长，即频域中的精细分辨率，在时域中，长时间跨度是必要的。类似地，为了获取用于宽频跨度的数据，需要高采样率。因此，较高频率处经调制载波的精细分辨率需要高采样率以及长时间跨度两者，这需要大的获取存储器，它是昂贵的或者在示波器中不可用。此外，时域中信号和频率中信号的时间相关性可能受到采样率以及获取时间的影响。例如，时域中的较高时间精度需要较高的采样率。然而，对于给定的固定存储器大小， 较高的采样率限制了时间跨度，并因此限制了频率中频率步长的大小。换句话说，频域分析精度受到时域分析精度的限制。由于具有这种多域功能的测试和测量仪器通常具有获取参数，诸如针对联系在一起的多个通道的采样率和记录长度、在时域和频域两者中的同时分析可能是困难的。即，一个域中的精度可能与另一个域中的精度相互排斥。
发明内容
一种实施例包括一种测试和测量仪器，该测试和测量仪器包括输入端口，被配置为接收输入信号；数字转换器，被配置为数字化该输入信号；抽取器，其耦合至该数字转换器并且被配置为抽取该数字化的输入信号来生成抽取的输入信号；数字下变频器，其耦合至该数字转换器并且被配置为对该数字化的输入信号进行频移来生成频移的输入信号；以及存储器，被配置为存储该抽取的输入信号和该频移的输入信号。一个实施例包括一种操作测试和测量仪器的方法，该方法包括对输入信号进行数字化；抽取该数字化输入信号来生成抽取的输入信号；对该数字化输入信号进行频移来生成频移的输入信号；以及在存储器中存储该抽取的输入信号和该频移的输入信号。
图1是根据一个实施例的测试和测量仪器的框图，该测试和测量仪器具有时域通道和频域通道。图2是图1的测试和测量仪器中的频域通道的示例的框图。图3是根据一个实施例的测试和测量仪器的框图，该测试和测量仪器具有耦合至单个输入的时域通道和频域通道。图4是图3的测试和测量仪器的示例的框图。图5是根据一个实施例的测试和测量仪器的框图，该测试和测量仪器具有用于多个通道的不同获取参数。图6是根据一个实施例的测试和测量仪器的框图，该测试和测量仪器具有可以触发从时域通道和/或频域的获取的触发系统。图7是根据另一个实施例的测试和测量仪器的框图，该测试和测量仪器具有时域通道禾口频域通道。图8是图7的测试和测量仪器中的数字下变频器的示例的框图。图9是根据另一个实施例的测试和测量仪器的框图。图10是根据一个实施例的具有触发系统的图9的测试和测量仪器的框图。图11是根据一个实施例的具有用户接口的图9的测试和测量仪器的框图。图12是根据一个实施例的图11的用户接口的示例的框图。
具体实施例方式实施例包括可以在多个域中分析信号的测试和测量仪器及技术。例如，可以在时域中分析确定事件何时发生的控制信号。这些控制信号通常控制频率事件，例如载波频率中的变化。在一个实施例中，可以针对时域分析、针对频域分析、以及针对域之间的时间对准的分析优化用于分析两个事件的信号获取。图1是根据一个实施例的测试和测量仪器的框图，该测试和测量仪器具有时域通道和频域通道。在该实施例中，仪器10包括时域通道12，被配置为接收第一输入信号18， 以及频域通道14，被配置为接收第二输入信号20。获取系统16耦合到时域通道12和频域通道14，并被配置为从时域通道和频域通道获取数据。时域通道12可以被配置为对第一输入信号18进行采样用于时域中的分析。例如， 时域通道12可以包括数字转换器，诸如多位模数转换器、用于感测离散水平的比较器等。 时域通道12可以包括其他电路，诸如放大器，输入保护，或其他调节电路。时域通道12可以包括其他数字处理电路，诸如存储器、抽取器等。相应地，输出信号26可以是时域中输入信号18的数字化版本。在一个实施例中，时域通道12可以包括针对获取信号以便在时域中分析而优化的电路。例如，适合时域分析的信号可是控制信号、数据信号等。这种信号可以具有从DC 到最大频率的频率分量，诸如IGHz J6. 5GHz等。因此，时域通道12可以包括放大器、衰减器，以及覆盖从DC到最大频率的整个带宽的其他电路。频域通道14可以被配置为与时域通道12不同地处理的第二输入信号20。特别地，频域通道14可以被配置为处理第二输入信号20用于频域中的分析。例如，如将要在下面更详细描述的那样，第二输入信号20可以被频移到不同的频率范围。特别地，第二输入信号20可以被下变频到较低的频率范围。即，输入信号20已经被频移。在一个实施例中， 该频移的信号可以是输出信号观。该频移是时域通道12和频域通道14在处理输入信号中的差异的示例。另外，在一个实施例中，频域通道14可以包括衰减器、滤波器、放大器等，可以针对需要频域表示和分析的那些信号对它们进行优化。例如，频域通道14中的放大器可以被配置为比时域通道 12中的放大器具有更低的噪声指数和更低的最大输入电平。在另一个实施例中，放大器可以具有不同的频率范围。即，时域通道12中的放大器可以具有DC到26. 5GHz的频率范围。 该放大器可以被优化用于放大整个频率范围的信号。然而，当分析频域中的高频信号时，特别地，当分析在频域中被下变频的信号时，可以使用不跨从DC到最大频率的整个频率范围操作的分量。例如，如果感兴趣的信号具有以15GHz为中心的频率范围，则可以使用具有从IOGHz到20GHz的频率范围的放大器。这样的放大器可以在其频率范围上比跨从DC到 26. 5GHz的较大频率范围的放大器具有更好的性能。类似地，频域通道14可以包括其他分量，这些分量具有不同带宽、输入范围、噪声指数，或否则将在时域通道12中使用的其他事物。即，可以选择频域通道14中的放大器、 混合器、本地振荡器、衰减器、滤波器、开关等以具有将降级和/或消除时域通道14的全带宽的特征。因此，由于来自频域通道14的上述频移、上述不同分量的影响等，输出信号观可以是这样的信号相比于在时域通道12中被处理的情况，更适于针对频域分析来处理该信号。此外，如将在下面进一步详细描述的那样，已经根据频域相关的获取参数处理了输入信号20，该获取参数可能不仅仅适于感兴趣的频率范围、分辨率带宽等，其还可以不同于时域通道12的获取参数。即，频域通道14不仅可以具有不同于时域通道12的分量，而且频域通道14和时域通道12还可以不同地进行操作，例如，通过具有不同的采样率、记录长度等。 因此，频率通道14和时域通道12中的每个可以分别被优化用于频域和时域中所获取信号的相应分析。获取系统16可以包括各种电路。例如，该获取系统可以包括数字转换器、抽取器、 滤波器、存储器等。获取系统16可以耦合至时域通道和频域通道，并且被配置为获取来自该时域通道和频域通道的数据。例如，时域通道12可以被配置为过滤、缩放，或否则调节输出信号26为用于该获取系统的数字转换器的合适范围。类似地，频域通道14也可以被配置为调节该信号用于获取系统16的数字转换器，尽管不同于如上描述的时域通道12。图2是图1的测试和测量仪器中的频域通道的示例的框图。在该示例中，频域通道14包括衰减器30、滤波器31、混合器32、本地振荡器33以及IF滤波器34。输入信号20 由衰减器30接收。衰减器30可以是固定衰减器、可变衰减器、切换衰减器等。衰减信号由滤波器31滤波。在一个实施例中，可以按照期望选择滤波器31用于适合的输入频率范围。例如，取决于感兴趣的特定频率范围、振荡器33频域等，滤波器31可以是低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等。使用混合器32和本地振荡器33，可以将经滤波的信号下变频到IF范围。IF滤波器34可以在IF信号可用作输出信号M之前对其进行滤波。在该实施例中，输出信号M 可以是图1的频域通道14输出信号观，其可用来被获取系统16获取。在一实施例中，当下变频到IF频率范围之后，输出信号M表示输入信号20。该 IF信号可以被进一步处理或在如图1所示的获取系统16中被获取。例如，如下面将要进一步详细描述的那样，使用傅里叶变换等进行变换，该IF信号可以被转换为同相(I)和正交相位(Q)信号。在另一个实施例中，频域通道14可以包括一个数字转换器35以及数字滤波器36。 数字转换器35可以被配置为数字化输出IF信号24。数字滤波器36可以被应用于针对数字化的IF信号降低非自然信号(artifact)、提供加窗函数等。因此，数字化的IF信号25 可能可用作为图1的频域通道14输出信号28，以由获取系统16获取。在又一个实施例中，频域通道14可以包括存储器37和处理器，被配置为对数字化的IF信号25的段执行傅里叶变换38，诸如快速傅里叶变换(FFT)、离散傅里叶变换(DFT)、 chrip-Z变换等。这一点上，可以对数字化的IF信号25进行变换，这将其的数学表示从时间的函数改变为频率的函数，由变换的信号27表示。尽管已经作为示例给出了傅里叶变换 38，但是可以按需替换为其他变换，诸如拉普拉斯变换，希尔伯特变换等。无论如何，经变换的IF信号27可能可用作为图1的频域通道14输出信号28，以由获取系统16获取。因此，频域通道14输出信号观可以采用适于允许频域中输入信号20的分析的各种形式。可以按需在频域通道14与获取系统16之间划分各种组件、处理等。然而，无论形式如何，输出信号28可以由组件处理，可以针对感兴趣的频率范围来选择和/或调谐这些组件。无论频域通道14输出信号28的形式如何，包括来自时域通道12以及频域通道14 的数据的获取数据22可能可用于在各自域中的进一步的处理、显示、分析等。在一个实施例中，获取系统16可以被配置为基本上获取输出信号沈与输出信号 28的时间对准的版本。例如，输出信号沈和观可以被存储在获取系统16的获取存储器中。如下面将进一步详细描述的那样，输出信号26和观的获取可以响应于相同触发器而被执行。因此，由于可以利用针对时域分析优化的时域通道12来获取输出信号沈以及可以利用针对频域分析优化的频域通道12来获取输出信号观，所以可以执行基本上时间对准的时域和频域分析而不牺牲一个分析域相对于另一个的获取优化。尽管已经示出了对频域通道14的组件的选择，但是可以呈现其他组件，诸如放大器、开关、抽取器、限制器等和/或替换示出的组件。返回参考图1，在一个实施例中，时域通道12、频域通道14以及获取系统16基本上可以被封装在外壳M中。例如，仪器10可以包括机箱。时域通道12可以包括前面板上的输入连接器，诸如BNC连接器、多通道连接器等。频域通道14可以具有适合较高频率的连接器，例如SMA，N，2. 92mm，或其他高性能连接器。即，频域通道14可以包括优化的较高频率性能的连接器。外壳M可以包括普通显示器、键、旋钮、拨盘或其他用户接口。尽管用户接口的共同方面可以控制时域和频域信号的不同方面，但是可以提供不同的接口来访问不同的功能。例如，一个按钮可以使得普通旋钮控制时间基准。另一个按钮可以使得该普通旋钮控制中心频率。 在一个实施例中，时域通道12和频域通道14可以具有不同的操作频域范围。时域通道12可以具有第一操作频率范围。例如，时域通道12可以是DC耦合的。S卩，时域通道12可以用来获取DC信号和/或具有指导DC的频率分量的基带信号。另外，时域通道12 可以具有相对低的频率上限。例如，时域通道12可以具有IGHz带宽。因此，时域通道12 可以被配置为具有从DC到IGHz的输入频率范围。然而，频域通道14可以被配置为具有不同的输入频率范围。例如，如图2示例的所示，频域通道14可以被配置为将输入信号20下变频到较低的IF频率范围。因此，频域通道14的可操作输入频域范围可以被配置为不同于时域通道12。例如，频域通道的输入频率范围可以高达26. 5GHz。即，各种滤波器31、34、36等可以影响操作输入带宽。此外，可以选择针对频域通道14选择的组件来优化关联的频率范围，而不是继而优化整个输入频率范围。例如，可以针对特定频率范围的最佳灵敏度、动态范围、噪声等级等来选择组件。相反，在一个实施例中，时域通道12可以被优化用于其整个频率范围。艮口， 时域通道12可以被配置为期待它整个带宽内任何位置的信号。然而，频域通道14可以被配置为选择感兴趣的特定频率范围。而且，频域通道14可以被配置为获取时域通道带宽之外的信号。因此，可以针对该频率范围来优化频域通道14。图3是根据一个实施例的测试和测量仪器的框图，该测试和测量仪器具有耦合至单个输入的时域通道和频域通道。在该实施例中，时域通道12和频域通道14每个都可以被配置为接收相同的输入信号42。例如，可以将分离器、开关、选择器或其他信号路由设备 44可以用来路由输入信号42。因此在一个配置中，仅时域通道12接收输入信号42。在另一个配置中，仅频域通道14接收输入信号42。在又一配置中，时域通道12和频域通道14 两者都可以接收输入信号42。在一个实施例中，时域通道12和频域通道14中的每个可以具有其自己的数字转换器。因此，输出信号沈和观可以是数字信号，已经在针对相应时域和频域中的分析优化的通道中对该数字信号进行了数字化。在另一个实施例中，如上所述，数字转换器可以是获取系统16的一部分。而且，输出信号沈和观可以是已经被处理的模拟信号，使得针对各个域中的获取和分析对它们进行优化。图4是图3的测试和测量仪器的示例的框图。在该实施例中，仪器50包括被配置为接收输入信号42的公共输入44、下变频器57、选择器53以及数字转换器55。下变频器 57可以包括混合器51和本地振荡器52。为了清楚，没有使出其他组件，诸如滤波器、放大器、衰减器等。下变频器57可以输出输入信号42的经下变频的版本58。输入信号42和下变频的信号58两者都可用于选择器53。因此，在单个输入44 上，可以向单个通道添加可以针对频域中的分析优化的电路，诸如下变频器57和/或其他关联的放大器滤波器等。然而，诸如数字化转换器55的公共电路可以用来直接数字化将在时域和频域分析中使用的输入信号42以及下变频的信号58两者。例如，数字转换器55可能能够以lGS/s采样率进行数字化。因此，时域路径43可以具有相应的最大输入频率，诸如500MHz。相反，频域路径45可以包括允许基本上较高的最大频率范围的组件。例如，下变频器57可以被配置为对具有高达26. 5GHz频率的信号进行下变频。然而，下变频的信号58的IF带宽可以是500MHz。因此，相同的数字转换器55 和其他公共电路仍然可以用来数字化基带数字信号以及下变频的信号两者。如下面将进一步详细描述的那样，数字转换器55可以被配置为当执行频域分析时，以与执行时域分析时的采样率不同的采样率进行操作。例如，响应于选择信号M，数字转换器阳可被配置为选择适于引入信号的采样率。即，在一个实施例中，高采样率可以用于时域分析的信号的获取；然而，适于下变频的信号58的较低采样率可以用于频域分析的信号的获取。因此，相同输入可以可配置用于提供针对时域分析优化的信号沈和针对频域分析优化的信号观两者。如图3所示，可以基本上同时在时域和频域中获取并且分析相同的输入信号。然而，如图4中的实施例所示，用于所获取信号的信号路径可以从针对时域分析优化的路径以及针对频域分析优化的另一路径中选择。图5是根据一个实施例的测试和测量仪器的框图，该测试和测量仪器具有用于多个通道的不同获取参数。在该实施例中，仪器60包括时域通道63和频域通道67，每一个都耦合至类似上述图1的获取系统70。控制器69耦合至时域通道63以及频域通道67。控制器14可以是任何种类的电路。例如，控制器14可以包括模拟和数字电路。控制器14可以包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、可编程门阵列等。控制器14还可以包括与时域通道63、频域通道67、以及获取系统70接口对接的适合的电路。控制器69可以被配置为控制时域通道63和频域通道67的获取参数。特别地，控制器69可以被配置为控制获取参数，使得获取参数可以相同。在该示例中，控制器69可以被配置为控制各自的数字转换器62和66的采样率64和68。采样率64和采样率68是可配置的，使得采样率64和采样率68可以不同。因此，数字化的时域数据71和数字化的频域数据73可以具有不同的长度。采样时钟的独立性允许时域和频域参数的独立控制。例如，为了获取时域信号，采样率可以被选择为超过时域信号中感兴趣的最高频域分量的一倍。如果时域信号具有IGHz 的频率分量，则可以使用2GS/s或大于2GS/s的采样率。如果频域通道被锁定为相同的采样率，那么，当使用DFT时，频率步长大小或频域数据73的关联的分辨率带宽直接驱动采样数量，或时间跨度。作为结果，该分辨率带宽受到可用的获取存储器大小的限制。替代地， 时域通道63的采样率将被限制，以便在频域通道67上实现窄的分辨率带宽。相反，如果采样率可以不同，那么可以选择适合频域数据73所期望方面的采样率。例如，如果输入信号20如这里所描述的被下变频，则可以使用对应于所期望的频率跨度的较低采样率。即，如果载波是IGHz且调制占用20MHz，则下变频的信号可以占用20多 MHz以及附加的余裕用于滤波、采样等。假设这种采样率是50MS/s，相同的时间跨度并且因此相同的频率步长大小将需要获取存储器的1/40。上面的场景仅是示出了可以使用不同采样率的示例。无论具体应用如何，不同的采样率允许进行特定于所给通道、输入信号以及感兴趣的域的选择。上面描述的用于时域通道63和频域通道67的采样率可以是不同的，但是不一定是独立的。例如，不同采样率可以被锁相到公共的较低频率时钟。然而，这里的独立性意味着可以独立控制。此外，尽管分离的采样率64和68已经被描述，但是关联的振荡器、时钟等基本上可以与仪器60的公共电路同步。
此外，尽管采样率已经被用作为获取参数的示例，该获取参数在时域通道63和频域通道67之间可以不同，但是其他获取参数可以由控制器69来控制而不同。例如，控制器 69可以被配置为控制获取系统70，使得与时域通道63和频域通道67相关联的获取周期、 记录长度等是不同的。在另一个示例中，控制器69可以被配置为调整各自通道中的组件， 诸如滤波器带宽、滤波器中心频率、衰减器设置等。作为结果，可以控制用于时域通道63和频域通道67的获取参数中的每个来优化用于关联的输入信号的获取的通道，使得针对不同域中的分析优化关联的输入信号。图6是根据一个实施例的测试和测量仪器的框图，该测试和测量仪器具有可以触发从时域通道和/或频域的获取的触发系统。在该实施例中，仪器90包括获取系统92。获取系统92可以包括触发系统94。该触发系统可以耦合至时域通道12以及频域通道14。因此，获取系统92的获取可以响应于时域信号、频域信号、此类信号的组合等而被触发。因为相同的事件或事件的组合可以用来触发频域和时域两者中的获取，获取的信号可以被时间对准到较高的程度。例如，获取的数据可以如示波器的两个输入通道那样被时间对准，即基本上在每个采样的基础上对准。因此，当在一个域中检验事件时，相应地，可以分析另一域中基本上同期的信号。如这里使用的那样，基本上同期和/或时间对准可以包括受到时间对准的通道的最低采样率限制的时间准确度。此外，共同触发可以导致交叉域触发。例如，获取系统92可以被配置为识别时域信号18中的事件。作为响应，时域信号20的获取可以被触发。在该示例中，时域信号18 不需要被获取。例如，打开发射器的信号(即，时域控制信号)可以用来触发对所传输信号的获取。可以在频域中队该所传输的信号进行分析。类似地，频域事件可以用来触发时域获取。例如，接收的RF信号可以被监控直到频率范围改变到特定的频率范围，诸如与跳频信号相关联的范围之一。响应于RF信号在感兴趣的频率范围中的出现，可以获取接收器中经解调数据的获取用于分析。尽管一个域中的事件已经被描述为用来触发用于在另一个域中分析的获取，但是相同的事件可用来触发用于在任何或所有域中分析的获取。此外，来自不同域的事件可以组合在一起。例如，频域假信号或其他伪信号可以与控制信号组合，控制信号指示感兴趣的信号应在具有假信号的频率跨度内。即，可以响应于指示其期望相关联频率范围中的信号的接收器的频域异常和控制信号来获取与接收器相关联的信号。尽管信号、信号的特性、事件的组合等的特定示例已经在上文描述，但是来自任何信号的任何事件可以被按需用于和 /或组合来触发获取。图7是根据另一个实施例的测试和测量仪器的框图，该测试和测量仪器具有时域通道和频域通道。在该实施例中，仪器Iio包括时域通道1 和频域通道127。每个都包括各自的数字转换器112和114。频域通道包括模拟下变频器125，其被配置为接收输入信号20。数字转换器114被配置为对来自于模拟下变频器127的经下变频的的信号进行数字化。在一个实施例中，来自数字转换器112和114的数字化的信号可以被存储在存储器116中。如下面将描述的随后的处理可以按需对存储在存储器116中的数字化的信号来执行。无论数字化的信号是否被存储在存储器116中，进一步的处理都可以被执行。例如，数字化的信号118可以进一步被时域处理122来处理。例如，信号调节、滤波、抽取等可以被应用于时域信号118。所产生的经处理的时域信号1 可以被存储在存储器134中。频域通道127还包括数字下变频器124。数字下变频器1 可以被配置为将数字化的下变频信号120转换成同相(I)和正交相位(Q)表示。这可以通过附加的下变频过程来实现。因此，下变频的信号1 可以包括输入信号20的同相和正交相位表示。在另一个示例中，I/Q信号可以被转换为其他信号，诸如幅度、相位、频率等。此外，该I/Q信号可以被解调以捕获潜在的符号、位、或其他数据。在另一个示例中，可以应用诸如FFT的变换。任何这样的处理可以被执行来生成将存储在存储器134中的这些信号或其他信号中的任何信号。图8是图7的测试和测量仪器中数字下变频器的示例的框图。在该实施例中，数字化的信号120被输入到同相路径148和正交相位路径150两者中。每个路径被配置为从本地振荡器142接收信号；然而，正交相位路径150被配置为接收相对于同相路径148接收的信号相位相差90度的信号。每个路径148和150被配置为将输入信号120与来自本地振荡器142的相应信号混合。因此，产生同相信号144和正交相位信号146。附加的滤波和/或抽取可以按需被应用于信号144和146。如上面关于图7描述的，这些信号可以被存储在存储器134中，进一步被处理等。特别地，信号144和146可以是数字化的信号120的复数表示。例如，同相信号144可以表示数字化的信号120的实部，并且正交相位信号146可以表示数字化的信号 120的虚部。这种复数表示可以用来计算数字化的信号120的各种其他表示，诸如相位、频率、编码数据等。图9是根据另一个实施例的测试和测量仪器的框图。如上所述，两个信号可以被获取，使得分别针对时域分析和频域分析来优化该获取。在一个实施例中，在利用针对时域和频域分析的优化进行数字化之后可以获取相同的输入信号。在一个实施例中，仪器170可以包括输入端口 172。该输入端口可以被配置为接收输入信号。该输入信号可以由信号调节174处理。信号调节174可以包括电路，诸如放大器、衰减器、限制器、滤波器等。可以使用可以用于为数字化准备输入信号的任何电路。一旦被调节，该输入信号可以被数字转换器176数字化。数字转换器176可以是上面描述的任何种类数字转换器。数字转换器176被配置为数字化该输入信号来生成数字化的输入信号184。在一实施例中，数字转换器184可以被配置为以基本上是该数字转换器的最大采样率的采样率来对该输入信号进行采样。因此，可以对具有最高可能带宽的输入信号进行采样。然而，在另一个实施例中，该数字转换器可以按需以较低的采样率操作。使用数字转换器176的最大采样率作为示例，输入信号184可以具有相对高的采样率。如果这种数字化的输入信号184被存储在存储器中，则需要相对大量的存储器。然而，仪器170可以包括抽取器178。抽取器178可以耦合至数字转换器176并被配置为抽取数字化的输入信号184来生成被抽取的输入信号188。例如，数字转换器176可以被配置为以lOGS/s采样率进行采样。抽取器178可以被配置为以10倍抽取数字化的输入信号184。 即，得到的抽取的信号188可以具有lGS/s的采样率。因此，给定时段的、具有较小尺寸的记录可以被存储在存储器182中，这减少了需要的存储器的量和/或允许较长的获取。尽管这种抽取可能适合于数字化的输入信号184的随后的时域分析，但是该抽取可能不适合频域分析。例如，相对小的分辨率带宽可能是频域分析所期望的。因此，相对长的时段可以被用来实现较小的分辨率带宽。然而，数字化的输入信号184的采样率，存储器 182中充足量的存储空间可能不是可用的。另外，抽取器178的抽取可以降级频域中所期望信号的表示。因此，仪器170可以包括数字下变频器180。数字下变频器180耦合至数字转换器176并被配置为频移数字化的输入信号184来生成频移的输入信号186。上面的图8是数字下变频器180的示例。然而，在另一个实施例中，数字下变频器180不需要包括多个路径、90度的相移等。即，数字下变频器180可以包括类似于图8的数字下变频器的单个路径的数字混合、滤波等。无论如何，感兴趣的数字化的输入信号184的频率范围可以被频移到IF频率范围。可以选择采样率、记录长度等可以以优化用于存储频移的输入信号186。例如，IOHz分辨率带宽可能的期望的，其导致IOOms的时间跨度。以数字化的输入信号184的lOGS/s采样率，IGS记录将被存储在存储器182中。然而，通过频移该期望的频率范围到较低的频率， 仍然可以使用较低的采样率来保持期望的频率分量。相应地，较低的记录长度继而可以被用于相同的分辨率带宽。因此，存储器182可以被配置为存储抽取的输入信号188和频移的输入信号186， 每个抽取分别适用于时域和频域中相应的分析。即，可以按需选择采样率、记录长度等来优化用于时域分析和频域分析两者的输入信号的获取。特别地，可以按需选择采样率、记录长度等并且优化用于感兴趣的相应分析域的数字化的信号并且减少所需的存储器量。另外，在一个实施例中，抽取器178和数字下变频器180可以被配置为基本上同时操作。因此，可以在时域和频域中基本上同时地分析相同的输入信号。此外，在一个实施例中，采样率和/或记录长度的减少可以在存储在存储器182中之前被执行。例如，数字化的输入信号184可以不被存储在存储器182中用于进一步处理。 抽取器178和数字下变频器180可以被配置为对数字化的输入信号184的引入数字化的数据流进行操作。因此，数字化的输入信号184的随后的读取和处理不需要被执行。换句话说，归因于数字化的输入信号184的读取和/或处理的延迟由于抽取的输入信号188和频移的输入信号186存储在存储器182中而无需发生。因此，可以不需要对数字化的输入信号184的进一步处理的时间。图10是根据一个实施例的具有触发系统的图9的测试和测量仪器的框图。如上所述，触发系统可以被配置为关于来自于时域通道和频域通道的事件触发。在一实施例中， 触发系统202可以被配置响应于抽取的输入信号188和频移的输入信号186中的至少一个来触发获取。在一实施例中，该获取可以但无需是数字化的输入信号184或任何衍生信号的获取。即，触发系统202可以被配置为响应于抽取的输入信号188和频移的输入信号186来触发另一个通道上的数据获取。图11是根据一个实施例的具有用户接口的图9的测试和测量仪器的框图。在该实施例中，仪器220可以包括控制器222。控制器222可以是上面描述的任何种类的电路。 特别地，该控制器可以耦合到抽取器178以及数字下变频器180。控制器可以被配置为响应于用户接口 2M来调整抽取器178的参数以及数字下变频器180的参数。
在一个实施例中，控制器222可以被配置为调整各种不同的参数，诸如抽取器178 和数字下变频器180的采样率、记录长度、中心频率等。此类参数在如上所述的抽取器178 和数字下变频器180之间可以是不同的。图12是根据一个实施例的图11的用户接口的示例的框图。参考图11和12，在一个实施例中，用户接口 240可以包括显示器对2。控制器222可以被配置为通过用户接口呈现抽取的输入信号188以及频移的输入信号186。在该示例中，时域轨迹248对应于抽取的输入信号188。频域轨迹250对应于频移的输入信号186。特别地，频移的输入信号186可以利用分辨率带宽来表示，其允许对频率分量252 的分解和分析。例如，电源噪声或其他非自然信号可以在轨迹248呈现的信号中表示。可以优化存储在存储器182中的相应记录来减少存储器利用率而仍然允许对所期望特征的分析。特别地，用户接口 240可以包括时域控制244和频域控制M6。时域控制244可以包括诸如每个划分的时间、时间跨度、采样率、记录长度等的控制。频域控制246包括诸如频率跨度、分辨率带宽、中心频率等的控制。时域控制244和频域控制246可以按需向用户呈现。例如，可以使用按钮、拨盘、菜单等来向用户呈现时域控制M4以及频域控制M6。 此外，这种控制可以通过通信接口被呈现给用户，该通信接口诸如以太网接口、通用串行总线(USB)接口、IEEE-488 接口等。在一个实施例中，控制器可以被配置为基本上同时地通过用户接口来呈现抽取的输入信号以及频移的输入信号。因此，用户可以按需在多个域中分析单个输入信号的多个方面。尽管在降低采样率时已经在上面关于抽取器178描述了抽取，但是该抽取可以包括其他信号处理。例如，信号整形、滤波等可以是抽取器178的抽取的一部分。尽管，已经在上面结合频域处理描述了 DFT，但是可以按需使用任何傅里叶变换或其他变换函数。尽管已经在频率中的下变频时在上面描述了各种信号，但是可以按需将此类信号上变频到适合的IF频率范围。例如，可以将IF频率范围之下的频率上变频到IF频率范围。 这种上变频和下变频可以被统一称作频移。尽管已经描述了特定实施例，但是将要理解的是本发明的原理不限于那些实施例。可以在不脱离如以下权利要求书中记载的本发明的原理的情况下做出变型和修改。
权利要求
1.一种测试和测量仪器，包括 输入端口，被配置为接收输入信号；数字转换器，被配置为数字化所述输入信号；抽取器，其耦合至所述数字转换器并且被配置为抽取数字化的输入信号来生成抽取的输入信号；数字下变频器，其耦合至所述数字转换器并且被配置为对所述数字化的输入信号进行频移来生成频移的输入信号；以及存储器，被配置为存储所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号。
2.如权利要求1的测试和测量仪器，其中所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号具有不同的采样率。
3.如权利要求1的测试和测量仪器，其中所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号具有不同的记录长度。
4.如权利要求1的测试和测量仪器，其中所述数字转换器被配置为以第一采样率对所述输入信号进行采样； 所述抽取器被配置为以小于所述第一采样率的第二采样率来生成所述抽取的输入信号；以及所述数字下变频器被配置为以小于所述第一采样率的第三采样率来生成所述频移的输入信号。
5.如权利要求1的测试和测量仪器，进一步包括 用户接口 ；以及控制器，被配置为通过所述用户接口来呈现所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号。
6.如权利要求5的测试和测量仪器，其中所述控制器被配置为基本上同时地通过所述用户接口来呈现所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号。
7.如权利要求5的测试和测量仪器，其中 所述用户接口包括时域控制和频域控制；以及所述控制器被配置为响应于所述时域控制来调整所述抽取器的参数，并且被配置为响应于所述频域控制来调整所述数字下变频器的参数。
8.如权利要求7的测试和测量仪器，其中所述控制器被配置为响应于所述时域控制来调整所述抽取器的采样率；并且所述控制器被配置为响应于所述频域控制来调整所述数字下变频器的采样率。
9.如权利要求1的测试和测量仪器，进一步包括触发系统，其耦合至所述抽取器以及所述数字下变频器，并且可配置为响应于所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号中的至少一个来触发获取。
10.一种操作测试和测量仪器的方法，包括 对输入信号进行数字化；抽取数字化的输入信号来生成抽取的输入信号； 对所述数字化的输入信号进行频移来生成频移的输入信号；以及将所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号存储在存储器中。
11.如权利要求10的方法，其中所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号具有不同的采样率。
12.如权利要求10的方法，其中所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号具有不同的记录长度。
13.如权利要求10的方法，其中对所述输入信号进行数字化包括以第一采样率对所述输入信号进行数字化；抽取所述数字化的输入信号包括以小于所述第一采样率的第二采样率来抽取所述数字化的输入信号；以及对所述数字化的输入信号进行频移包括以小于所述第一采样率的第三采样率来对所述数字化的输入信号继续频移。
14.如权利要求10的方法，进一步包括通过用户接口来呈现所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号。
15.如权利要求14的方法，进一步包括基本上同时地通过所述用户接口来呈现所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号。
16.如权利要求14的方法，进一步包括响应于所述用户接口的时域控制，调整对所述数字化的输入信号的抽取；以及响应于所述用户接口的频域控制，调整对所述数字化的输入信号的频移。
17.如权利要求16的方法，进一步包括响应于所述用户接口的所述时域控制，调整所述抽取器的采样率；以及响应于所述用户接口的所述频域控制，调整所述频移的采样率。
18.如权利要求10的方法，进一步包括响应于所述抽取的输入信号和所述频移的输入信号中的至少一个来触发获取。
全文摘要
一种多域测试和测量仪器以其操作方法。一种测试和测量仪器，包括输入端口，被配置为接收输入信号；数字转换器，被配置为数字化该输入信号；抽取器，其耦合至该数字转换器并且被配置为抽取该数字化的输入信号来生成抽取的输入信号；数字下变频器，其耦合至该数字转换器并且被配置为对该数字化的输入信号进行频移来生成频移的输入信号；以及存储器，被配置为存储该抽取的输入信号和该频移的输入信号。
文档编号G01R23/16GK102435846SQ201110332050
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者K·P·多宾斯 申请人:特克特朗尼克公司