基于群延迟的平均制造技术

本发明专利技术涉及基于群延迟的平均。本发明专利技术的实施例提供用于通过找到信号之间的群延迟并且将其用于计算经平均的结果，来在平均两个或更多数据信号时改进信噪比（SNR）的技术和方法。在一个实施例中，计算信号的直接平均值并且针对直接平均值和每一个数据信号找到相位。在每一个信号与直接平均值之间找到相位差。相位差然后用于补偿信号。平均经补偿的信号提供比常规平均技术更精确的结果。所公开的技术可以用于改进仪器精度而同时最小化诸如较高频衰减之类的影响。例如，在一个实施例中，所公开的技术可以使得实时示波器能够进行更加精确的S参数测量。

【技术实现步骤摘要】
基于群延迟的平均
本专利技术涉及用于平均数据信号而同时最小化由诸如抖动之类的影响导致的失真的改进的方法。
技术介绍
直接平均通常用于改进诸如示波器之类的测量仪器中的测量精度。通过取多个信号的平均值（或者平均从单个信号获取的多个样本），结果的信噪比（SNR）可以增加，这是因为非重复的噪声和失真被平均掉。但是，当信号具有抖动时，经平均的结果可能失真。当信号被平均时，该抖动导致结果的较高频部分比结果的其余部分衰减得更多。这可以典型地被视为经平均的结果中的较缓慢的上升沿。通常，测量仪器可能将抖动引入到它们正在测量的信号中。例如，实时示波器中的触发抖动将抖动引入到通过示波器获取的样本中。因此，这些仪器可能甚至在使用平均时也不能够如更加昂贵的设备那样精确地做出测量。因此，存在对于最小化抖动对经平均的结果的影响的改进的平均技术的需要。改进的平均技术对于数个不同信号处理应用可以是有用的，并且可以允许具有获取抖动的仪器取代更加昂贵的仪器。例如，在一个实施例中，改进的平均技术可以允许实时示波器测量被测设备的S参数。在一个示例中，所公开的技术可以允许实时示波器测量S参数而不需要诸如矢量网络分析仪（VNA）之类的附加仪器。随着比特率增加，高速串行数据链路仿真和测量日益增加地需要在对数据链路中的组件建模时使用S参数。例如，为了全面表征和仿真图1中所示的串行数据链路100，发射器（Tx）105的输出阻抗（由反射系数S22表示）、接收器（Rx）115的输入阻抗（由反射系数S11表示）和信道110的全部S参数（S11，S12，S21和S22）都是需要的。传统上，需要具有采样示波器的时域反射计（TDR）系统或矢量网络分析仪（VNA）来测量这些类型的S参数，以用于两端口或多端口网络表征。这些专用仪器通常是昂贵的，并且不是广泛可得到的。相比之下，实时示波器常用于调试、测试和测量高速串行数据链路。使用实时示波器来测量数据链路的S参数将是方便的。不幸的是，虽然一些之前的方法允许实时示波器测量S参数或相关功能，但是它们未使得示波器能够进行足够精确的测量以消除对于附加的VNA或基于采样示波器的TDR解决方案的需要。例如，Agilent的一个现有技术解决方案（在美国专利申请No.13/247,568（“'568申请”）中描述）使用精密探头来测量探头阻抗和被测设备（DUT）的转移函数。这些测量结果然后可以用于创建嵌入式或非嵌入式滤波器，以补偿所测量到的系统特性。但是使用该方法测量的转移函数未提供针对DUT的精确延迟信息。例如，较长的高质量线缆可能具有与较短但是较低质量的线缆相同的幅度损失。但是这两个线缆具有非常不同的群延迟特性。由于在'568申请中公开的方法未测量精确的延迟信息，因此其不足够精确以确定正在使用何种类型的线缆。美国专利申请No.14/673,747（“'747申请”）确实描述了一种使用实时示波器连同信号发生器和功率分配器来测量完整S参数的方法。但是在'747申请中公开的方法由于实时示波器中固有的触发抖动而仍旧有测量错误的倾向。如以上所讨论的，实时示波器的精度可以通过使用平均来改进。但是实时示波器具有触发抖动，其导致信号的较高频部分比信号的其余部分衰减得更多。这可以典型地被视为所测量到的信号中的较缓慢的上升沿。由于现有技术平均解决方案未解决该衰减，因此它们未使得实时示波器能够如诸如VNA或采样示波器之类的其它仪器那样精确地做出测量。此外，当平均重复数据模式时，模式必须全部对准。传统上，模式基于边沿交叉或者通过使用互相关来对准。但是模式中的噪声可能使边沿交叉失真，导致基于边沿的方法中的精度的损失。并且互相关在计算上是昂贵的。因此，存在对于进行更精确的信号测量的改进的平均技术的需要。
技术实现思路
本专利技术的实施例在平均多个信号时使用群延迟来改进信噪比。这消除由于抖动而发生在常规平均技术中的失真。所公开的技术可以使用在使用平均的任何应用中，或者由任何类型的设备或仪器所使用。例如，在一个实施例中，所公开的技术可以由实时示波器用于以较大精度测量S参数，而不管示波器的固有触发抖动。这可以允许实时示波器取代更加昂贵的设备。在另一实施例中，所公开的技术可以在平均从多个获取获得的重复数据模式时、或者在平均从单个长获取获得的重复数据信号的多个部分时使用。并且，由于所公开的技术在计算上是高效的，因此它们可以由具有较少处理能力的设备使用。附图说明图1描绘了现有技术高速串行数据链路系统。图2描绘了两个矢量的平均值的相位和幅度。图3描绘了依照本专利技术的一个实施例的用于补偿数据信号之间的时间迁移的方法。图4描绘了相比于使用现有技术平均技术获得的幅度图线的，依照所公开的专利技术获得的幅度图线。图5描绘了相比于利用现有技术VNA测量的插入损失的，依照所公开的专利技术测量的插入损失。图6描绘了依照本专利技术的用于执行时钟恢复的示例性仪器。具体实施方式图1描绘了串行数据链路系统的高级框图。发射器（Tx）105通过信道110连接到接收器（Rx）115。如本领域中已知的，信道110可以由任何物理传输介质构成，所述物理传输介质包括铜导线、同轴线缆、光纤或（在无线传输的情况下）空气。信道110还可以由多个介质构成。实时示波器常用于测量串行数据链路系统的特性。如以上所讨论的，实时示波器中的触发抖动引入水平迁移，其导致所测量到的信号的较高频部分在使用平均时衰减。两个原本相同的数据信号（例如信号a和b）之间的水平时间迁移（还称为抖动）导致这两个信号之间的恒定群延迟。该群延迟导致这两个信号之间的成比例的相位差ΔΦ。时间差Δt与相位差ΔΦ之间的关系可以在以下等式中看到：（等式1）这些水平迁移对经平均的结果所具有的影响可以在频域中检查。在特定频率f处，每一个信号可以由复数坐标中的矢量表示，如图2中所示。在图2中，两个数据信号a和b由矢量205和210表示。205和210之间的相位差为ΔΦ220。取205和210的直接平均值得出矢量215。如图2中所描绘的，矢量215指向线225的中点。矢量215垂直于线225，并且二等分角度ΔΦ。215的幅度是cos(ΔΦ/2)乘以205和210的共同幅度。当205和210异相（即当ΔΦ220不为零）时，215的幅度将小于205和210的共同幅度。所公开的技术通过在执行平均之前显式地测量和补偿Δt来解决数据信号之间的时间迁移。通过补偿时间迁移，相位差ΔΦ220对于需要平均的所有数据信号减小到零。因此经平均的矢量215将具有与205和210相同的幅度，因为cos(0)=1。根据本专利技术的一个实施例，获取两个或更多数据信号并且计算所有数据信号的直接平均值。针对每一个个体信号计算群延迟，并且针对平均信号计算平均群延迟。接着，计算每一个信号的群延迟与平均群延迟之间的差值。补偿该差值以创建经补偿的信号。最后，经补偿的信号一起被平均以创建经平均的结果。图3描绘了根据本专利技术的一个实施例的用于执行基于群延迟的平均的示例性流程图。在步骤300处，获取两个或更多数据信号。在步骤305处计算所有数据信号的直接平均值，以获得经平均的信号。在图3中所示的实施例中，通过使用每一个信号的相位来确定群延迟。在步骤310处，确定经平均的信号的相位。在一个实施例中，相位通过执行针对经平均的信号的快速傅里叶变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量两个或更多被测信号的方法，包括：获取两个或更多被测信号；基于所述两个或更多被测信号来确定平均信号；确定针对所述平均信号的平均群延迟；确定针对所述两个或更多被测信号的个体群延迟；确定所述平均群延迟与所述个体群延迟之间的差值；通过补偿所述差值来创建经补偿的信号；平均所述经补偿的信号以产生经平均的结果；以及输出所述经平均的结果。

【技术特征摘要】
2015.12.09 US 62/265325;2016.04.29 US 15/1434291.一种用于测量两个或更多被测信号的方法，包括：获取两个或更多被测信号；基于所述两个或更多被测信号来确定平均信号；确定针对所述平均信号的平均群延迟；确定针对所述两个或更多被测信号的个体群延迟；确定所述平均群延迟与所述个体群延迟之间的差值；通过补偿所述差值来创建经补偿的信号；平均所述经补偿的信号以产生经平均的结果；以及输出所述经平均的结果。2.权利要求1所述的方法，其中：确定平均群延迟的步骤包括确定针对所述平均信号的相位；确定针对所述两个或更多被测信号的个体群延迟的步骤包括确定针对所述两个或更多被测信号的个体相位；并且确定所述平均群延迟与所述个体群延迟之间的差值的步骤包括确定所述平均信号相位与所述个体相位之间的差值。3.权利要求2所述的方法，其中确定所述平均信号的相位的步骤包括：对所述平均信号执行时间到频率变换；以及从所述时间到频率变换的结果获得相位；并且其中确定所述两个或更多数据信号的相位的步骤包括对所述两个或更多数据信号执行时间到频率变换，以及从所述时间到频率变换的结果获得相位。4.权利要求2所述的方法，其中确定针对所述平均信号的相位的步骤包括：计算所述平均信号的导数；对所述平均信号的导数执行时间到频率变换；以及从所述时间到频率变换的结果获得相位；并且其中确定所述两个或更多数据信号的相位的步骤包括：计算所述两个或更多数据信号的导数；对所述导数执行时间到频率变换；以及从所述时间到频率变换的结果获得相位。5.权利要求2所述的方法，其中确定相位差的步骤包括：展开所述平均信号的相位；展开所述被测信号的相位；以及通过从所述被测信号的展开相位减去所述平均信号的展开相位来确定相位差。6.权利要求2所述的方法，其中所述差值包括第一差值并且补偿所述差值的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJ皮克德，K谭，
申请(专利权)人：特克特朗尼克公司，
类型：发明
国别省市：美国,US