專利名稱：用于示波器帶寬自動調(diào)整的靈敏探測器設(shè)備和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及用于示波器(scopes)的靈敏探測器設(shè)備，更具體地說涉及探測器以及基于相連探測器的通訊帶寬技術(shù)的用于示波器帶寬的自動調(diào)整的方法。
使探測器和示波器一起運轉(zhuǎn)達到最優(yōu)化很困難。經(jīng)常是將示波器設(shè)計為具有確定的-3dB帶寬，然后再根據(jù)使用的這個示波器來設(shè)計探測器。如果探測器具有相同的-3dB帶寬，那么當探測器與示波器相連時，包括有示波器和相連探測器的系統(tǒng)在探測器的尖端上將具有比任何一個部件單獨地使用時降低相當多的帶寬。
因為探測器尖端的帶寬經(jīng)常是未知的，對于使用者來說就出現(xiàn)了問題。一般的解決方式是將探測器設(shè)計為被調(diào)峰，這樣它在示波器的帶寬上就為0dB，因此當探測器與示波器線連接時，整個系統(tǒng)仍然具有與示波器本身相同的帶寬。調(diào)節(jié)探測器的暫態(tài)和頻率響應(yīng)從而與特定的示波器最適宜，有可能使該探測器不適合其它示波器—尤其是還未設(shè)計出來的型號的示波器。例如，將探測器插入到將來更高速的示波器可能引起不完全衰減的暫態(tài)響應(yīng)，因為探測器是以假定較低速的示波器的前端衰減這一響應(yīng)來設(shè)計的。另一種解決方式是使示波器的暫態(tài)響應(yīng)不完全衰減，這樣在它的帶寬就有足夠的余量來保證連接有探測器的特定的系統(tǒng)帶寬。但是這又出現(xiàn)了另一個問題，當不使用特定的探測器時，會涉及到犧牲穩(wěn)定時間和噪聲特性。
1987年8月25日公開的，并且轉(zhuǎn)讓給了美國的菲利浦公司(U.S.PhillipsCorporation)的發(fā)明名稱為“用于多個基站相互連接的具有時鐘線和數(shù)據(jù)線的雙總線系統(tǒng)”的美國專利No.4689740對I2C總線進行了描述和說明。也可以參見1987年6月9日公開的，并且與本發(fā)明共同轉(zhuǎn)讓的發(fā)明名稱為“具有自動讀出標識和狀態(tài)的電子探測器”的美國專利No.4672306。在這里這一引用合并了這兩個專利公開的內(nèi)容。
簡而言之，本發(fā)明涉及探測器自身的頻率響應(yīng)信息的存儲。該信息最好是由一組含有一個或多個特性頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)點組成。在每個數(shù)據(jù)點至少包括探測器在給定頻率的增益。最好是，每個數(shù)據(jù)點包括探測器復(fù)轉(zhuǎn)換特性(附圖2中的S21)和任意探測器復(fù)輸出反射性(附圖2中的S22)，以及數(shù)據(jù)所載處的頻率(附圖2中的F)。根據(jù)需要，可以存儲變化的多個頻率點從而滿足描述探測器的響應(yīng)。探測器最好存儲包含多個存儲的數(shù)據(jù)點的標題。通過簡單地存儲多組S21、S22和數(shù)據(jù)F，本發(fā)明很容易地擴展到具有多個增益設(shè)置或多個帶寬設(shè)置的探測器。
當探測器與示波器連接時，示波器按照任何適合的通訊格式和協(xié)議讀取探測器的頻率響應(yīng)信息。利用自身的頻率響應(yīng)信息和輸入電壓駐波比(VSWR)，示波器保證它的頻率響應(yīng)達到峰值(意味著在高頻增加更多的增益)，從而補償探測器的頻率響應(yīng)。
附圖2是數(shù)據(jù)格式方框圖，其中根據(jù)本發(fā)明的一個實施例可以將探測器頻率響應(yīng)信息存儲在附

圖1所示的存儲器中。
附圖3是表示本發(fā)明的最佳方法的流程圖。
本發(fā)明的詳細描述根據(jù)本發(fā)明當前的最佳的一個實施例，由于其執(zhí)行簡單，本發(fā)明的靈敏的探測器10將一個單獨的數(shù)據(jù)，例如在給定頻率內(nèi)它的增益A(或者，在最簡單的執(zhí)行中，僅僅是它的帶寬)，存儲在探測器殼體10a內(nèi)的一個只讀存儲器12(ROM)中。探測器10開始工作(例如將其與示波器14連接)，探測器10通過位串行同步接口16與連接的示波器14交換該數(shù)據(jù)。示波器14假定基于一個接近3GHz到5GHz的帶寬數(shù)據(jù)，所代表的帶寬定義連接的探測器的-2db增益，并按照來自探測器10的帶寬數(shù)據(jù)調(diào)整其帶寬。
例如，一個給定的探測器10可以在ROM12中存儲它自身的4GHz帶寬數(shù)據(jù)。當示波器的控制器從ROM12中讀取該數(shù)據(jù)時，它確定連接的4GHz探測器的帶寬在3.5GHz到5GHz之間。響應(yīng)于從所連接的探測器的ROM中讀取的數(shù)據(jù)，示波器的控制器將其高頻增益提高+2db，確定的經(jīng)驗增益(通過檢測大量的探測器獲得的)很好地補償4GHz探測器的特性頻率響應(yīng)。因此，本發(fā)明試圖在每次探測器與示波器連接時自動地優(yōu)化系統(tǒng)帶寬。
對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，顯然根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例，接口16包括四條相同的位串行信道。因此，示波器14及其耦合的接口16可以支持與探測器10一樣的四個探測器。對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說可知在附圖1中未示出，監(jiān)視模擬同軸探測器輸入信號線并且通過示波器14可選擇地顯示，這一點對本領(lǐng)域的技術(shù)人員也是顯而易見的。這種通常的顯示器用18來表示，鍵盤20用于用戶輸入。例如在顯示器18上，示波器14可操作地向用戶傳達特性頻率響應(yīng)。示波器14可以看成與通常的示波器一樣，包括有處理器23和存儲器24的控制器22。下面將具體描述控制器的新穎性。
當探測器10與示波器14連接時，探測器10在構(gòu)成接口16的一部分的中斷信號線26上斷言一個中斷?？刂破?2響應(yīng)該斷言中斷，然后通過接口16詢問探測器10以確定探測器10是否包括機器可讀存儲器，例如ROM12。探測器10通過識別其自身是具有這種存儲器的探測器來響應(yīng)詢問。這種響應(yīng)順序可以是依據(jù)任何合適的預(yù)定協(xié)議，并且最好是通過與時鐘信號30同步的雙向位串行數(shù)據(jù)信道28通訊。然后控制器22通過相同的同步位串行數(shù)據(jù)信道28從ROM12的特定地址中讀取存儲的特性頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)，并將讀取的數(shù)據(jù)存入自己的存儲器24中。
顯然存儲在存儲器24中的還有示波器自己的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)?；谑静ㄆ鞯念l率響應(yīng)特性和它自己的頻率響應(yīng)特性，控制器22自動地調(diào)整示波器自身的頻率響應(yīng)來補償探測器10，也就是探測器尖端10b和與它相連的電子元件10c的特性頻率響應(yīng)。這種調(diào)整可以涉及使示波器14達到峰值，可以理解包括通過規(guī)定的數(shù)目，例如+1db或更多的數(shù)目，提高示波器的高頻增益。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然這種調(diào)整也可以是降低示波器的高頻增益來替代它的升高。這種調(diào)整，無論升高或是降低，可以通過相應(yīng)的技術(shù)來實現(xiàn)，如通過利用額外的高頻調(diào)整范圍，這是被認為是通常的示波器公知的特性。
附圖2表示可以支持復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)點的ROM12一部分的最佳數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，其中匯集的所有復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)點描述探測器10的頻率響應(yīng)特性。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，任何適宜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是可能的。附圖2表示每個n探測器數(shù)據(jù)組最好是包括一個復(fù)合轉(zhuǎn)移特性數(shù)據(jù)S21a、復(fù)合輸出反射性數(shù)據(jù)S22a以及S21a和S22a施加處的頻率Fa。附圖2表示包括n類數(shù)據(jù)入口，通過字母下標來指定每一個入口，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然n可以是任何所需的整數(shù)。
附圖3是一個表示本發(fā)明的最佳方法的流程圖，通過它自動地調(diào)整示波器的頻率響應(yīng)來適應(yīng)連接的探測器。本發(fā)明的方法包括提供帶有例如一個ROM存儲器的探測器，以處理器可讀形式存儲表示至少是探測器尖端及其相連的電子元件特性的頻率響應(yīng)的預(yù)定數(shù)據(jù)描述。附圖3的100表示這一步驟。該方法還包括提供給示波器a)一個接口，該接口通過探測器與示波器的連接，可以從存儲器中讀取預(yù)定的數(shù)據(jù)，以及b)一個控制器，該控制器可以調(diào)整示波器頻率響應(yīng)。在附圖3的102表示這一步驟。
根據(jù)本發(fā)明的最佳方法，示波器通過接口詢問探測器需要的數(shù)據(jù)，并且探測器通過接口響應(yīng)這一需要，提供存儲在探測器內(nèi)存儲裝置中存儲的數(shù)據(jù)。在附圖3的104和106表示這些步驟。最后，該方法包括自動調(diào)整示波器頻率響應(yīng)來補償探測器的特性頻率響應(yīng)，由此預(yù)定的整個系統(tǒng)頻率響應(yīng)成為相連接的示波器和探測器的特性。附圖3的108表示這一步驟。
本發(fā)明的有益效果包括1)當不使用探測器時，示波器在它特定的帶寬可以直接調(diào)整為-3dB。這就優(yōu)化了失真、暫態(tài)響應(yīng)和噪聲特性。當連接探測器時，只加上必要的調(diào)峰數(shù)目來保持系統(tǒng)帶寬同時保持了最優(yōu)的暫態(tài)響應(yīng)。
2)如果使用比示波器低速的探測器，示波器可以決定盡可能地降低它的帶寬使這種不匹配引起的噪聲最小。
3)無論示波器是否補償探測器，示波器了解連接有探測器的系統(tǒng)帶寬，并且可以將這一數(shù)目向用戶發(fā)送，例如通過與示波器相連的顯示器或網(wǎng)絡(luò)計算機顯示屏，或任何其它包括音響信號和打印輸出的合適裝置。
4)由于存儲在探測器中的不同信息的格式一致，任何將來的示波器可以設(shè)計成與當前的探測器工作，任何當前的示波器可以與將來的探測器工作。
最后，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然在這里描述和說明的本發(fā)明的方法和設(shè)備可以通過軟件、軟件和硬件相結(jié)合或者硬件、或者其他適合的結(jié)合形式來實現(xiàn)。最好是，該方法和設(shè)備通過軟件來實現(xiàn)，其目的是減低花費并且具有靈活性。因此，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然本發(fā)明的方法和設(shè)備可以通過在計算機或者微處理器內(nèi)執(zhí)行指令來實現(xiàn)，這些指令存儲于計算機可讀介質(zhì)中用來執(zhí)行并且通過任何適合的指令處理器來執(zhí)行。在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以對實施例進行選擇。
在最佳實施例中描述并且說明了本發(fā)明的原則，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然在細節(jié)和安排上可以對本發(fā)明進行修改，并不脫離這一原則。任何改變都在所附的權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.與示波器一起使用的靈敏探測器設(shè)備，該探測器包括安裝探測器尖端及其相連的具有特性頻率響應(yīng)的電子元件的殼體；位于殼體內(nèi)的第一存儲器，所述的第一存儲器以處理器可讀格式存儲表示至少是這一特性頻率響應(yīng)的描述的預(yù)定數(shù)據(jù)；以及在所述的第一存儲器和示波器之間的接口；所述的第一存儲器響應(yīng)與所述探測器配合的示波器，通過所述的接口向示波器發(fā)送所述的預(yù)定的數(shù)據(jù)。
2.在權(quán)利要求1所述的探測器設(shè)備中，所述的探測器尖端及其相連的電子元件還包括復(fù)合轉(zhuǎn)移特性和復(fù)合輸出發(fā)射性，其中所述的預(yù)定數(shù)據(jù)還表示這一復(fù)合轉(zhuǎn)移特性和這一復(fù)合輸出反射性的描述。
3.如權(quán)利要求1所述的探測器設(shè)備，還包括位于示波器內(nèi)的控制器，所述的控制器包括一個處理器和一個第二存儲器，所述處理器響應(yīng)與所述探測器配合的示波器，通過所述的接口接收發(fā)送的預(yù)定數(shù)據(jù)并且將相同的內(nèi)容存儲在所述的第二存儲器中。
4.在權(quán)利要求3所述的探測器中，所述的控制器在接收和存儲所述發(fā)送的預(yù)定數(shù)據(jù)后，調(diào)整示波器的頻率響應(yīng)來補償所述的探測器及其相連的電子元件的特性頻率響應(yīng)。
5.在權(quán)利要求3所述的探測器中，所述的控制器在接收和存儲所述發(fā)送的預(yù)定數(shù)據(jù)后，向用戶發(fā)送示波器頻率響應(yīng)。
6.如權(quán)利要求5所述的探測器設(shè)備，其中所述的控制器通過顯示器向用戶發(fā)送。
7.在權(quán)利要求3所述的探測器中，所述探測器尖端及其相連的電子元件還具有復(fù)合轉(zhuǎn)移特性和復(fù)合輸出反射性，其中所述的預(yù)定數(shù)據(jù)還表示這一復(fù)合轉(zhuǎn)移特性和這一復(fù)合輸出反射性的描述。
8.如權(quán)利要求1所述的探測器設(shè)備，其中所述的第一存儲器是可讀存儲器(ROM)。
9.如權(quán)利要求1所述的探測器設(shè)備，其中所述的預(yù)定數(shù)據(jù)包括復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)點，每個復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)點代表在沿頻譜規(guī)定的頻率上的所述探測器尖端及其相連的電子元件的頻率特性。
10.如權(quán)利要求9所述的探測器設(shè)備，其中所述的第一存儲器還以處理器可讀格式存儲至少含有存儲在所述第一存儲器內(nèi)的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)點數(shù)目的標題，并且其中所述第一存儲器在通過所述接口發(fā)送所述的預(yù)定數(shù)據(jù)之前，還通過所述接口向示波器發(fā)送標題。
11.如權(quán)利要求10所述的探測器設(shè)備，其中所述的第一存儲器是可讀存儲器(ROM)。
12.如權(quán)利要求1所述的探測器設(shè)備，其中所述的預(yù)定數(shù)據(jù)包括帶寬數(shù)據(jù)。
13.如權(quán)利要求1所述的探測器設(shè)備，其中所述的預(yù)定數(shù)據(jù)包括增益數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求1所述的探測器設(shè)備，其中所述的接口是同步的并且包括一條時鐘信號線。
15.如權(quán)利要求14所述的探測器設(shè)備，其中所述的接口包括相應(yīng)于復(fù)數(shù)連接探測器的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)信號線。
16.如權(quán)利要求14所述的探測器設(shè)備，其中所述接口包括一條中斷信號線。
17.如權(quán)利要求14所述的探測器設(shè)備，其中所述的接口包括復(fù)數(shù)中斷信號線，每一條所述復(fù)數(shù)中斷信號線相應(yīng)于所述的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)線之一。
18.一種調(diào)整示波器頻率響應(yīng)來自動適應(yīng)所連接的探測器的方法，探測器包括安裝探測器尖端及其相連的具有特性頻率響應(yīng)的電子元件的殼體，該方法包括提供具有一個存儲器的探測器，該存儲器以處理器可讀格式存儲至少表示這一特性頻率響應(yīng)的描述的預(yù)定數(shù)據(jù)；提供具有一個接口和一個控制器的示波器，該接口可以在探測器與示波器相連時從所述存儲器中讀取預(yù)定數(shù)據(jù)，并且該控制器可以調(diào)整示波器的頻率響應(yīng)；并且自動調(diào)整示波器的頻率響應(yīng)來補償特性探測器頻率響應(yīng)，從而使示波器和探測器相連接時所具有的特性為預(yù)定的整個系統(tǒng)的頻率特性。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述的調(diào)整步驟包括提高示波器的高頻增益。
20.一種調(diào)整示波器頻率響應(yīng)來自動適應(yīng)所連接的探測器的方法，探測器包括裝有探測器尖端及其相連的具有特性頻率響應(yīng)的電子元件的殼體，該方法包括由示波器通過接口詢問有關(guān)探測器特性頻率響應(yīng)需要的數(shù)據(jù)；通過探測器響應(yīng)這一需要，通過接口提供存儲在探測器內(nèi)存儲裝置中的數(shù)據(jù)；并且響應(yīng)通過接口由探測器提供的數(shù)據(jù)來補償探測器的特性頻率響應(yīng)使示波器達到峰值，所述的調(diào)峰通過接收的提供數(shù)據(jù)自動地實現(xiàn)。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的調(diào)峰包括提高示波器的高頻增益。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中接口是位串行同步接口，并且其中所述的詢問步驟和所述的相應(yīng)步驟依據(jù)規(guī)定的協(xié)議。
全文摘要
本發(fā)明涉及在探測器自身存儲有關(guān)探測器頻率響應(yīng)的信息。該信息最好是由一組或者更多的特性頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)點組成。每一個數(shù)據(jù)點至少包括在給定頻率上探測器的增益。最好是,每個數(shù)據(jù)點包括探測器的復(fù)合轉(zhuǎn)移特性(附圖2中的S21)和任意的探測器的復(fù)合輸出反射性(附圖2中的S22),以及數(shù)據(jù)所載處的頻率(附圖2中的F)。根據(jù)需要存儲的頻率點的數(shù)量可以改變來充分地描述探測器的響應(yīng)。探測器最好存儲含有所存儲數(shù)據(jù)點的數(shù)目的標題。當探測器與示波器連接時,示波器讀取頻率響應(yīng)信息并且輸出電壓駐波比(VSWR),示波器負責(zé)調(diào)整它的頻率響應(yīng)(方法是通過增加或減少高頻增益),從而補償探測器的頻率響應(yīng)并且優(yōu)化整個系統(tǒng)頻率響應(yīng)。
文檔編號G01R35/00GK1366185SQ0113383
公開日2002年8月28日 申請日期2001年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月22日
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