三维位图中的信号搜索的制作方法

专利名称：三维位图中的信号搜索的制作方法
技术领域：
本发明涉及三维位图中的信号搜索。
技术背景
存在多种测试和测量设备以供与RF信号相结合地使用。在许多情况下，这些设备 包括提供实时处理和在接收到时变信号时发生的其它功能的组件、及执行脱机功能的其它 组件，所述脱机功能诸如在已经捕捉并存储信号事件之后发生的详细信号分析。
在某些设备中，可以对时变信号进行采样并将其存储在可以向用户显示的位图 中。该位图可以具有每个反映不同的信号特性的χ、γ和Z轴。常常通过观察并手动地与显 示的位图相交互或通过位图的自动搜索来执行测试和测量操作。例如，在手动操作中，用户 可以将测量光标放在其已识别的信号上以读取其X轴值、Y轴值、和/或Z轴值。
在自动搜索操作中，当前的搜索功能在应用于某些类型的位图数据时常常受到限 制。虽然在某些情况下，现有搜索功能是足够的，但存在多种公共信号情况，其中，感兴趣的 信号特性不能被这些搜索功能有效地检测。
例如，在其中已在相同频率但不同振幅下随着时间的推移检测到多个信号的频域 位图中，用户可以经由视觉识别而容易地识别每个感知的信号和振幅水平。相反，自动搜索 功能可能难以识别每个信号。例如，设置信号密度阈值的搜索功能可能未准确地识别给定 频率下的所有信号，因为每个信号可以具有不同的发生(occurrence)概率，并且常常由于 可能掩蔽感兴趣信号的发生的不那么频繁地发生的信号而常常存在大范围的背景填充。作 为另一示例，搜索峰值振幅(peak amplitude)的搜索功能对于特定频率而言可能未准确地 识别除处于最高振幅的信号之外的任何信号。发明内容
提供了一种用于在RF测试和测量设备的位图中表示的信号特性的自动搜索的方 法。经由时变信号的采样来填充该位图，其中，由位图的X轴反映第一信号特性，由位图的 Y轴反映第二信号特性，并且由位图的Z轴反映第三信号特性。所述方法包括选择位图的 区域。所述方法还包括针对所述区域生成位图的Z值相对于位图的Y值的直方图，在直方 图中搜索直方图中的满足预定搜索标准的任何部分，并识别与直方图的满足所述预定搜索 标准的每个部分相对应的位图的位置。
提供本发明内容是为了以简化形式介绍在以下详细说明中进一步描述的概念的 选择。本发明内容并不意图识别要求保护的主题的关键特征或本质特征，其也不意图用来限制要求保护的主题的范围。此外，要求保护的主题不限于解决在本公开的任何部分中所 述的任何或所有缺点的实现。


图1是根据本说明书的测试和测量系统的示意性描绘。
图2是用于在位图中表示的信号特性的自动搜索的方法。
图3是用时变信号的样本填充的位图。
图4是针对选自图3的位图的区域生成的直方图。
图5是用位于与在图4的直方图中识别的每个局部(local)Z值峰值相关联的最 高Y值处的标记示出的图3的位图。
图6是用位于与在图4的直方图中识别的每个局部Z值峰值相关联的最高Z值处 的标记示出的图3的位图。
具体实施方式
本说明书涉及经由时变信号的采样填充的位图中的信号特性的自动搜索。更特别 地，本说明书中的许多示例涉及识别频域位图中的在相同频率或频率范围下发生的多个不 同信号的局部峰值。
图1描绘根据本说明书的信号测量和测试系统20。系统20包括用于接收时变信 号M和用于可选地对输入信号执行各种处理或调节(conditioning)操作的前端22。可选 处理可以包括滤波、混频(mixing)、向下变频(down-conversion)等。如所指示的，可以采 用附加组件26来将输入信号转换成数字形式，并执行抽取(decimation)操作和/或进行 相位和振幅校正。由组件26执行的处理可以包括对时变信号M进行采样并将样本发送到 节点28，在节点观处实时引擎30可以由该样本生成波形31，和/或可以将样本作为文件 存储在数据保持子系统32中以供脱机分析。换言之，可以使用在逻辑子系统36或另一计 算设备上运行的软件由现场(live)或存储信号来创建位图。并且，可以通过恢复(recall) 存储的位图文件由设备上的软件来执行信号特性分析。在某些实施例中，系统20可以是射 频(RF)信号测试和测量设备。所描绘的配置是示例性的，并且本领域的技术人员应认识到 可以采用多种其它装置。
在信号路径中的节点观处，(一个或多个)信号作为时变信号M的数字处理型式 存在。这又被应用于实时引擎处理块30。特别地，块30被配置为反复地生成数字波形31， 诸如基于时变信号M的样本的频域频谱(spectrum)。可以使用任何数量的数字频率变换 技术(包括chirp-z、FFT和可变长度FFT)来执行频谱生成。
系统20还包括逻辑子系统36、显示子系统34和数据保持子系统32，其在操作上 (例如经由总线)与前端块和实时块30耦合。
逻辑子系统36可以包括被配置为执行一个或多个指令的一个或多个物理设备。 例如，可以将该逻辑子系统配置为执行作为一个或多个程序、例程、对象、组件、数据结构、 或其它逻辑构造的一部分的一个或多个指令。可以将此类指令实现为执行任务、实现数据 类型、变换一个或多个设备的状态、或以其它方式得出期望结果。所述逻辑子系统可以包括 被配置为执行软件指令的一个或多个处理器。另外或替换地，所述逻辑子系统可以包括被配置为执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑机。所述逻辑子系统可以可选地 包括遍及在某些实施例中可以位于远处的两个或更多设备分布的各个组件。
可以使用显示子系统34来呈现被数据保持子系统32保持的视觉表示，即经由时 变信号M的采样填充的位图。随着本文所述的方法和过程改变由数据保持子系统保持的 数据，并因此变换数据保持子系统的状态，可以同样地将显示子系统34的状态变换为在视 觉上表示基础数据的变化。显示子系统34可以包括视觉上利用任何类型的技术的一个或 多个显示设备。可以在共用壳体中将此类显示设备与逻辑子系统36和/或数据保持子系 统32组合，或者此类显示设备可以是外围显示设备。
数据保持子系统32可以包括被配置为保持可由逻辑子系统执行以实现本文所述 的方法和过程的数据和/或指令的一个或多个物理设备。当实现此类方法和过程时，可以 变换数据保持子系统32的状态(例如，以保持不同的数据)。数据保持子系统32可以包括 可移动介质和/或内置设备。数据保持子系统32可以包括抗光学存储器设备、半导体存储 器设备和/或磁性存储器设备等等。数据保持子系统32可以包括具有以下特性中的一个 或多个的设备易失性、非易失性、动态、静态、读/写、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文 件可寻址和内容可寻址。在某些实施例中，可以将逻辑子系统36和数据保持子系统32集 成到一个或多个公共设备中，诸如芯片上的专用集成电路或系统。
在某些实施例中，由数据保持子系统保持的指令可以采取计算机可读可移动介质 的形式，其可以用来存储和/或传输可执行以实现本文所述方法和过程的数据和/或指令。
通常，数据保持子系统32被配置为提供用于支持系统20的实时及其它功能的存 储空间。例如，通常对时变信号M的一部分进行采样并将其保持在存储器中，而在块30处 执行频域变换及其它实时操作。特别地，数据保持子系统32可以提供包含由从时变信号M 的样本生成的波形(数据点阵列、轨迹(trace)等)31构成的位图35的数据仓库。可以在 位图35中存储且不断地更新时变信号的波形。位图35可以包括反映任何适当信号特性的 三个或更多维度(即轴)。用来构造位图的信号特性的示例可以包括时间、频率、振幅、功率 (可以从振幅导出)、相位、命中计数(hit count)、密度(可以从命中计数导出)、自最后一 次命中以来的时间(time since last hit)等。作为一个特定示例，位图是由经由时变信 号的采样捕捉的频域频谱构成的频率、振幅、密度(X、Y、Z轴)位图。
在某些情况下，可以在实时地更新的同时由显示子系统34来显示位图35。系统20 还可以包括在物理上或逻辑上单独的存储位置38，其可以用于可能经受详细脱机分析的信 号的存储。在这种情况下，位图35可以由在所选时间段内捕捉并被存储在数据保持子系统 32中以供分析的样本构成。同样地，可以从数据保持子系统32上传位图并由显示子系统 34来显示，使得其显示用于所选时间段的样本。
用于数据保持的某些背景下的一个原因是使得能够使用例如比在实时处理期间 可以执行的操作更加密集且消耗更多资源的处理操作来捕捉并更广泛脱机地分析时变信 号的一部分。通过将实时处理与脱机处理组合，可以更高效地进行测量和测试操作，并且可 以只有当需要时才使用稀缺的计算资源。
应认识到在某些实施例中，系统20可以采取独立测试和测量设备的形式。在某些 实施例中，用来捕捉和处理时变信号的前端硬件可以采取与数据保持子系统通信的测量设 备的形式，所述数据保持子系统可以存储样本并构建位图。此外，可以将信号/位图分析指令包含在由与测量设备分离的计算设备的逻辑系统执行的应用中，所述测量设备可以包括 也可以不包括数据保持子系统。
如上文所讨论的，可以对用时变信号的样本填充的位图执行分析以提取与时变信 号的信号特性相关联的信息。在某些情况下，可以使此分析自动化。也就是说，可以在几乎 没有用户的手动输入的情况下由软件/固件来执行该分析。图2是用于在位图中表示的信 号特性的自动搜索的方法200的实施例的流程图。在某些实施例中，可以随着对时变信号 进行采样和处理“现场”执行所述方法。在某些实施例中，可以对先前采样的数据的文件或 位图文件执行所述方法。
虽然方法200广泛地可适用于搜索许多不同类型的信号特性，但将使用其中在频 域位图的相同频率区域中发生多个信号的特定信号情况来描述所述方法。
在202处，所述方法可以包括接收时变信号。如上文所讨论的，系统20可以包括 可以被配置为接收时变信号的前端22。在某些实施例中，系统20可以采取被配置为接收时 变信号的RF信号测试和测量设备的形式。
在204处，所述方法可以包括经由时变信号的采样来填充位图。在图1的示例中， 系统20可以包括可包括此类位图的数据保持子系统32、可以被配置为对时变信号进行采 样以及执行其它处理(诸如生成变换)以填充位图的组件沈和/或30。
虽然广泛地可适用于各种类型的信号特性，但下面根据频域信息来讨论位图。特 别地，在本文的许多示例中，频域数据被存储在位图数据结构中，其中将量化的功率水平信 息表示为频率的函数。通常，来自从时变信号的样本进行处理并被变换成波形31的多个数 字频域频谱的信息将被累积到位图数据结构中。事实上，在许多示例性实施例中，通过数字 频域频谱(随着其被块30生成)的重复连续应用来更新并增量位图数据结构。
通常使用高变换速率来生成位图，这在许多背景下是期望的以促进罕见事件的检 测。虽然对于事件检测而言是期望的，但高速率对于与子系统34相结合地使用的(一个 或多个)显示设备显示位图数据而言常常过快，并且通常将大大超过人眼所能够感知的。 因此，可以全速地将输入变换(transform)写入数据库并随后以可视速率将其传输到显示 设备。例如，可以通过每秒对数据库采样10、20、30或60次来驱动显示器。这些仅仅是示 例-可以采用其它帧/采样速率。
继续方法200，在206处，所述方法可以包括在显示设备上显示位图。显示子系统 34可以包括被配置为显示位图的一个或多个显示设备。图3示出由显示设备显示的位图 300的示例性实施例。位图300可以是具有反映第一信号特性的X轴、反映第二信号特性的 Y轴和反映第三信号特性的Z轴的三维位图。第一信号特性可以选自由频率和时间(或另 一适当信号特性)组成的组。第二信号特性可以选自由振幅(或功率)和相位(或另一适 当的信号特性)组成的组。第三信号特性可以选自由密度(或命中计数)和自最后一次命 中以来的时间组成的组。特别地，可以由在给定时间段期间多少次被输入频谱命中的计数 在栅格(grid)的每个单元格(cell)中表示Z轴。通过跟踪这些计数，所述系统可以实现 比例性以允许用户在视觉上区别稀少瞬态(rare transient)与正常信号和背景噪声。
读者应认识到本文的位提供简化的示范性示例，并且存储在存储器子系统32 中的(一个或多个)数据库的实际实施例将可能包含几百个行和列。在位图300的所示实 施例中，第一信号特性是频率、第二信号特性是振幅、并且第三信号特性是密度。在所示的实施例中，可以将位图300的结构视为通过将频谱图表划分成表示轨迹振幅/功率值的行 和用于频率轴上的点或范围的列而创建的栅格。在某些实施例中，每个单元格可以对应于 显示设备的显示屏的像素。在其它实施例中，每个单元格可以对应于显示设备的显示屏的 多个像素。在其它实施例中，多个单元格可以对应于单个显示像素。
随着时间的推移，当获取时变信号的不同样本时，各个频谱将改变并提供频率和 功率的不同值。位图表示300示出已通过在位图中应用并存储多个不同的数字频域变换而 更新(增量)的位图。应用于位图的频谱的性质是对于每个频谱而言，针对沿着频率轴的 每个值指示某振幅/功率值，即使其是本底噪声或其它基线值，乃至留出以表示“无效点” 的值。此外，在位图表示中，空白单元格包含零值，意味着还没有来自频谱的点落入其中。
在某些情况下，期望的将是将发生值映射到色标(color scale)，以便提供数据的 增强视觉表示。例如，可以使用以下色彩映射
权利要求
1.一种用于在经由时变信号的采样填充的位图中表示的信号特性的自动搜索的方法， 其中，所述位图的X轴反映第一信号特性，所述位图的Y轴反映第二信号特性，并且所述位 图的Z轴反映第三信号特性，所述方法包括选择所述位图的区域，所述区域具有多个行和一个或多个列； 生成所述位图的Z值相对于所述位图的Y值的直方图； 在所述直方图中搜索直方图中的满足预定搜索标准的任何部分；以及 识别与满足所述预定搜索标准的直方图的每个部分相对应的位图的位置。
2.权利要求1的方法，还包括 在显示设备上显示位图。
3.权利要求2的方法，还包括在与满足所述预定搜索标准的直方图的所选部分相对应的所述位图的位置处显示标记。
4.权利要求2的方法，还包括在与满足所述预定搜索标准的直方图的每个部分相对应的所述位图的位置处显示标记。
5.权利要求2的方法，还包括显示与满足所述预定搜索标准的直方图的所选部分相对应的所述位图的位置的第一 信号特性值、第二信号特性值和第三特性值中的一个或多个。
6.权利要求1的方法，其中，所述预定搜索标准包括所述直方图的在最小垂直阈值和 最小水平阈值之上的局部垂直峰值，其通过偏差测试。
7.权利要求6的方法，其中，与所述直方图中的每个局部垂直峰值相对应的所述位图 的位置位于与该局部垂直峰值相关联的最高Z值处。
8.权利要求6的方法，其中，与所述直方图中的每个局部垂直峰值相对应的所述位图 的位置位于与该局部垂直峰值相关联的最高Y值处。
9.权利要求1的方法，其中，所述第一信号特性选自由时间和频率组成的组。
10.权利要求1的方法，其中，所述第二信号特性选自由振幅和相位组成的组。
11.权利要求1的方法，其中，所述第三信号特性选自由信号密度和自最后一次命中以 来的时间组成的组。
12.权利要求1的方法，其中，所述第一信号特性是频率，所述第二信号特性是振幅，并 且所述第三信号特性是密度。
13.一种RF测试和测量设备，包括 前端部，用于接收时变信号；以及数据保持子系统，包含经由时变信号的采样生成的位图，所述位图具有反映第一信号 特性的X轴、反映第二信号特性的Y轴、以及反映第三信号特性的Z轴，所述数据保持子系 统还包含被配置为进行以下的可执行指令针对所述位图的所选区域，生成所述位图的Z值相对于所述位图的Y值的直方图； 在所述直方图中搜索满足预定搜索标准的所述直方图的任何部分；以及 识别与满足所述预定搜索标准的直方图的每个部分相对应的位图的位置。
14.权利要求13的设备，还包括显示设备，用以显示所述位图；以及其中，所述数据保持子系统中的所述可执行指令还被配置为 在所述显示设备上，在与满足所述预定搜索标准的所述直方图的所选部分相对应的所 述位图的位置处显示标记；以及在所述显示设备上，显示与满足所述预定搜索标准的直方图的所选部分相对应的所述 位图的位置的第一信号特性值、第二信号特性值和第三特性值中的一个或多个。
15.权利要求13的设备，其中，所述预定搜索标准包括所述直方图的在最小垂直阈值 和最小水平阈值之上的局部垂直峰值，其通过偏差测试。
16.权利要求13的设备，其中，所述第一信号特性选自由时间和频率组成的组。
17.权利要求13的设备，其中，所述第二信号特性选自由振幅和相位组成的组。
18.权利要求13的设备，其中，所述第三信号特性选自由信号密度和自最后一次命中 以来的时间组成的组。
19.一种用于信号特性的自动搜索的方法包括在RF测试和测量设备处 接收时变信号；经由所述时变信号的采样来填充由所述RF测试和测量设备显示的位图，所述位图具 有反映频率的X轴、反映振幅的Y轴和反映密度的Z轴；选择所述位图的区域，所述区域具有多个行和一个或多个列； 针对所述位图的区域，生成所述位图的密度值相对于所述位图的振幅值的直方图； 在所述直方图中搜索所述直方图中的在最小密度阈值和最小振幅阈值之上的任何局 部密度峰值，其通过偏差测试；以及在所述位图中在与在所述直方图中找到的一个或多个局部密度峰值相对应的位置处 显不标记。
20.权利要求19的方法，还包括显示与在所述直方图中找到的一个或多个局部峰值相对应的所述位图的位置的频率 值、振幅值和密度值中的一个或多个。
全文摘要
本发明提供了一种用于在RF测试和测量设备的位图中表示的信号特性的自动搜索的方法。经由时变信号的采样来填充该位图，其中，由位图的X轴反映第一信号特性，由位图的Y轴反映第二信号特性，并且由位图的Z轴反映第三信号特性。所述方法包括选择位图的区域。所述方法还包括针对所述区域生成位图的Z值相对于位图的Y值的直方图，搜索直方图以得到直方图中的满足预定搜索标准的任何部分，并识别与直方图的满足所述预定搜索标准的每个部分相对应的位图的位置。
文档编号G06K9/00GK102037478SQ200980118624
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月22日 优先权日2008年5月22日
发明者K·A·恩格霍尔姆, R·E·特蕾西 申请人:特克特朗尼克公司