[发明专利]对输入信号的波形边缘进行时间标定的方法

说明书

本发明通常涉及在获取的波形输入信号中对波形记录边缘的时间标定，更具体说，本发明涉及利用基准边缘对波形记录边缘进行时间标定的方法。

示波器是用于如脉冲宽度、时间周期等电或光信号的时间间隔测量的传统测量仪器。确定阈值电平，并对经过阈值处的信号交叉点进行时间标记，例如通过在交叉点处放置光标。对时间标志位置之间的时间间隔进计算，并把该位置作为时间间隔测量值进行显示。

数字示波器已经基本上取代了传统的用于测量电信号的模拟示波器。数字示波器接收输入模拟信号，并以由仪器设定的参数确定的特定采样速率对信号进行采样。采样后的信号通过模拟-数字转换器进行量化，使电平离散，同时将数字化的信号存储到存储器中。确定一个阈值电平，通过在阈值交叉点上下信号样本之间插位，来确定穿过阈值信号交叉点的时间标记。插位时间标记用于计算时间标记之间的时间间隔。

当为了确定阈值交叉时间而插入采样的边缘，最简单的插入法是在阈值交叉点上下的线性插入。然而，插入的阈值交叉点对干扰是敏感的，干扰中例如有数字示波器采样系统干扰。该采样系统干扰源包括前端放大或衰减，以及对模拟-数字转换器电平的离散，于是称为数字干扰。另外，快速上升或下降边缘仅经过几个采样时间位置。在这种情况中，较高级插入滤波器是更适宜的。较高级插入滤波器可把滤波功能用在阈值交叉点上下的多个数字采样中。Sin(x)/x插入法滤波器是就是这种较高级插入法滤波器。

在数学角度上，插入器是线性、变化-恒定(shift-invariant)系统。如果激励源或输入函数的增加导致在输出函数中同样的增加，并且如果两个相加的输入函数变换式为两个独立输出函数变换式的和，那么系统是线性的。如果在输入函数中的变化导致在输出函数中相应变化，那么系统是变化-恒定的，此时保持输出函数的形态和量级。如果加在插入器上的输出函数或激励物为干扰边缘，那么插入器的输出将带有干扰。在采样的信号中，干扰本身在信号中表现为振幅变化。利用线性插入器或较高级插入滤波器，通过插入穿过阈值交叉的信号建立时间标记，这种时间标记的建立对信号中幅值变化是敏感的。在存在有由干扰产生的幅值变化条件下，上升或下降边缘的斜边(如较长上升及下降次数)还降低时间标记的精度。

于是需要这样的用于输入信号采样边缘的时间标定方法，该方法比当前插入法对于干扰和上升与下降次数较不敏感。时间标定方法需要灵活性和稳定性，以使在波形边缘的不同位置进行时间标定。另外，时间标定方法可比当前插入法具有较大的时间标记精度。

因此，本发明涉及利用基准边缘对输入信号的边缘进行时间标定的方法。时间标定方法产生具有时间标记过的数字数据值的基准边缘，利用了在至少基准边缘中限定的第一时间标记。捕获输入信号的数字数据采样，以形成输入信号的波形记录。对波形记录边缘的数字数据采样与同一时间的基准边缘的数字数据值进行比较，以产生表示波形记录边缘和基准边缘之间差的误差值。从误差值中产生时间补偿值，以改变基准边缘的时间位置。重复进行比较和时间补偿产生步骤，使误差值最小化。将最小误差值的时间补偿值与波形记录边缘的最接近数字数据采样的时间位置结合起来，以产生波形记录边缘时间标记。

基准边缘产生步骤可以几种方式实现。一种方式是多次采样(OVER-SAMPLE)，并对输入信号的相似边缘的数字数据采样取平均值，例如同时间采样和取平均值。另一种方式是储存表示基准边缘的时间标记过的数字数据值。再有的方式是储存表示基准边缘的算法，并利用基准边缘算法产生时间标记过的数字数据值。该基准边缘产生步骤可产生上升和下降基准边缘。

时间标记限定步骤可在基准边缘不同点形成时间标记。其他一些时间标记限定步骤包括(但不限于此)在基准边缘中限定50％的点。可选择的步骤包括在基准边缘中确定第一和第二时间标记，以在波形记录边缘上进行上升和下降的时间测量，并为第一和第二时间标记形成10％的点和90％的点。在含有人工干扰因素的波形记录边缘中，在基准边缘中形成用于第一和第二时间标记的20％和80％的点。