CN110752835B - 信号发生装置及使用了该装置的频率特性显示方法 - Google Patents

信号发生装置及使用了该装置的频率特性显示方法 Download PDF

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Abstract

对基于FIR滤波器的波形的再现程度进行视觉化。信号发生装置具备：逆特性计算机构，根据表示模拟规定传输线路损失的频率特性的信息，从频率特性的逆特性计算出传递函数的逆特性；逆傅里叶变换机构，从频率特性的逆特性计算出由多个点构成的脉冲响应；脉冲响应切出机构，以通过逆傅里叶变换机构计算出的脉冲响应的振幅的峰值为基准从脉冲响应切出所期望的范围的抽头数份的点；频率特性计算机构，根据通过脉冲响应切出机构从脉冲响应切出的所期望的范围的抽头数份的点所具有的值计算出频率特性；及显示控制机构，将通过频率特性计算机构计算出的频率特性及基于表示模拟的频率特性的信息的理想频率特性显示于显示画面上。

Description

信号发生装置及使用了该装置的频率特性显示方法
技术领域
本发明涉及一种为了对与数字信号的传输标准对应的设备(DUT：被测物)进行试验而产生赋予了所期望的损耗值的信号的信号发生装置及使用了该装置的频率特性显示方法。
背景技术
例如，如下述专利文献1中所公开，以往，错误率测量装置作为对光电转换组件等被测物发送包含固定数据的测试信号，并以比特单位比较经由被测物输入的被测量信号与成为基准的参考信号而测量比特误码率(BE R：Bit Error Rate)的装置而所知。
但是，作为这种错误率测量装置的被测物，例如在与PCIe Gen4.0、USB3.0/3.1、Thunderbolt等数字信号的传输标准对应的设备中，评价每传输标准的测试台(TestBoard)的特性，因此需要在向测试台的输入中导入模拟了规定传输线路损失的测试装置即ISI校准信道(Calibration Channel：校正信道)。
然而，ISI校准信道的损失量根据传输标准而各自不同。因此，除了传输标准的测试台以外用户需要另行准备与传输标准吻合的ISI校准信道的损耗板。
专利文献1：日本特开2007-274474号公报
但是，当通过FIR(Finite impulse response：有限脉冲响应)滤波器来模拟ISI校准信道的频率特性时，FIR滤波器的抽头数对自理想频率特性的偏离造成影响，抽头数越变少，自理想频率特性的偏离量越变大。并且，FIR滤波器若抽头数较少则无法模拟陡峭的频率特性，因此有时根据所模拟的频率特性无法完整地再现。
如此，尽管通过FIR滤波器来模拟频率特性时存在能够模拟的界限，但该指标未被用户察觉而无法视觉辨认。因此，用户本人无法判断是否正确地模拟了频率特性。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够对基于FIR滤波器的波形的再现程度进行视觉化的信号发生装置及使用了该装置的频率特性显示方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案1所述的信号发生装置具备：逆特性计算机构2，根据表示模拟规定传输线路损失的频率特性的信息从所述频率特性的逆特性计算出传递函数的逆特性；逆傅里叶变换机构3，从所述频率特性的所述逆特性计算出由多个点构成的脉冲响应；脉冲响应切出机构4，以通过所述逆傅里叶变换机构计算出的所述脉冲响应的振幅的峰值为基准从所述脉冲响应切出所期望的范围的抽头数份的所述点；抽头系数计算机构5，计算所述抽头数份的抽头系数；信号发生机构6，通过将所述计算出的抽头系数设定于FIR滤波器而产生赋予了模拟了所述规定传输线路损失的损失的信号；及显示画面10a，所述信号发生装置1的特征在于，具备：频率特性计算机构8，根据通过所述脉冲响应切出机构从所述脉冲响应切出的所述所期望的范围的抽头数份的所述点所具有的值计算出频率特性；及显示控制机构9，将通过所述频率特性计算机构计算出的频率特性及基于表示所述模拟的频率特性的信息的理想频率特性显示于所述显示画面上。
本发明的技术方案2所述的信号发生装置的特征在于，表示所述规定传输线路损失的所述频率特性的信息为S参数文件。
本发明的技术方案3所述的信号发生装置的特征在于，所述识别显示对所述显示画面的图表改变颜色区别、线型、线的粗细中的至少一个并将横轴设为频率且将纵轴设为振幅来能够识别地进行显示。
本发明的技术方案4所述的信号发生装置的特征在于，所述显示控制机构对从表示所述规定传输线路损失的所述频率特性的信息读取的理想频率特性附加通过所述频率特性计算机构计算出的所述频率特性的逆特性而显示控制于所述显示机构。
本发明的技术方案5所述的使用了信号发生装置的频率特性显示方法，所述信号发生装置具备显示画面，所述频率特性显示方法包括：根据表示模拟规定传输线路损失的频率特性的信息从所述频率特性的逆特性计算出传递函数的逆特性的步骤；从所述频率特性的所述逆特性计算出由多个点构成的脉冲响应的步骤；以所述脉冲响应的振幅的峰值为基准从所述脉冲响应切出所期望的范围的抽头数份的所述点的步骤；根据从所述脉冲响应切出的所述所期望的范围的抽头数份的所述点所具有的值计算出频率特性的步骤；计算出所述抽头数份的抽头系数的步骤；及通过将所述计算出的抽头系数设定于FIR滤波器而产生赋予了模拟了所述规定传输线路损失的损失的信号的步骤，所述使用了信号发生装置的频率特性显示方法的特征在于，包括：将根据从所述脉冲响应切出的所述所期望的范围的抽头数份的所述点所具有的值计算出的频率特性及基于表示所述模拟的频率特性的信息的理想频率特性显示于所述显示画面上的步骤。
本发明的技术方案6所述的频率特性显示方法的特征在于，表示所述规定传输线路损失的所述频率特性的信息为S参数文件。
本发明的技术方案7所述的频率特性显示方法的特征在于，所述识别显示对所述显示画面的图表改变颜色区别、线型、线的粗细中的至少一个并将横轴设为频率且将纵轴设为振幅来能够识别地进行显示。
本发明的技术方案8所述的频率特性显示方法的特征在于，所述显示控制机构对从表示所述规定传输线路损失的所述频率特性的信息读取的理想频率特性附加通过所述频率特性计算机构计算出的所述频率特性的逆特性而显示控制于所述显示机构。
发明效果
根据本发明，能够对基于FIR滤波器的波形的再现程度进行视觉化，并且用户观察显示而能够直接判断是否正确地模拟了频率特性。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的信号发生装置的概略结构的框图。
图2是表示本发明中所使用的FIR滤波器的结构例的图。
图3是使用了本发明所涉及的信号发生装置的频率特性显示方法的流程图。
图4是表示能够再现基于FIR滤波器的波形的状态的显示例的图。
图5是表示不能再现基于FIR滤波器的波形的状态的显示例的图。
图6是使用了本发明所涉及的信号发生装置的ISI信号的产生方法的流程图。
具体实施方式
以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行详细说明。
本发明所涉及的信号发生装置是为了对与数字信号的传输标准对应的设备进行试验而产生根据数字信号的传输标准的施加了基于所期望的损耗值(损失量)的ISI(InterSymbol Interference：码间干扰)的信号(以下，称为ISI信号)的装置。另外，本发明所应用的数字信号的传输标准中例如有PCIe Gen4.0、USB3.0/3.1、Thunderbolt等。
如图1所示，本实施方式的信号发生装置1提供用户一眼知道理想频率特性及实际上模拟的频率特性的平台，因此概略构成为具备逆特性计算机构2、逆傅里叶变换机构3、脉冲响应切出机构4、抽头系数计算机构5、信号发生机构6、存储机构7、频率特性计算机构8、显示控制机构9及显示机构10。
逆特性计算机构2为基于数字信号的传输标准的信号，并且将实际上模拟的设备(被测物)的频率特性设为输入数据，并从该输入数据的频率特性的逆特性计算出传递函数及其逆特性。
逆傅里叶变换机构3对通过逆特性计算机构2从实际上模拟的频率特性的逆特性计算出的传递函数的逆特性进行逆傅里叶变换，并计算由多个点构成的脉冲响应。
脉冲响应切出机构4以通过逆傅里叶变换机构3求出的脉冲响应的振幅的峰值为基准从脉冲响应切出所期望的范围的抽头数份(例如10抽头份：6post3pre)的点。
从上述脉冲响应切出的值(抽头值)成为使向测试台的输入波形歪斜的后述的FIR滤波器6a的滤波器系数，且在求出抽头系数时使用。
抽头系数计算机构5使用通过脉冲响应切出机构4从脉冲响应切出的点所具有的值，且以后述的FIR滤波器6a的Main的抽头为基准，求出其后的增益/损失的比例而计算抽头系数。
信号发生机构6构成为包含FIR滤波器6a，并将通过抽头系数计算机构5计算出的抽头系数设定于FIR滤波器6a，以产生使向测试台的输入波形歪斜的与所期望的传输标准相应的频率特性的ISI信号。
例如当为10抽头时，如图2所示，FIR滤波器6a具备D型触发器等10个延迟电路21(21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h、21i、21j)、10个乘法器22(22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h、22i、22j)及9个加法器23(23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h、23i)。FIR滤波器6a在输入端子24与输出端子25之间串联连接10个延迟电路21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h、21i、21j而形成10个抽头。
在FIR滤波器6a的各抽头中连接有用于乘以所设定的抽头系数的10个乘法器22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h、22i、22j。并且，10个乘法器22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h、22i、22j的前后段的输出与9个加法器23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h、23i所对应的段连接。而且，FIR滤波器6a计算10个乘法器22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h、22i、22j的乘法结果的总和并输出。
存储机构7将表示成为ISI校准信道的模拟对象的设备的频率特性的S参数文件(S21：透射特性)设为输入数据，并存储该设备的S参数文件。
频率特性计算机构8通过逆傅里叶变换从通过脉冲响应切出机构4切出的脉冲响应的抽头值计算出频率特性。
显示控制机构9从存储于存储机构7的成为ISI校准信道的模拟对象的设备的S参数文件(S21：透射特性)中读取理想频率特性，且以所读取的理想频率特性显示于显示机构10的显示画面10a上的图表(横轴：频率[GHz]，纵轴：振幅[dB])的方式显示控制显示机构10。
并且，显示控制机构9以通过频率特性计算机构8计算出的频率特性能够与理想频率特性识别地显示于显示机构10的显示画面10a上的图表的方式显示控制显示机构10。
显示机构10例如由设置于装置主体的液晶显示器等显示器构成，并通过显示控制机构9的控制将从S参数文件中读取的理想频率特性F1及通过频率特性计算机构8计算出的频率特性F2例如改变颜色区别、线型、线的粗细中的至少一个来能够识别地显示于显示画面10a上的图表(横轴：频率[GHz]，纵轴：振幅[dB])。例如对图4或图5所示的显示方式的显示画面10a上的图表，将理想频率特性(DUT S-Parameter)F1以实线来能够识别地显示，将通过频率特性计算机构8计算出的频率特性(Emulate S-Parameter)F2以点线来能够识别地显示。
另外，在本实施方式中，在存储机构7中存储有设备的S参数文件，但当通过FIR滤波器6a来模拟ISI校准信道时，也可以设为从外部装置或外部介质等获取成为模拟对象的设备的S参数文件的结构。
[频率特性显示方法]
接着，参考图3～图5对使用了以上述方式构成的信号发生装置1的频率特性显示方法进行说明。
当通过FIR滤波器6a来模拟ISI校准信道时，显示控制机构9从存储机构7中读出成为模拟对象的设备的S参数文件，并从所读出的S参数文件中读取理想频率特性并显示于显示机构10的显示画面10a上的图表(ST1)。例如，在图4或图5所示的显示方式的显示画面10a上的图表中显示理想频率特性(实线)F1。另外，存储于存储机构7的设备的S参数文件例如能够通过按下图4或图5的显示画面10a上的由软键构成的“Open(打开)”来读出。
接着，逆特性计算机构2从通过FIR滤波器6a模拟的频率特性的逆特性计算出传递函数及其逆特性(ST2)。而且，逆傅里叶变换机构3对通过逆特性计算机构2计算出的传递函数的逆特性进行逆傅里叶变换而计算多个点的脉冲响应(ST3)。
接着，脉冲响应切出机构4从通过逆傅里叶变换机构3计算出的脉冲响应切出规定抽头数份的点(ST4)。接着，频率特性计算机构8通过逆傅里叶变换从通过脉冲响应切出机构4从脉冲响应切出的抽头数份的点所具有的值计算出频率特性(ST5)。
而且，显示控制机构9将通过频率特性计算机构8计算出的频率特性以能够与理想频率特性识别的方式重叠显示于显示机构10的显示画面10a上的图表(ST6)。例如，对图4或图5所示的显示方式的显示画面10a上的图表，能够识别地重叠显示通过频率特性计算机构8计算出的频率特性(点线)F2及理想频率特性(实线)F1。
在此，图4表示能够再现基于FIR滤波器6a的波形的状态的显示例，图5表示不能再现基于FIR滤波器6a的波形的状态的显示例。
当为对FIR滤波器6a的抽头数能够充分模拟的频率特性时，如图4所示，可知通过频率特性计算机构8计算出的频率特性(Emulate S-Para meter：点线)F2及理想频率特性(DUT S-Parameter：实线)F1表示近似的值。
与此相对，例如，即使在奈奎斯特频率下的损失量与图4相同的情况下，当该频率特性变化变得陡峭时，如图5所示，可知通过频率特性计算机构8计算出的频率特性(Emulate S-Parameter：点线)F2及理想频率特性(DUT S-Parameter：实线)F1不表示近似的值，而无法完整地再现基于FIR滤波器6a的波形。
另外，除此以外也无法再现LPF等具有陡峭的频率特性的设备的特性，但如本实施方式，通过识别显示理想频率特性与实际上模拟的频率特性，变得能够一眼知道。
[ISI信号的产生方法]
接着，参考图6对基于上述信号发生装置1的ISI信号的产生方法进行说明。
逆特性计算机构2通过上述频率特性显示方法从能够再现基于FIR滤波器6a的波形的状态的输入数据的频率特性的逆特性计算出传递函数及其逆特性(ST11)。
接着，逆傅里叶变换机构3对通过逆特性计算机构2计算出的传递函数的逆特性进行逆傅里叶变换而计算多个点的脉冲响应(ST12)。
接着，脉冲响应切出机构4从通过逆傅里叶变换机构3计算出的脉冲响应切出规定抽头数份的点(ST13)。
接着，抽头系数计算机构5使用通过脉冲响应切出机构4从脉冲响应切出的点所具有的值，且以FIR滤波器6a的Main的抽头为基准，从其后的增益/损失的比例计算抽头系数(ST14)。
而且，信号发生机构6将通过抽头系数计算机构5计算出的抽头系数设定于FIR滤波器6a，并产生所期望的频率特性的ISI信号(ST15)。
如此，根据本实施方式，从成为模拟对象的设备的S参数文件中读取理想频率特性并显示于图表。并且，计算从通过FIR滤波器模拟了理想频率特性时的脉冲响应的抽头值通过逆傅里叶变换求出的频率特性，并将计算出的频率特性及理想频率特性能够识别地显示于图表。由此，能够对基于FIR滤波器的波形的再现程度进行视觉化，并通过对比显示画面上的理想频率特性与实际上模拟的频率特性，能够轻松地确认实际上模拟的频率特性相对于理想频率特性模拟成哪种程度。
但是，显示控制机构9也能够对从表示规定传输线路损失的频率特性的信息中读取的理想频率特性附加通过频率特性计算机构8计算出的频率特性的逆特性而显示控制于显示机构10。在该情况下，在显示机构10的显示画面上显示通过频率特性计算机构8计算出的频率特性与理想频率特性的振幅之差。由此，用户观察显示画面上的振幅之差而能够判断振幅之差是否落入容许范围内，或是否能够正确地校正损耗。
以上，对本发明所涉及的信号发生装置及使用了该装置的频率特性显示方法的最佳方式进行了说明，但本发明并不受基于该方式的记述及附图的限定。即，所属领域的技术人员根据该方式实施的其他方式、实施例及运用技术等均包含于本发明的范畴是显而易见的。
符号说明
1-信号发生装置，2-逆特性计算机构，3-逆傅里叶变换机构，4-脉冲响应切出机构，5-抽头系数计算机构，6-信号发生机构，6a-FIR滤波器，7-存储机构，8-频率特性计算机构，9-显示控制机构，10-显示机构，10a-显示画面，21(21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h、21i、21j)-延迟电路，22(22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h、22i、22j)-乘法器，23(23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h、23i、23j)-加法器，24-输入端子，25-输出端子，F1-理想频率特性(实线)，F2-所模拟的频率特性(点线)。

Claims (8)

1.一种信号发生装置(1)，具备：
逆特性计算机构(2)，根据表示模拟规定传输线路损失的频率特性的信息从所述频率特性的逆特性计算出传递函数的逆特性；
逆傅里叶变换机构(3)，从所述频率特性的所述逆特性计算出由多个点构成的脉冲响应；
脉冲响应切出机构(4)，以通过所述逆傅里叶变换机构计算出的所述脉冲响应的振幅的峰值为基准从所述脉冲响应切出所期望的范围的抽头数份的所述点；
抽头系数计算机构(5)，计算所述抽头数份的抽头系数；
信号发生机构(6)，通过将所计算出的抽头系数设定于有限脉冲响应FIR滤波器而产生赋予了模拟了所述规定传输线路损失的损失的信号；及
显示画面(10a)，
所述信号发生装置(1)的特征在于，具备：
频率特性计算机构(8)，根据通过所述脉冲响应切出机构从所述脉冲响应切出的所述所期望的范围的抽头数份的所述点所具有的值计算出频率特性；及
显示控制机构(9)，将通过所述频率特性计算机构计算出的频率特性及基于表示所述模拟的频率特性的信息的理想频率特性显示于所述显示画面上。
2.根据权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，
表示所述规定传输线路损失的所述频率特性的信息为S参数文件。
3.根据权利要求1或2所述的信号发生装置，其特征在于，
识别显示对所述显示画面的图表改变颜色区别、线型、线的粗细中的至少一个并将横轴设为频率且将纵轴设为振幅来能够识别地进行显示。
4.根据权利要求1或2所述的信号发生装置，其特征在于，
所述显示控制机构对从表示所述规定传输线路损失的所述频率特性的信息读取的理想频率特性附加通过所述频率特性计算机构计算出的所述频率特性的逆特性而显示控制于显示机构。
5.一种使用了信号发生装置的频率特性显示方法，所述信号发生装置(1)具备显示画面(10a)，所述频率特性显示方法包括：
根据表示模拟规定传输线路损失的频率特性的信息从所述频率特性的逆特性计算出传递函数的逆特性的步骤；
从所述频率特性的所述逆特性计算出由多个点构成的脉冲响应的步骤；
以所述脉冲响应的振幅的峰值为基准从所述脉冲响应切出所期望的范围的抽头数份的所述点的步骤；
根据从所述脉冲响应切出的所述所期望的范围的抽头数份的所述点所具有的值计算出频率特性的步骤；
计算出所述抽头数份的抽头系数的步骤；及
通过将所述计算出的抽头系数设定于FIR滤波器而产生赋予了模拟了所述规定传输线路损失的损失的信号的步骤，
所述频率特性显示方法的特征在于，包括：
将根据从所述脉冲响应切出的所述所期望的范围的抽头数份的所述点所具有的值计算出的频率特性及基于表示所述模拟的频率特性的信息的理想频率特性显示于所述显示画面上的步骤。
6.根据权利要求5所述的频率特性显示方法，其特征在于，
表示所述规定传输线路损失的所述频率特性的信息为S参数文件。
7.根据权利要求5或6所述的频率特性显示方法，其特征在于，
识别显示对所述显示画面的图表改变颜色区别、线型、线的粗细中的至少一个并将横轴设为频率且将纵轴设为振幅来能够识别地进行显示。
8.根据权利要求5或6所述的频率特性显示方法，其特征在于，
对从表示所述规定传输线路损失的所述频率特性的信息读取的理想频率特性附加通过所述频率特性计算机构计算出的所述频率特性的逆特性而显示控制于显示机构。
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