[发明专利]用于测试和测量系统的线性噪声降低

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求由JohnJ. Pickerd等人于2016年4月8日提交的并且标题为“Widely Linear Noise Reduction And Analysis System For A Test And Measurement Instrument”的第62/319,916号美国临时专利申请的利益，该专利申请的全部内容就像被复制一样通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及与测试和测量系统的各方面相关联的系统和方法，并且更具体地，涉及用于采用滤波器来降低测试和测量系统中的信号噪声的系统和方法。

背景技术

测试和测量系统被设计为接收例如来自被测设备（DUT）的信号输入，对信号进行采样，并将结果显示为波形。信号输入可以经由链路（例如信号连接、（一个或多个）通信链路、输入端口等）接收。信号输入可以作为模拟信号被接收。然后可以经由数字转换器将该模拟信号转换成数字信号。可以进一步分析该数字信号以进行显示。然而，数字转换可能对数字信号添加噪声，这可能导致向用户显示的信号不太准确。

本公开中的示例解决了这些和其他问题。

附图说明

该专利或申请文件包含至少一个以颜色完成的附图。具有（一幅或多幅）彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将由专利局根据请求和支付必要的费用来提供。

本公开实施例的各方面、特征和优点根据以下参照附图对实施例的描述而将变得显而易见，其中：

图1是示例测试和测量系统的框图，该测试和测量系统包括被配置为向波形施加自适应线性滤波器以降低模数转换噪声的示波器。

图2是用于显示来自自适应线性滤波器的结果的示例测试和测量系统的框图。

图3图示了用于控制自适应线性滤波器的示例应用控制菜单系统。

图4是将自适应线性滤波器施加于经转换的数字信号的示例方法的流程图。

图5A-5B是生成自适应线性滤波器的示例方法的流程图。

图6图示用于将输入信号转换成复频域信号的示例机制。

图7图示未经滤波的频域信号以及对应的滤波器的示例绘图。

图8图示由自适应线性滤波器进行噪声降低之前和之后的信号的示例绘图。

图9图示示例复分布动画。

图10图示作为频率的函数绘制的圆形度系数的示例绘图。

图11图示在实轴和虚轴上针对快速傅里叶变换（FFT）帧绘制的圆形度系数的示例绘图。

图12图示作为频率的函数绘制的方差系数的示例绘图。

具体实施方式

这里公开的是一种生成自适应线性滤波器用于施加于数字信号以降低在模拟信号的转换期间引入的噪声的机制。模拟信号在测试和测量系统处被接收，并由模数（A/D）转换器转换成数字信号。该数字信号通过采用诸如快速傅里叶变换（FFT）和/或短时FFT（STFT）之类的变换而被转换到复频域中。在复频域中，当被转换时，信号噪声可能导致某些统计异常。自适应线性滤波器解决与信号/噪声协方差和信号/噪声伪协方差有关的统计异常。具体来说，当噪声在复频域中具有圆形分布时同时该信号具有非圆形分布时，自适应线性滤波器提供显著的噪声降低。通过计算信号和噪声的方差来确定自适应线性滤波器。采用方差来确定信号和噪声的圆形度系数。圆形度系数继而被用于确定自适应线性系数。然后自适应线性系数被用于确定自适应线性滤波器的适当值。采用随机性抑制因子来确定自适应线性系数。采用随机性抑制因子来努力减轻由信号圆形度系数和噪声圆形度系数的比较引起的统计误差。抑制钳位也被施加于来自自适应线性滤波器的结果。抑制钳位可以减轻A/D转换器的奈奎斯特频率处的采样误差。此外，可以采用带宽拒绝滤波器（bandwidth stomp filter）来从数字信号去除高于指定频率的噪声。自适应线性滤波器和带宽拒绝滤波器可以与复频域中的数字信号一起绘制，以通知用户滤波器的效果。还可以采用复分布显示来沿着复频域中的实和虚轴描绘信号/噪声的频谱。此外，也可以显示圆形度系数和方差系数。这样的绘图或图形可以被动画化以允许用户查看在各个时间点的信号的各个频域统计。

图1是示例测试和测量系统100的框图，测试和测量系统100包括配置成将自适应线性滤波器122施加于波形以降低模数转换噪声的示波器120。示波器120被配置为从被测设备（DUT）110接收模拟信号161，采用A/D转换器125将该信号转换为数字信号163，并施加自适应线性滤波器122来降低由A/D转换器125引入的噪声。