專(zhuān)利名稱：產(chǎn)生光譜軌跡的數(shù)據(jù)壓縮的制作方法
產(chǎn)生光譜軌跡的 壓縮相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
本申請(qǐng)要求于2005年11月4日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 60/733,844的權(quán)益，其旨內(nèi)，此結(jié)合作為參考。
技術(shù)背景
隨著數(shù)字通信技術(shù)和其它高性能系統(tǒng)的fflit發(fā)展，測(cè)試和測(cè)量軟件和儀 器以提供電、聲、或光波形的時(shí)間、頻率和調(diào)制領(lǐng)域的有相關(guān)系的分析和顯示 變得重要。例如，現(xiàn)f^l信系統(tǒng)的特征是時(shí)間爆發(fā)、頻率蹈歐和復(fù)雜數(shù)字調(diào)制方案。
光譜分析儀經(jīng)常用來(lái)檢查目標(biāo)波形或信號(hào)的光譜組成。傳統(tǒng)的掃描光譜 分析儀使用在其中有一個(gè)本機(jī)振蕩器來(lái)掃描頻率范圍的超外差接收機(jī)現(xiàn)代的 光譜分析儀可以利用快3t傅立葉變換(FFT)或類(lèi)似的數(shù)學(xué)處理將取樣;言號(hào) 記錄變換成光譜波形。矢量信號(hào)分析儀，過(guò)提供分析信號(hào)的幅度和相位兩者 的信息而專(zhuān)用于數(shù)字調(diào)制分析的工具。
參照?qǐng)Dl，光譜分析^^集包括一批 取樣的采集記錄110并且^^ 者可以在時(shí)間、頻率和調(diào)制領(lǐng)域上共同分析整個(gè)記錄或者記錄的一部分。釆集 記錄110被分析的部分是分析窗口 120且該分析窗口持續(xù)時(shí)間通常稱為分析長(zhǎng) 度。分析長(zhǎng)度典型地根據(jù)希望的測(cè)量產(chǎn)生。
光譜分析儀的中頻階(IF)段中的窄帶濾波器的寬度通常稱為分辨帶寬 (RBW)。 RBW決定分析儀^fjf緊密間隔的信號(hào)成分的能力。對(duì)于矢量信號(hào)分 析儀，光譜的RBW與變換幀的持續(xù)時(shí)間成反比。
希望的分析窗口可育隨常包含多個(gè)變換幀。例如，^ffi者可以選擇僅要 求很短分析時(shí)間的RBW，但是可以也要求選擇比RBW需要的分析長(zhǎng)度長(zhǎng)幾倍 的分析長(zhǎng)度。部分?jǐn)?shù)據(jù)可以用來(lái)產(chǎn)生要求的RBW。也可^ffl整個(gè)數(shù)據(jù)組，結(jié)果 是伴隨著與所要求不相同的RBW，因此在傳統(tǒng)途徑中如果iOT者想要特定的分 析時(shí)間，RBW也被決定或者甚至RBW的調(diào)整也不被允許。


據(jù)的包含分析窗口的采集記錄。
圖2說(shuō)明被分成多個(gè)頻率變換幀的信號(hào)記錄。
圖3說(shuō)明為產(chǎn)生光譜| 提供數(shù)據(jù)壓縮的一個(gè)實(shí)施例。
圖4說(shuō)明將多個(gè)中間軌跡減少至腰求的軌跡點(diǎn)的用于多個(gè)頻率變換幀的,壓縮。
圖5說(shuō)明用來(lái)將頻率幀組成單光譜軌跡的檢波器模式的具體實(shí)施例。
圖6說(shuō)明將頻率幀組成單光譜軌跡的一種方法的具體實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種禾, 壓縮來(lái)產(chǎn)生光譜軌跡的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí) 施例中，數(shù)據(jù)壓縮和頻率變換技術(shù)可以用來(lái)在光譜分析儀上產(chǎn)生從數(shù)字化振幅 對(duì)時(shí)間數(shù)據(jù)的光譜軌跡。這些原理通過(guò)允許光譜分析儀分離分析長(zhǎng)度、分辨帶 寬(RBW)和波形車(chē)爐點(diǎn)來(lái)提供更大的分析靈活性。在一些實(shí)施例中，娜壓 縮可以用來(lái)將多個(gè)頻率變換幀組成在希望的顯示1 點(diǎn)上的單光譜軌跡，如將 參考圖4和圖5充懶軍釋的那樣。軌跡壓縮有時(shí)也稱為檢波(detecttion)。
圖2說(shuō)明被分成多個(gè)頻率變換幀的分析窗口210。當(dāng)連續(xù)的信號(hào)記錄被 采集后，該信號(hào)記錄就被分成多個(gè)頻率變換幀220。在一些實(shí)施例中，可以根據(jù) 使用者定義的分析長(zhǎng)度從更大的記錄中選擇信號(hào)記錄。然后可以利用Chiip-z變 換、FFT變換或者任何其它適合的變換將每個(gè)幀220、 222從時(shí)域變換到頻域。
在一些實(shí)施例中，窗口函數(shù)例如Kaiser、 Flattop、 Gaussian、 Hann、 Blackman-Hanis (多個(gè)版本)、Hamming、 Blackman、 Uniform等等，可以應(yīng)用 到獨(dú)立變換幀內(nèi)的數(shù)據(jù)上以防止光譜泄漏。應(yīng)用窗口函數(shù)之后，就可以利用變 換從^變換幀計(jì)算光譜。
圖3說(shuō)明用數(shù)據(jù)壓縮產(chǎn)生光譜軌跡的一個(gè)實(shí)施例300。模數(shù)變換器 (ADC) 310接收模擬信號(hào)350，并且輸出時(shí) 字?jǐn)?shù)據(jù)記錄到數(shù)字存儲(chǔ)器315。 本實(shí)施例示出了 ADC310在處理通路的前端，但是其它實(shí)施例中可以不要 ADC310而直，幾收數(shù)字羅并且也適用于具有不同結(jié)構(gòu)的任何光譜分析儀。
數(shù)字記錄是將被分解成RBWi央大小的變換塊318。然后RBW數(shù)據(jù)塊 被;^A變換i央320以從時(shí)域記錄365變換到頻域記錄370。如前面討論的，本實(shí) 施例利用Chiip-z變換，但是其它實(shí)施例可以用FFT或者其它適合的變換。
如果軌跡點(diǎn)少于k*Fs/RBW，其中k是窗口相關(guān)系數(shù)并且對(duì)Blackman-harris4B窗口來(lái)說(shuō)接近2，并且Fs ，應(yīng)于所要求范圍內(nèi)的采樣頻率， 可以將軌跡點(diǎn)增加至多于k*Span/RBW。 一個(gè)方法就是將當(dāng)前軌跡點(diǎn)乘以一個(gè) 整數(shù)以產(chǎn)生圖4中的中間$ 點(diǎn)410。中間執(zhí)跡點(diǎn)410的數(shù)量可以l^擇為多于 WSpan/RBW。這個(gè)步驟減少或消除了在光譜顯示中對(duì)于任意軌跡點(diǎn)輸入的漏失
的信號(hào)尖峰。在變換塊320中的Chirp-z變換后，軌跡壓縮可以被用來(lái)將每個(gè)光譜幀 410中的軌跡點(diǎn)的數(shù)量減少至對(duì)于每個(gè)頻率變換幀所需要的軌跡點(diǎn)的數(shù)量。
圖4說(shuō)明對(duì)于*頻率變換幀420、 440和450用于將^h光譜軌跡410 的軌跡點(diǎn)的數(shù)量減少至所需數(shù)量412的軌跡壓縮。這個(gè)步驟減小或消除了當(dāng)軌 跡點(diǎn)412的數(shù)量被設(shè)置成小于RBW幀中的采樣數(shù)量的值時(shí)漏失的信號(hào)尖峰。
往回參考圖3，在變換i央320之后，頻域記錄370在車(chē);tt壓縮塊325中 被壓縮以便將每個(gè)光譜幀壓縮至希望的軌跡點(diǎn)數(shù)量。在塊325中的軌跡壓縮之 后，多個(gè)幀在幀壓縮塊328中被壓縮成單光譜軌跡并且然后iSA顯示壓縮塊330 并且被送入顯示器335或者一些其它的存儲(chǔ)或處理器件。 一些實(shí)施例可肖^Iil 其它《更件、軟件、或5更件和軟件的不同組合來(lái)利用數(shù)據(jù)壓縮產(chǎn)生光譜軌跡，但 是都不是受限于如圖3說(shuō)明的硬件。在一些實(shí)施例中，如果分析長(zhǎng)度不是變換幀420、 440和450的長(zhǎng)度的 精確倍數(shù)，那么乘1J下的部分可以被忽略或者最后的變換幀可以與倒數(shù)第二個(gè)變 換幀440、或其它幀重疊。同樣的，為提高瞬時(shí)信號(hào)檢測(cè)能力，變換幀420、 440 和450可以都重疊以減小窗口函數(shù)弓l起的變換幀邊沿上的去加重影響。
圖5說(shuō)明將頻率幀A、 B、 C禾口 D組成單光譜軌跡514的檢波器500的 具體實(shí)施例?；诓煌膽?yīng)用場(chǎng)合可以使用不同的檢波器模式，例如，最大值 (正峰值)、最小值(負(fù)峰值)、平均值(中間值，等等)、最大傲最小值(IE/ 負(fù)峰值)、標(biāo)準(zhǔn)值、均方根、準(zhǔn)峰值或者可以使用檢測(cè)頻率幀特性并允許根據(jù)幀 特性來(lái)組合幀的其它的檢波^l模式。參考圖5并往回參考圖3，頻率幀A、 B、 C和往上到任意頻率幀n可 對(duì)應(yīng)來(lái)自RBW318的包含RBW大小的塊的信號(hào)。在經(jīng)歷了在變換i央320中從 時(shí)間到頻率的變換之后，根據(jù)如在512中描述的對(duì)應(yīng)的光譜成分520、 525和530 1頓檢測(cè)函數(shù)來(lái)組合頻率幀A-C。圖5說(shuō)明的例子是正峰值檢測(cè)函數(shù)，例如， 光譜成分542是來(lái)自頻率幀A、 B和C的一組對(duì)應(yīng)的光譜成分的正峰值。
圖6說(shuō)明將頻率幀組成單光譜軌跡的方法600的實(shí)施例。在±央610中， 方法600將分析數(shù)據(jù)分成多個(gè)如圖2所示的變換幀。在一些實(shí)施例中，變換幀 長(zhǎng)度由"Fs/RBW決定，其中k是窗口相關(guān)系數(shù)，F(xiàn)s^t應(yīng)于所要求范圍內(nèi)的采樣頻率并且也用來(lái)決定中間軌跡點(diǎn)。此外， 一些實(shí)施例便可以將每個(gè)變換幀 乘以窗口函數(shù)，如在此所述的。
在i央620中，為每個(gè)變換幀產(chǎn)生光譜。在一些實(shí)施例中Chiip-z變換、 FFT變換、或者其它適合的變換可以用來(lái)產(chǎn)生光譜。在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生如 上結(jié)合圖4所述的一組中間軌跡點(diǎn)。在可選實(shí)施例中也可不產(chǎn)生中間軌跡點(diǎn)。 如果中間軌跡點(diǎn)被使用，則被確定的檢波器可以用來(lái)將*輸出光譜軌跡減少 至希望的軌跡點(diǎn)430。
這時(shí)方法600可以基于圖5所示的每個(gè)敗中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光譜振幅將來(lái)自 分析窗口的光譜數(shù)據(jù)的多個(gè)幀組成單光譜軌跡。方法600可以產(chǎn)生同時(shí)滿足所 要求的RBW和希望的軌跡點(diǎn)的光譜軌跡。此外，分析窗口中的旨數(shù)據(jù)可以 被用來(lái)產(chǎn)生光譜并且和其它域的分析進(jìn)行更相干地比較。而且，ilil^ffi檢波 器作為數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，任何異常的光譜行為艦艮容易被識(shí)別。
可以相信上述的公jm含多個(gè)可獨(dú)立應(yīng)用的不同發(fā)明。盡管^發(fā)明以最佳方式公開(kāi)，但許多變化都有可能，不局限于在此公開(kāi)和說(shuō)明的特殊實(shí)施例。 本發(fā)明的主H包括在此公開(kāi)的各種元件、特征、函數(shù)和/或特性的所有新穎的、 非顯而易見(jiàn)的組合和變形。
包含在各種元件、特征、函數(shù)和/或特性的組合和變形中的發(fā)明可能會(huì)在 相關(guān)申請(qǐng)中要求。這些要求，不管它們指向不同的發(fā)明或是指向該相同的發(fā)明， 不管異于、寬于、窄于或等同于原始要求的范圍，也被認(rèn)為是包含進(jìn)本發(fā)明的主題。
權(quán)利要求
1. 一種方法，包括將數(shù)據(jù)記錄分成多個(gè)變換幀；利用時(shí)域到頻域的變換為每個(gè)變換幀產(chǎn)生光譜；并且基于每個(gè)幀中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光譜振幅將多個(gè)幀組成單光譜軌跡。
2、 如權(quán)利要求1的方法，其中變換幀是分辨帶寬長(zhǎng)度。
3、 如權(quán)利要求i的方法，其中將多個(gè)幀組成單光譜車(chē)Al:泡括基于光譜振幅的正峰值、負(fù)峰值、平均值、！E/負(fù)峰值、標(biāo)準(zhǔn)值、均方根和準(zhǔn)峰值中的至少 一個(gè)來(lái)組合多個(gè)幀。
4、 如權(quán)利要求1的方法，其中數(shù)據(jù)記錄源是模擬信號(hào)微字翻組。
5、 如權(quán)利要求l的方法，其中時(shí)域到頻域變換是Chiip-z變換。
6、 如權(quán)利要求1的方法，其中時(shí)域到頻域變換是決速傅立葉變換。
7、 如權(quán)利要求l的方法，還包括將^變換幀乘以窗口函數(shù)。
8、 一種裝置，包括接收信號(hào)的端口；以及與該端口相通信的電路，該電路用來(lái)將數(shù)對(duì)言號(hào)分割成多個(gè)幀； 將^頓從時(shí)域表示變換成頻:^示；并且4OT1t測(cè)函數(shù)來(lái)壓縮多個(gè)幀以產(chǎn)生單光譜軌跡。
9、 如權(quán)利要求8的裝置，其中幀是^D滯寬幀。
10、 如權(quán)利要求8的體，其中檢測(cè)函數(shù)是基于齡幀中的光譜振幅的正 峰值、負(fù)峰值、平均值、IE/負(fù)峰值、標(biāo)準(zhǔn)值、均方根和準(zhǔn)峰值中的至少一個(gè):。
11、 如權(quán)利要求8的裝置，其中信號(hào)包括模擬信號(hào)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)記錄。
12、 如權(quán)利要求8的裝置，其中時(shí)域到頻域變換是Chirp-z變換。
13、 如權(quán)利要求8的體，其中時(shí)域到頻域變換是決速傅立葉變換。
14、 如禾又利要求8的裝置，其中電路還被配置為將每4*乘以窗口函數(shù)。
15、 一種裝置，包括 糊言號(hào)數(shù)據(jù)分成多個(gè)變換幀的裝置; 禾傭時(shí)域到頻域的變換為針變換幀產(chǎn)生光譜的裝置；禾口根據(jù)旨幀中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光譜振幅將來(lái)自分析窗口的多個(gè)幀組成單光譜軌跡的裝置。
16、 如豐又利要求15的裝置，其中變換幀是分辨帶寬長(zhǎng)度。
17、 如權(quán)利要求15的裝置，其中將多個(gè)幀組成單光譜fli^泡括基于光譜振 幅的正峰值、負(fù)峰值、平均值、！E/負(fù)峰值、標(biāo)準(zhǔn)值、均方根和準(zhǔn)峰值中的至 少一^組合多個(gè)幀。
18、 如權(quán)禾腰求15的裝置，其中信號(hào)翻是模擬信號(hào)微字M組。
19、 如權(quán)禾腰求15的裝置，其中時(shí)域到頻域變換是Chiip-z變換。
20、 如權(quán)利要求15的裝置，其中時(shí)域到頻域變換是快速傅立葉變換。
21、 如權(quán)利要求15的裝置，還包括將*變換幀乘以窗口函數(shù)的裝置。
全文摘要
產(chǎn)生光譜軌跡的數(shù)據(jù)壓縮方法可以將信號(hào)數(shù)據(jù)分成多個(gè)變換幀，利用從時(shí)域到頻域的變換為每個(gè)變換幀產(chǎn)生光譜軌跡，根據(jù)每個(gè)幀中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光譜振幅將來(lái)自分析窗口的多個(gè)幀組成單光譜軌跡5。一種裝置，包含接收信號(hào)或數(shù)據(jù)組的端口；與端口通信的將數(shù)據(jù)記錄分割成多個(gè)幀的電路，將每個(gè)幀乘以窗口函數(shù)，將每個(gè)幀從時(shí)域表示變換成頻域表示，利用檢測(cè)函數(shù)壓縮該10個(gè)幀以產(chǎn)生單光譜軌跡。該數(shù)據(jù)壓縮方便了使用者獨(dú)立選擇分析長(zhǎng)度、分辨帶寬(RBW)和軌跡點(diǎn)數(shù)量，消除了傳統(tǒng)方法中經(jīng)常出現(xiàn)的耦合。
文檔編號(hào)G10L25/90GK101300497SQ200680040727
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2006年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者K·A·恩格霍姆, Y·賀 申請(qǐng)人:特克特朗尼克公司