具有時標變焦特性的電信時標測試能力的測試和測量儀器的制作方法

專利名稱：具有時標變焦特性的電信時標測試能力的測試和測量儀器的制作方法
本專利申請在這里主張Peter J．Letts和Steven C．Herring在1999年9月24日提交的、題目為“Telecommunications MaskTesting(電信時標測試)”的美國臨時專利申請序列號NO．60／155，977的優先權。
本專利申請涉及在2000年6月22日提交的、轉讓給與本專利申請相同的受讓人的、以及也主張以上標明的美國臨時專利申請的優先權的、題目為“A Test and Measurement Instrument HavingTelecommunications Mask Testing Capability with an Autofit toMask Feature(具有自動適應時標特性的電信時標測試能力的測試和測量儀器)”(Letts)的美國專利申請序列號NO．09／602，575，承擔代理卷號7011-US1，以及涉及在2000年7月19日提交的提交的、轉讓給與本專利申請相同的受讓人的、以及也主張以上標明的美國臨時專利申請的優先權的、題目為“A Test and Measurement InstrumentHaving Multi-Channel Telecommunications Mask Testing(具有多通道電信時標測試的測試和測量儀器)”(Letts和Herring)的美國專利申請序列號NO．__，承擔代理卷號7011-US3。
本發明總地涉及測試和測量儀器，更具體地，涉及利用電信時標特性的那些測試和測量儀器。
在電信工業中，進行測試來確定特定的信號是否與由國家和國際通信標準實體(例如，ITU-T和ANSI)建立的參量一致是很平常的。執行這樣的一致性測試的主要方法是把由示波器得出的波形的脈沖形狀與一個波形“時標”進行比較。該時標規定了具有最小和最大幅度值的路徑、預定的比特速率、和在信號邊緣上的規定的最小斜率(即，最小帶寬)。如果待測試的信號處在路徑范圍內，則信號通過測試。這類測試被稱為電信時標測試。
示波器特性中最近的改進是“自動設置時標”功能。“自動設置時標”功能在示波器上自動地建立水平、垂直、和觸發設置，以提供預期的信號，以及覆蓋示波器顯示器上的時標。在“自動設置時標”功能運行后的程序是通過調整輸入A／D變換器的設置而設置水平和垂直尺度為標稱值，得出一個波形，和通過調整輸入A／D變換器的設置而調整波形的尺度和位置，以及顯示該時標。
在“自動設置時標”功能建立得出的波形和顯示該時標后，電信時標測試軟件通過被測試的波形來檢驗是否闖入到時標區域(即，擾亂或時標碰撞)，它表示波形不遵守可應用的電信標準。
對于許多電信應用，可能希望在顯示器上“變焦”靠近其中出現擾亂的區域(即，放大該區域)，以使得用戶能進行更接近的檢查。不幸地，現有的電信時標測試裝置由于以下說明的原因而不存在這種能力。
所需要的是一種解決辦法，允許時標和待測試的波形“被鎖定在一起”，以便水平和垂直重新放置，和“被變焦”(即，放大)，以便更接近地審視。
電信時標測試變焦功能把時標象素引入到光柵存儲器。這樣，時標被當作為波形來處理。當象素由光柵形成器被組合到光柵存儲器時，基本上實時地進行時標象素與波形象素的比較，以檢測在波形象素與時標象素之間的沖突(即，時標擾亂)。時標是在控制器的控制下可由光柵形成器縮放和重新放置的，因為它被當作為波形被處理。時標是可鎖定到波形上的，因為二者都是在控制器的控制下由光柵形成器以象素形式被存儲在光柵存儲器的。


圖1是適合于本發明使用的示波器的簡化示意圖。
圖2是由圖1的裝置采用的存儲器的平板的簡化代表圖。
圖3顯示了按照本發明的一個實施例的電信時標和波形的屏幕顯示。
圖4是顯示圖3的電信時標的一部分的放大形狀的圖。
圖1以簡化的方框圖形式顯示了在實施本發明時使用的數字示波器100。這樣的示波器可以是，例如，由Tektronix公司，Beaverton，Oregon制造的TDS-3000數字熒光粉示波器(DPO)。
輸入信號被加到包括A／D(模擬-數字)變換器111的獲取電路110。獲取電路110幾乎連續地以高速度采樣加上的輸入信號，以及把樣本存儲在獲取存儲器120。
在運行時，數字示波器100通過周期地采樣在探針(為簡明起見，未示出)接觸到待觀察的電路的某個節點時的一點處存在的電壓，而獲取有關輸入信號的狀態(即，波形)的信息。示波器探針和示波器100的前端被設計成精確地復制信號，或信號的某個預定的分數或倍數，并把它送到A／D變換器111。A／D變換器111的輸出是一系列被存儲在獲取存儲器120中的多比特數字字。接連地獲取的樣本以順序地相關的地址被存儲在獲取存儲器中，由此涉及到時間尺度。在這些地址的數據實際上由光柵形成器140變換回時間尺度，以及被存儲在光柵存儲器150上。顯示硬件，諸如強度或彩色繪圖儀180，讀出光柵存儲器150的內容，并把數據加到光柵掃描顯示器190。上述的時間尺度代表沿示波器的光柵顯示器190的x軸的水平距離。
對于背景信息來說，光柵包含水平行和垂直列。每個行可由沿垂直軸(y軸)的位置數目識別，而每個列可由沿水平軸(x軸)的位置數目識別。典型地，在數字示波器中，從獲取存儲器存儲單元的數據內容得出的電壓幅度來確定所顯示的象素的垂直位置(行數)，而從獲取存儲器的地址得出的時間值來確定水平位置(列數)。擴展獲取存儲器的內容含量和地址，以產生二維光柵存儲器的含量的處理過程被稱為“形成光柵”。
光柵形成器140通過讀出獲取存儲器120的內容含量、讀出光柵存儲器150的相關存儲單元的內容含量、組合這二者，以及把結果的數值存儲(即，組合)回光柵存儲器150而形成復合的多比特灰度波形。幾乎在同時，多功能光柵衰變單元170讀出光柵存儲器150的內容含量和以預定的速率減去數據，以及存儲衰變的數值回光柵存儲器150，供以后顯示用。所有上述的功能在控制器130的控制下運行，該控制器可以是，例如，PowerPC G3微處理器，專用ASIC，或另外，控制器130可用多個處理器來實施。顯示了與控制器130相聯系的四種用戶控制。這些控制是水平位置控制131，垂直位置控制132，幅度(增益)控制133，和水平時基控制134。
光柵存儲器150在圖2上被更詳細地顯示為光柵存儲器250。光柵存儲器250包括三組存儲器平板，灰度(GS)平板252，矢量平板254，和UI(用戶接口)平板256。本領域技術人員將會看到，雖然很容易根據存儲器“平板”想到這種結構，但它們實際上只是快速SRAM顯示存儲器的相鄰的塊。
波形數據被寫入到GS平板252，它是以512×402矩陣排列的205，824存儲器存儲單元的陣列，每個存儲單元是9比特長。9個比特規定強度，顏色，以及象素是時標象素還是波形象素。
矢量平板254被用來顯示從數學運算(例如，來自通道1和通道2的信號的和值)得出的波形，或用于顯示先前存儲的參考波形。矢量平板254是以512×402矩陣排列的205，824存儲器存儲單元的陣列，每個存儲單元是2比特長。順便指出，2個比特將規定對于給定象素的三個級別的亮度和“關斷”狀態。
UI平板256用來存儲與文本字符有關的象素數據，它包括整個640×480的屏幕面積。這樣，UI平板256是以640×480矩陣排列的307，200存儲器存儲單元的陣列，每個存儲單元是4比特長。4個比特規定對于給定象素的顏色和亮度級別。
三組平板252、254、和256的輸出信號被讀出，以及被組合，以便在顯示讀出硬件單元280中典型地以60Hz速率顯示。
圖3顯示了在示波器的顯示屏幕上顯示的典型的電信時標的兩個部分310、320。圖1的控制器130把電信時標放入顯示存儲器。它被畫成為由一系列存儲的X-Y點規定的一系列的多邊形(例如，四邊形)。電信時標可被放入兩個存儲器組的任一個組，取決于它的最后目的。如果目只是觀看電信時標，或在屏幕上移動它，則把它放入矢量平板254。然而，如果目的是正如在共同待決的、題目為“A Test andMeasurement Instrument Having Telecommunications MaskTesting Capability with an Autofit to Mask Feature(具有自動適應時標特性的電信時標測試能力的測試和測量儀器)”(Letts)的美國專利申請序列號NO．09／602，575(在此引用，以供參考)中那樣把它與波形數據進行比較，則把電信時標放入GS平板252。這是因為光柵形成器必須接入波形數據和電信時標，以便于檢測在這二者之間的擾亂(即，作出沖突判決)，正如象素被放入光柵存儲器250的GS平板252。
參照圖3，數字示波器等的顯示屏幕300，其上顯示了具有上部310和下部320的電信時標。上部310和下部320的每個部分包括由多邊形(例如，四邊形)組成的各個段。
假定，“自動設置時標”特性把電信時標310，320放置在顯示屏幕上(被寫入到光柵存儲器150)，以及獲取和調整波形330到標稱值。一部分的“自動設置時標”功能(以上涉及的)則進行控制和阻止在時標區域中任何象素數據的衰變(這樣，時標不必被連續地重新畫出)。應當指出，在顯示屏幕300的下部的菜單中，已經選擇了菜單任選項AUTOFIT OFF(自動適應關閉)。如果接通全部自動適應功能，則波形以相對于時標的一系列新的位置重復地被重新畫出，直至它最后不產生時標擾亂為止。
回想起在新的數據被寫入到光柵存儲器250以前，現有的數據從光柵存儲器250的GS平板252的相關存儲單元被讀出。現有的數據與新的數據組合，以便實施灰度(灰色標度)特性的增量部分(灰度特性的減量部分由多功能光柵衰變單元170完成)。組合的數據然后被寫回到顯示器的存儲器中。
在圖1的裝置中，波形象素和時標象素之間的沖突檢測是在當現有的光柵存儲器時基和波形數據由光柵形成器140被組合的時候被實施的。因此，如果現有的象素數據表示，這個象素是電信時標的一部分，則檢測到在波形象素與時標象素之間的沖突(即擾亂)。在這時，波形330被顯示為由于偏移誤差在點335和337處擾亂電信時標。
在這時，示波器的操作者空選擇檢驗其中出現時標擾亂的區域。為了做到這一點，操作者選擇波形鎖定(Wfm Lock)任選項，如在圖3的下部的菜單所顯示的。波形鎖定特性的選擇使得控制器130造成波形和時標相對于水平位置131和垂直位置132控制的設置的改變和相對于幅度(增益)133和水平時基134控制的設置的改變，而互相跟蹤。
通過使用水平和垂直位置控制，操作者可以把時標和波形在屏幕顯示上從一個位置移動到另一個位置，而保持它們的相對位置。通過使用幅度和水平時基設置，操作者可以放大(即，“變焦進入”)顯示的一部分，而保持被放大的波形部分與電信時標部分的相對位置。
在這方面，圖4上顯示了時標部分410和420以及波形430的放大的圖象。控制器130通過讀出水平位置控制131，垂直位置控制132，幅度(垂直增益)控制133，和水平時基控制134的設置，開始把圖3的圖象變換成圖4的圖象。然后，控制器130計算波形和時標象素被光柵形成器140寫入到的正確的光柵存儲器存儲單元。在運行時，光柵形成器140包含用來響應于被控制器130寫入到控制寄存器中的控制值而執行縮放、強度和位置改變的電路(未示出)。這樣，縮放和位置改變可被快速地完成而不影響原始數據。圖4上顯示了這種縮放運行的結果，其中位置435代表圖3的時標擾亂區域335。
這里將會看到，控制器130可以是微處理器，或專用ASIC，或控制器的其它形式，以及這樣的安排被認為屬于本發明的范圍內。
已經描述的是用于重新放置和放大波形與電信時標而保持它們之間的空間關系的非常高速度的方法和裝置。
這里也將會看到，以與處理波形相同的方式把時標處理為光柵存儲器象素，提供了電信時標的想要的可縮放性。
雖然本發明是相對于數字示波器描述的，但這里將會看到，本發明可被應用于其它的測試和測量設備，例如，邏輯分析儀，或通信網絡分析儀等。
雖然如先前存儲那樣地描述了用于產生時標的X-Y點，但本領域技術人員將會看到，用戶可通過測試和測量儀器的數據端口從PC機下載他自己的數據，以便于產生定制的時標。
權利要求
1．具有時標測試能力的測試和測量儀器，包括獲取系統，用于獲取波形的樣本；控制器，用于產生規定時標的時標象素數據；存儲器，用于存儲所述波形樣本和所述時標象素數據，所述時標象素數據包括識別碼；光柵形成器，用于從所述存儲器的存儲單元讀出數據，把所述數據與所述波形樣本相組合，和把所述組合的結果寫入到所述存儲單元中；顯示電路，被耦合到所述光柵存儲器，用于顯示所述時標和所述波形；以及多個輸入裝置，被耦合到所述控制器，所述裝置由用戶進行調整，以便影響顯示器上的波形位置和尺度；所述控制器在所述多個輸入裝置被調整來改變所述顯示的所述位置與所述尺度之一時，使得所述光柵形成器保持在所述波形的顯示與所述時標的顯示之間的空間關系。
2．權利要求1的測試和測量儀器，其特征在于，所述存儲器是光柵存儲器；以及所述時標象素和所述波形樣本被組合到所述光柵存儲器中。
3．權利要求2的測試和測量儀器，其特征在于，其中產生時標象素的所述控制器是微處理器。
4．權利要求3的測試和測量儀器，其特征在于，其中產生時標象素的所述控制器是專用ASIC。
5．權利要求1的測試和測量儀器，其特征在于還包括數據端口，用于接收有關所述時標的數據；所述控制器被耦合到所述數據端口和從有關所述時標的數據產生一個時標。
6．權利要求1的測試和測量儀器，其特征在于，所述測試和測量儀器是數字示波器。
7．在具有時標測試能力的測試和測量儀器中，用于改變時標和波形顯示的尺度與位置之一的方法，包括以下步驟獲取波形的樣本；產生規定時標的時標象素數據；把所述波形樣本和所述時標象素數據存儲到存儲器中，所述時標象素數據包括識別碼；從所述存儲器的所述存儲單元讀出數據，把所述數據與所述波形樣本相組合，和把所述組合的結果寫入到所述存儲單元中；顯示所述時標和所述波形的代表物；讀出被耦合到所述控制器的多個輸入裝置的設置，所述裝置由用戶進行調整，以便影響顯示器上的波形位置和尺度；以及在所述多個輸入裝置被調整來改變所述顯示的所述位置與所述尺度之一時，保持在所述波形的顯示與所述時標的顯示之間的空間關系。
8．權利要求7的方法，其特征在于，所述存儲器是光柵存儲器；以及所述時標象素和所述波形樣本被組合到所述光柵存儲器中。
全文摘要
電信時標測試變焦功能把時標象素引入到光柵存儲器。這樣,時標被當作為波形來處理。當象素由光柵形成器被組合到光柵存儲器時,基本上實時地進行時標象素與波形象素的比較,以檢測在波形象素與時標象素之間的沖突(即,時標擾亂)。時標是在控制器的控制下可由光柵形成器縮放和重新放置的,因為它被當作為波形被處理。時標是可鎖定到波形上的,因為二者都是在控制器的控制下由光柵形成器以象素形式被存儲在光柵存儲器的。
文檔編號H04M3/00GK1290078SQ00129019
公開日2001年4月4日 申請日期2000年9月25日 優先權日1999年9月24日
發明者P·J·萊茨 申請人:特克特朗尼克公司