場分析儀的制作方法
【專利摘要】場分析儀產(chǎn)生調(diào)幅RF電場的調(diào)制包絡(luò)的視覺顯示，該場分析儀包括用于生成該場的數(shù)字樣本的場傳感器、連接至該場傳感器以生成網(wǎng)頁的場處理器、以及用于取得和顯示該網(wǎng)頁的個(gè)人計(jì)算機(jī)。通過使用網(wǎng)頁和在個(gè)人計(jì)算機(jī)上顯示該網(wǎng)頁，能夠在個(gè)人計(jì)算機(jī)中執(zhí)行諸如校正場傳感器中檢測器的非線性之類的任務(wù)，在個(gè)人計(jì)算機(jī)中這些任務(wù)能夠更加高效地執(zhí)行。
【專利說明】場分析儀發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及場分析儀，尤其涉及用于顯示調(diào)幅RF電場的調(diào)制包絡(luò)的裝置。本發(fā)明可用在許多應(yīng)用中，尤其是在電磁兼容(EMC)測試中，被執(zhí)行用于確保諸如汽車之類的產(chǎn)品中的電氣及電子系統(tǒng)的操作不會(huì)受到廣播和電視傳輸、雷達(dá)脈沖、蜂窩電話信號(hào)、電力線場、以及其他類型的電磁場的不利影響。
[0002]發(fā)明背景
[0003]在EMC測試中，被測試設(shè)備經(jīng)歷一定范圍的頻率和功率水平上的電磁輻射掃描，并且進(jìn)行觀察以確定電磁輻射對(duì)該設(shè)備的操作的影響(若有)。為了生成場，RF信號(hào)通常由合成器生成，經(jīng)放大，并饋送至被測設(shè)備附近的天線。合成器可產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的信號(hào)。例如，調(diào)制包絡(luò)可以使得場作為具有可調(diào)重復(fù)速率和可調(diào)工作周期的一系列脈沖來施加。
[0004]盡管被測設(shè)備位置處的場強(qiáng)可基于合成器的設(shè)定以及放大器和天線的頻率響應(yīng)來預(yù)測，但是針對(duì)場中任意給定位置的預(yù)測并非總是可靠的。因此，常見的做法是在被測設(shè)備附近放置被稱為“場探針”的設(shè)備來直接測量電場強(qiáng)度。
[0005]在傳統(tǒng)的場測量裝備中，使用熱電偶來確定場強(qiáng)。在調(diào)幅場的情況下，熱電偶僅提供對(duì)平均振幅的測量。峰值振幅水平的估計(jì)可基于對(duì)合成器中調(diào)制波形的了解從該平均振幅來計(jì)算得到。然而，存在于場探針位置處的調(diào)制包絡(luò)的細(xì)節(jié)并不能被確定。
[0006]因此，需要一種場分析儀能允許用戶通過直接測量，即獨(dú)立于從合成器導(dǎo)出的信息的測量而以高精度確定經(jīng)調(diào)制電場的最小、最大、和平均振幅、以及諸如峰值振幅、上升和衰減時(shí)間、工作周期等其他波形細(xì)節(jié)，。還希望能在可視的示波器類型的顯示器中顯示這些直接測得的調(diào)制波形細(xì)節(jié)，在該顯示器中能觀察到調(diào)制包絡(luò)振幅隨時(shí)間的瞬時(shí)變化。還需要一種場分析儀能夠迅速且高效地校正傳感器單元中檢測器的非線性響應(yīng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明允許用戶使用示波器類型的顯示器和界面來查看和測量電場的調(diào)制包絡(luò)。取代使用專用的示波器類型的顯示器，根據(jù)本發(fā)明的裝置通過利用存儲(chǔ)在場處理單元內(nèi)的微控制器的存儲(chǔ)器中的嵌入式網(wǎng)頁來顯示調(diào)制包絡(luò)，該場處理單元與場傳感器相關(guān)聯(lián)。通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接加載至個(gè)人計(jì)算機(jī)的網(wǎng)頁具有從場處理器取得新數(shù)據(jù)并對(duì)其圖形地顯示但無需重載網(wǎng)頁的其他方面的能力。本文使用的術(shù)語“個(gè)人計(jì)算機(jī)”不僅包括常規(guī)的臺(tái)式和筆記本個(gè)人計(jì)算機(jī)，還包括具有顯示網(wǎng)頁并向網(wǎng)頁輸入信息和選擇的能力的其他設(shè)備，包括平板電腦、智能手機(jī)和類似設(shè)備。個(gè)人計(jì)算機(jī)可位于緊鄰場傳感器和場處理器的位置，或任何其他位置。
[0008]更具體地，本文描述了用于顯示調(diào)幅RF電場的調(diào)制包絡(luò)的設(shè)備。該設(shè)備包括三個(gè)主要組件:場傳感器單元、場處理單元、以及個(gè)人計(jì)算機(jī)。該場傳感器單元包括天線，具有連接至天線的輸入并提供輸出的檢測器，以及采樣電路，該采樣電路響應(yīng)于檢測器并提供數(shù)字格式的序貫樣本，該序貫樣本表示天線接收到的調(diào)幅RF電場的振幅。場處理單元包括用于接收序貫樣本的接收器和響應(yīng)于接收器的微控制器，該微控制器包括用于保持樣本的緩沖存儲(chǔ)器以及用于將數(shù)據(jù)分組從緩沖存儲(chǔ)器上載至個(gè)人計(jì)算機(jī)上所顯示的網(wǎng)頁的觸發(fā)響應(yīng)裝置。個(gè)人計(jì)算機(jī)取得數(shù)據(jù)分組，并將數(shù)據(jù)分組作為RF電場的調(diào)制包絡(luò)的示波器顯示來顯示在網(wǎng)頁上。
[0009]采樣電路可包括時(shí)鐘脈沖發(fā)生器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于來自時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的時(shí)鐘脈沖以及響應(yīng)于檢測器的輸出，用于以序貫群組的方式產(chǎn)生串行數(shù)據(jù)比特流，每個(gè)群組的數(shù)據(jù)比特表示天線接收到的調(diào)幅RF電場的振幅的樣本。
[0010]場傳感器單兀可包括電光轉(zhuǎn)換器，其被連接以接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電輸出并產(chǎn)生用于以光束形式傳送與由模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的串行數(shù)據(jù)比特流所表示的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的調(diào)制光信號(hào)。在此情形中，該設(shè)備可包括被連接至電光轉(zhuǎn)換器以接收光束并將光束載運(yùn)至場處理單元的光纜。該接收器可以是光接收器，其被連接至光纜以接收光束并生成與模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的串行數(shù)據(jù)比特流相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)比特流形式的電信號(hào)。
[0011]場處理單元可包括時(shí)鐘恢復(fù)單元，用于從數(shù)據(jù)比特流導(dǎo)出同步時(shí)鐘信號(hào)。在此情形中，微控制器可被安排成接收數(shù)據(jù)比特流和同步時(shí)鐘信號(hào)。
[0012]場處理單元可包括比特對(duì)準(zhǔn)校正電路，其響應(yīng)于緩沖存儲(chǔ)器用于檢測和校正緩沖存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)比特的失準(zhǔn)。
[0013]該設(shè)備的特別期望的特征是將被存儲(chǔ)在個(gè)人計(jì)算機(jī)中表征場傳感器中的非線性的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)還在個(gè)人計(jì)算機(jī)中被用于校正該非線性，從而所顯示的調(diào)制包絡(luò)對(duì)應(yīng)天線的位置上RF電場的調(diào)制包絡(luò)。給定場傳感器的非線性表征數(shù)據(jù)可永久地存儲(chǔ)在與該特定傳感器相關(guān)聯(lián)的場處理單元的存儲(chǔ)器中，并且在該設(shè)備正在操作時(shí)從該場處理單元的存儲(chǔ)器下載至個(gè)人計(jì)算機(jī)。
[0014]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，本發(fā)明的細(xì)節(jié)和其他優(yōu)勢將從下面描述中變得清楚。
[0015]附圖簡述
[0016]圖1是示出了用在根據(jù)本發(fā)明的場分析儀中的場傳感器的主要組件的示意圖；
[0017]圖2是示出了包括場傳感器、場處理器以及個(gè)人計(jì)算機(jī)的完整場分析儀的示意圖；
[0018]圖3是示出了場處理器的主要組件的示意圖；
[0019]圖4是示出了在場處理器的微控制器上運(yùn)行的嵌入式固件的操作的高層流程圖；
[0020]圖5是示出了在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的網(wǎng)頁軟件的操作的高層流程圖；
[0021]圖6是說明微控制器的主循環(huán)的流程圖；
[0022]圖7A-7C是說明場處理器的微控制器對(duì)向場傳感器提供操作功率的激光器的控制的流程圖的多個(gè)部分；
[0023]圖8A和8B是說明圖7B中超時(shí)定時(shí)器的操作的流程圖的多個(gè)部分；
[0024]圖9是說明圖4中遠(yuǎn)程通信狀態(tài)機(jī)的操作的流程圖；
[0025]圖10是圖4中直接存儲(chǔ)器存取(DMA)環(huán)路的操作的流程圖；
[0026]圖11A-11D是說明圖4中數(shù)據(jù)狀態(tài)機(jī)環(huán)路的操作的流程圖的多個(gè)部分；
[0027]圖12是說明如何重新啟用串行外圍接口(SPI)時(shí)鐘輸入、以及禁用計(jì)數(shù)器及同步計(jì)數(shù)器中斷的流程圖；
[0028]圖13是示出外部觸發(fā)中斷例程的流程圖。
[0029]圖14是包括根據(jù)本發(fā)明的場分析儀的EMC測試裝置的示意圖；以及
[0030]圖15是圖14的測試裝置中所用的個(gè)人計(jì)算機(jī)的屏幕上所顯示的典型網(wǎng)頁的示圖。
[0031]優(yōu)選實(shí)施例的具體描述
[0032]圖1中示意性地示出的場傳感器20可以是廣泛的場傳感器中的任意一種。合適的場傳感器在2012年I月26日公布的美國專利公開2012/0019426中記載，美國專利公開2012/0019426通過弓I用全文包括于此。簡言之，專利公開2012/0019426中的場傳感器包括一組位于以與水平呈35.3°角從基座向上延伸的柄桿的末端的三個(gè)偶極子。這些偶極子被安排成使得每個(gè)偶極子垂直于一平面延伸，其他兩個(gè)偶極子皆與該平面平行。因此，通過旋轉(zhuǎn)該柄桿，可使任何一個(gè)偶極子處于垂直條件而使其他兩個(gè)處于水平。場傳感器包括一個(gè)或更多個(gè)二極管，它們用作檢測器，產(chǎn)生與所感測到的場的調(diào)制包絡(luò)相對(duì)應(yīng)的輸出。
[0033]檢測器輸出被電氣地累加以使得傳感器是各向同性的，從而產(chǎn)生單個(gè)輸出。偶極子檢測器以及累加電路在圖1中由“傳感器頭”22表示。
[0034]如圖1所示，除了傳感器頭，場傳感器還包括其他組件。檢測器的累加輸出經(jīng)放大器24放大，放大器24較優(yōu)地包括單極點(diǎn)低通濾波器。經(jīng)濾波和放大的信號(hào)隨后被模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器26轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，采樣率由時(shí)鐘振蕩器28本地生成的時(shí)鐘脈沖來控制。也響應(yīng)于時(shí)鐘脈沖的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器30被用于區(qū)分樣本。在適合本申請(qǐng)的典型采樣方案中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將每秒采集1.5 X 16十六比特樣本，由此產(chǎn)生24 Mb/s速率的數(shù)據(jù)流。
[0035]數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)借助由驅(qū)動(dòng)器34驅(qū)動(dòng)的垂直腔面發(fā)射激光器(VSCEL) 32被轉(zhuǎn)換成光學(xué)數(shù)據(jù)，并通過光纜36被轉(zhuǎn)發(fā)。使用光纜是因?yàn)槠洳粚?dǎo)電，因此不與正被測量的場發(fā)生干擾。出于同樣原因，用于場傳感器內(nèi)電子組件的操作的功率由激光器(圖1中未示出)生成，并通過光纜38和通過光伏電源轉(zhuǎn)換器(PPC)42被遞送至電子供電模塊40。用于向場傳感器內(nèi)的電路提供操作功率的激光器是場處理器的一部分。
[0036]圖2示出了場分析儀硬件的主要組件。這些組件包括場傳感器20、場處理器44、以及借助以太網(wǎng)連接與場處理器通信的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)46。如圖2所示，來自場傳感器的光學(xué)數(shù)據(jù)通過光纜36連接至場處理器44，并且場處理器通過光纜38向場傳感器提供操作功率。當(dāng)由場處理器中的激光器供電時(shí)，場傳感器將產(chǎn)生連續(xù)比特流形式的輸出，直至激光器關(guān)閉。注意到一點(diǎn)很重要，即用于向場傳感器提供功率的激光器必須是相對(duì)高功率的激光器，并且能夠在將其連接至場傳感器的光纜壞掉或斷開時(shí)操作的情況下發(fā)射碰運(yùn)氣的光束。
[0037]關(guān)于場處理器44的進(jìn)一步細(xì)節(jié)在圖3中示出。向場傳感器提供操作功率的激光器是在具有用戶接口 52的數(shù)字信號(hào)處理微控制器50的控制下的紅外激光器48。通過光纜36從場傳感器傳給場處理器的數(shù)據(jù)被光接收器54轉(zhuǎn)換回電子脈沖，并且這些電子脈沖經(jīng)放大器56放大。時(shí)鐘恢復(fù)電路58從數(shù)據(jù)比特流中導(dǎo)出同步時(shí)鐘信號(hào)，再生出時(shí)鐘振蕩器28生成的時(shí)鐘脈沖同時(shí)避免時(shí)鐘數(shù)據(jù)從場傳感器單獨(dú)傳輸至場處理器。數(shù)據(jù)比特和時(shí)鐘脈沖通過串行外圍接口(SPI)總線被分開地饋送至微控制器50。
[0038]微控制器50利用嵌入式軟件來操縱來自所附連的場傳感器的數(shù)據(jù)。微控制器使用直接存儲(chǔ)器存取(DMA)模塊(未示出)自動(dòng)地將數(shù)字比特流緩沖至專用保存緩沖存儲(chǔ)器中。
[0039]異步(由中斷驅(qū)動(dòng))狀態(tài)機(jī)處置場傳感器數(shù)據(jù)的分析和解析。此狀態(tài)機(jī)首先分析已經(jīng)使用DMA模塊自動(dòng)移到存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。
[0040]因?yàn)閬碜詧鰝鞲衅鞯谋忍亓魇沁B續(xù)的，所以當(dāng)它們被DMA自動(dòng)傳遞至存儲(chǔ)器中時(shí)數(shù)據(jù)比特可能是未正確地對(duì)準(zhǔn)的。即，比特位置可能經(jīng)過移位，從而使得每個(gè)樣本的最低有效位并未存儲(chǔ)在每個(gè)存儲(chǔ)器位置的最低有效位位置。因此，必須分析數(shù)據(jù)以確定是否需要對(duì)數(shù)據(jù)移位以校正比特對(duì)準(zhǔn)。在分析緩沖存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)的過程中，狀態(tài)機(jī)利用每個(gè)樣本將具有兩個(gè)前導(dǎo)零比特和兩個(gè)尾隨零比特的事實(shí)來確定數(shù)據(jù)需要移位多少比特。在此過程中，對(duì)應(yīng)于緩沖存儲(chǔ)器的大小的數(shù)據(jù)量必然被丟棄。然而在達(dá)成數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)之后，在裝置繼續(xù)操作時(shí)數(shù)據(jù)不太可能將再次變得失準(zhǔn)。
[0041]在校正了比特對(duì)準(zhǔn)后，狀態(tài)機(jī)對(duì)觸發(fā)發(fā)生進(jìn)行測試。觸發(fā)可來自三種不同來源中的任何一者。在自由運(yùn)行模式中，每次在到達(dá)狀態(tài)機(jī)的此部分時(shí)自動(dòng)設(shè)置觸發(fā)。在內(nèi)部觸發(fā)模式中，分析每個(gè)數(shù)據(jù)樣本以確定是否已經(jīng)達(dá)到用戶定義的閾值。在外部觸發(fā)模式匯總，外部觸發(fā)端口 60上的上升沿將導(dǎo)致觸發(fā)。
[0042]軟件可被設(shè)置成緩沖一部分?jǐn)?shù)據(jù)預(yù)觸發(fā)和一部分后觸發(fā)，以便控制顯示器中波形的位置。例如，若50%數(shù)據(jù)是預(yù)觸發(fā)以及50%數(shù)據(jù)是后觸發(fā)，則將以在繪圖窗口的中心處出現(xiàn)觸發(fā)的方式顯示波形。若期望，可使觸發(fā)位置用戶可調(diào)。
[0043]一旦已經(jīng)出現(xiàn)了觸發(fā)，就使用用戶選擇的時(shí)基來確定數(shù)據(jù)分組開始和停止點(diǎn)。此信息被用于使用直接存儲(chǔ)器存取(DMA)模塊填充保存緩沖器。一旦此DMA傳遞完成，緩沖器將包含準(zhǔn)備好上載至網(wǎng)頁的完整數(shù)據(jù)分組。這導(dǎo)致網(wǎng)頁所輪詢的標(biāo)志被置位，以允許網(wǎng)頁知曉可從場處理器取得完整的數(shù)據(jù)分組。在觸發(fā)發(fā)生后，直至網(wǎng)頁已經(jīng)成功取得了前面的數(shù)據(jù)分組才能發(fā)生另一觸發(fā)。
[0044]場傳感器中的(多個(gè))檢測器二極管的特性是天生非線性的，因此必須進(jìn)行校正以使在個(gè)人計(jì)算機(jī)的屏幕上所顯示的調(diào)制包絡(luò)的量值準(zhǔn)確地表示場傳感器位置處的場的量值。而且，該特性可能在一個(gè)場傳感器與另一個(gè)場傳感器之間變化。為了避免在調(diào)適場分析儀以適應(yīng)若干不同場傳感器中的各傳感器時(shí)遇到的困難，優(yōu)選地，場傳感器與專用場處理器相關(guān)聯(lián)。另外，場傳感器的檢測器的特性曲線較優(yōu)地作為查找表數(shù)字地存儲(chǔ)在場處理器的存儲(chǔ)器中，并且可供下載到通過以太網(wǎng)鏈接與場處理器通信的任何個(gè)人計(jì)算機(jī)。當(dāng)網(wǎng)頁自場處理器被加載到個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)，還包括所存儲(chǔ)的非線性校正查找表。此信息隨后被網(wǎng)頁用于在繪圖窗口中顯示與數(shù)據(jù)分組相對(duì)應(yīng)的電場量值之前校正所取得的數(shù)據(jù)分組。
[0045]這些測量使得易于使用幾乎任何個(gè)人計(jì)算機(jī)顯示檢測到的場的調(diào)制波形。為每個(gè)場傳感器使用專用場處理器并將非線性校正查找表隨網(wǎng)頁下載至個(gè)人計(jì)算機(jī)避免了在作為單獨(dú)的步驟為特定傳感器定位和加載查找表時(shí)可能發(fā)生的差錯(cuò)。而且，在個(gè)人計(jì)算機(jī)而不是微控制器中進(jìn)行非線性校正降低了對(duì)微控制器的計(jì)算負(fù)擔(dān)。個(gè)人計(jì)算機(jī)中的處理器能夠比在場處理器中更快地執(zhí)行線性化。
[0046]網(wǎng)頁使用異步JavaScript及XML(AJAX)來計(jì)算網(wǎng)頁上所顯示的波形的最小、最大、和平均值。這也降低了微控制器的計(jì)算負(fù)擔(dān)。
[0047]除了數(shù)據(jù)操縱之外，場處理器控制激光器48，并且還通過以太網(wǎng)端口 62控制遠(yuǎn)程通信。通過以太網(wǎng)端口，場處理器用作網(wǎng)頁服務(wù)器，提供對(duì)嵌入式網(wǎng)頁的訪問。在通過RS-485串行總線連接至微控制器50的輸入-輸出(1)板70上提供了其他遠(yuǎn)程通信端口，例如光纖(F/0)串行端口 64、通用串行總線(USB)端口 66、以及遵循IEEE規(guī)范488的通用接口總線(GPIB) 68。
[0048]1板70上的遠(yuǎn)程通信端口也可以用來取得數(shù)據(jù)，但不是像在網(wǎng)頁上這么具體。網(wǎng)頁上可用的所有控件都可使用任何遠(yuǎn)程通信端口來遠(yuǎn)程地設(shè)置或讀取。最小、最大、和平均振幅值也可通過任何遠(yuǎn)程通信端口來獲得。然而，沒有網(wǎng)頁，必須在微控制器中執(zhí)行非線性校正，這花費(fèi)明顯更長的時(shí)間。網(wǎng)頁還具有允許波形被可視地顯示的優(yōu)點(diǎn)。
[0049]用于操作場處理器中的電路以及用于生成向場傳感器提供功率的激光束的功率作為AC線電流被提供給場處理器中的功率源72，并且作為恰當(dāng)電壓的直流被配送至其中的電路以及配送至激光器48。
[0050]借助圖4-13中的流程圖更詳細(xì)地說明場處理器中和個(gè)人計(jì)算機(jī)中的軟件操作。
[0051]圖4示出了場處理器單元中的微控制器的嵌入式固件的一般操作。步驟74中的初始化對(duì)微控制器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)的RAM中的所有變量進(jìn)行初始化，并且還對(duì)微控制器的外圍硬件進(jìn)行初始化。外圍硬件例如包括以太網(wǎng)物理層芯片，以太網(wǎng)物理層芯片是與微控制器50(圖3)相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)芯片(未示出)。時(shí)鐘恢復(fù)電路58也被初始化。
[0052]初始化之后，在步驟76中由軟件堆棧實(shí)施以太網(wǎng)任務(wù)。這里，若使用通過以太網(wǎng)端口連接至場處理器的個(gè)人計(jì)算機(jī)的個(gè)人調(diào)用存儲(chǔ)在微控制器中的網(wǎng)頁，該以太網(wǎng)任務(wù)將網(wǎng)頁加載到個(gè)人計(jì)算機(jī)上。
[0053]下一個(gè)框78是激光器控制狀態(tài)機(jī)。如任何狀態(tài)機(jī)一樣，激光器控制狀態(tài)機(jī)包括進(jìn)行檢查狀態(tài)或條件并取決于這些條件來跟隨路徑和執(zhí)行代碼的序列的軟件。除非條件準(zhǔn)許主循環(huán)的軟件行進(jìn)至下一階段，否則狀態(tài)機(jī)繼續(xù)循環(huán)操作。
[0054]激光器控制狀態(tài)機(jī)是基本元件，因?yàn)橄驁鰝鞲衅魈峁┎僮鞴β实募t外激光器(圖3)在集中射束中遞送相當(dāng)量的功率。若光纜38意外地?cái)嚅_或損壞，例如激光器控制狀態(tài)機(jī)將感測到時(shí)鐘恢復(fù)信號(hào)不可用，由此確定要么是數(shù)據(jù)流丟失要么是出現(xiàn)故障。在此情形中，激光器控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入激光器被關(guān)閉的狀態(tài)。激光器控制狀態(tài)機(jī)還監(jiān)視場處理器的面板上的鑰匙操作的開關(guān)，確保該按鍵開關(guān)被開啟并且沒有被禁用。激光器控制狀態(tài)機(jī)當(dāng)然考慮了開啟該鑰匙開關(guān)與獲得數(shù)據(jù)流之間的時(shí)間延遲。
[0055]遠(yuǎn)程通信狀態(tài)機(jī)(框80)控制1板70上的端口(F/0串行端口 64、USB端口 66、以及GPIB總線68)。
[0056]在微控制器內(nèi)，串行外圍接口(SPI)上的串行數(shù)據(jù)流和恢復(fù)出的時(shí)鐘比特通過直接存儲(chǔ)器存取(DMA)被傳遞至存儲(chǔ)緩沖器中，如圖4中的框82所說明的。由于緩沖存儲(chǔ)器接收連續(xù)的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流交替地填充緩沖存儲(chǔ)器的一半、以及隨后填充另一半。當(dāng)正在填充緩沖存儲(chǔ)器的每一半時(shí)，緩沖存儲(chǔ)器的另一半的內(nèi)容通過直接存儲(chǔ)器存取被傳遞至微控制器內(nèi)的更大的緩沖存儲(chǔ)器。在任意給定時(shí)刻，該更大緩沖存儲(chǔ)器中(或其部分中)的內(nèi)容表示網(wǎng)頁上所看到的內(nèi)容。
[0057]圖4還示出了數(shù)據(jù)狀態(tài)機(jī)循環(huán)。此循環(huán)中的第一步是在框84中數(shù)據(jù)樣本的對(duì)準(zhǔn)。因?yàn)閬碜詧鰝鞲衅鞯谋忍亓魇沁B續(xù)的，所以當(dāng)它們在DMA循環(huán)中自動(dòng)傳遞至存儲(chǔ)器中時(shí)數(shù)據(jù)比特可能是未正確地對(duì)準(zhǔn)的。即，比特位置可能經(jīng)過移位，從而使得每個(gè)樣本的最低有效位并未存儲(chǔ)在每個(gè)存儲(chǔ)器位置的最低有效位位置。通過查看存儲(chǔ)緩沖器中的內(nèi)容并利用每個(gè)樣本將具有兩個(gè)前導(dǎo)零比特和兩個(gè)尾隨零比特的事實(shí)，微控制器可尋找繼之以一系列反復(fù)變化的(toggling)比特的四個(gè)連貫零比特，并計(jì)算需要對(duì)數(shù)據(jù)移位多少比特。通過關(guān)閉時(shí)鐘達(dá)對(duì)應(yīng)于該失準(zhǔn)的數(shù)個(gè)比特，可使數(shù)據(jù)正確地對(duì)準(zhǔn)。在此過程中需要丟棄對(duì)應(yīng)該緩沖器大小的數(shù)據(jù)量。然而，在數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)后，將不大可能再次變得失準(zhǔn)。
[0058]數(shù)據(jù)狀態(tài)機(jī)循環(huán)中的下一步驟是在框86中設(shè)置觸發(fā)模式。觸發(fā)鎖定緩沖器內(nèi)容的給定部分，使其可供網(wǎng)頁用于瀏覽。軟件可被設(shè)置成緩沖一部分?jǐn)?shù)據(jù)預(yù)觸發(fā)和一部分后觸發(fā)，以便控制顯示器中波形的位置。例如，若50%數(shù)據(jù)是預(yù)觸發(fā)以及50%數(shù)據(jù)是后觸發(fā)，則將以在繪圖窗口的中心處出現(xiàn)觸發(fā)的方式顯示波形。若期望，可使觸發(fā)位置用戶可調(diào)。
[0059]存在三種不同的觸發(fā)模式。“自動(dòng)設(shè)置”觸發(fā)模式是自由運(yùn)行模式，其中在一部分的存儲(chǔ)器內(nèi)容已被傳遞至網(wǎng)頁后，另一觸發(fā)自動(dòng)發(fā)生以連續(xù)地更新網(wǎng)頁。
[0060]下一模式是內(nèi)部觸發(fā)模式或“閾值搜索”模式。在此模式中，微控制器處理器搜索以確定數(shù)據(jù)是否超過或低于用戶設(shè)定的閾值，例如50v/m。該閾值是在微控制器中使用所存儲(chǔ)的被在個(gè)人計(jì)算機(jī)中用來校正檢測器非線性的同一查找表計(jì)算出的。在此模式中，網(wǎng)頁保持凍結(jié)，直至數(shù)據(jù)再次超過或低于該用戶設(shè)定的閾值。
[0061]在第三種模式(被稱為“外部觸發(fā)”模式)中，調(diào)制波形被同步至通過觸發(fā)端口60(圖3)提供給微控制器的外部觸發(fā)信號(hào)。
[0062]在數(shù)據(jù)狀態(tài)機(jī)循環(huán)的框88中，定義要傳遞至網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)分組，選擇來自緩沖存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)的預(yù)觸發(fā)部分和后觸發(fā)部分兩者。在數(shù)據(jù)狀態(tài)機(jī)循環(huán)的框90中，所選的數(shù)據(jù)分組隨后通過直接存儲(chǔ)器存取(DMA)被傳遞至傳遞緩沖器，數(shù)據(jù)分組從該傳遞緩沖器可通過以太網(wǎng)端口 62(圖3)被傳遞至網(wǎng)頁。該數(shù)據(jù)分組在該傳遞緩沖器中不被重寫。它留在傳遞緩沖器中直至被網(wǎng)頁調(diào)用。
[0063]與場處理器通信的個(gè)人計(jì)算機(jī)上要顯示的網(wǎng)頁包括存儲(chǔ)在微控制器的存儲(chǔ)器中并由個(gè)人計(jì)算機(jī)執(zhí)行的代碼集。異步JavaScript和XML(AJAX)允許網(wǎng)頁的固定部分被顯示而不被不斷地重載，而同時(shí)允許所顯示的波形和相關(guān)數(shù)據(jù)被不斷地更新。
[0064]圖5示出了個(gè)人計(jì)算機(jī)的一般操作?？?2中的初始化設(shè)置PC中RAM中的存儲(chǔ)器值。將網(wǎng)頁的固定部分從微控制器中的存儲(chǔ)器加載至PC也是初始化的一部分。在初始化步驟92中，檢測器線性化查找表也從微控制器處理器被加載至PC。
[0065]若在微控制器的存儲(chǔ)器中可用，任選的載波頻率校正表也可在初始化步驟中被加載至PC。載波頻率校正表是使得PC能實(shí)現(xiàn)對(duì)與場傳感器頭22、放大器24(圖1)以及場傳感器中的其他組件的平坦頻率響應(yīng)的背離的校正的查找表。
[0066]在標(biāo)記為“監(jiān)視器用戶控制”的步驟94中，用戶可選擇各種菜單選項(xiàng)，例如，時(shí)基選擇、觸發(fā)方法、以及縮放。若選擇了閾值觸發(fā)模式，用戶還能夠選擇閾值、以及選擇觸發(fā)是發(fā)生在調(diào)制包絡(luò)中脈沖的上升沿還是下降沿。在步驟94，用戶還能夠輸入校正以考慮傳感器頻率響應(yīng)與平坦頻率響應(yīng)的背離。在監(jiān)視器用戶控制中的選擇輸入將自動(dòng)使網(wǎng)頁被重載至PC。
[0067]在標(biāo)記為“輪詢系統(tǒng)狀態(tài)”的步驟96中，PC確定場處理器中的微控制器是否已經(jīng)發(fā)信號(hào)通知數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備就緒、確認(rèn)激光器48 (圖3)為開啟、以及沒有出現(xiàn)故障。在輪詢系統(tǒng)狀態(tài)后，在98詢問是否已經(jīng)出現(xiàn)觸發(fā)。若已經(jīng)出現(xiàn)觸發(fā)，則過程行進(jìn)至步驟100，輪詢繪圖數(shù)據(jù)，即將在PC顯示器屏幕上顯示的數(shù)據(jù)。若沒有觸發(fā)，則PC返回至步驟94，并且用戶可繼續(xù)做出選擇或調(diào)整先前做出的選擇。
[0068]在標(biāo)記為“校正數(shù)據(jù)”的步驟102這一步驟中，自微控制器的存儲(chǔ)器被下載至PC的檢測器非線性校正查找表被用來在所輪詢的數(shù)據(jù)樣本中在它們被顯示之前做出校正。在此同一步驟中，使用分開的查找表，可對(duì)傳感器組件以及一些場處理器組件的頻率響應(yīng)與平坦頻率響應(yīng)的背離做出可選的校正。
[0069]在標(biāo)記為“更新數(shù)據(jù)繪圖”的框104中，波形繪圖以及相關(guān)數(shù)值在PC的顯示器上被更新，同時(shí)網(wǎng)頁的其余部分保持不變。隨著每個(gè)繪圖被更新，PC返回至步驟94，并且用戶隨后可繼續(xù)做出選擇或調(diào)整先前做出的選擇。
[0070]圖6示出了微控制器的總體操作。在步驟106，軟件中的全局變量被初始化。在步驟108，輸入輸出(1)和外圍設(shè)備、以及時(shí)鐘恢復(fù)變量被初始化。在步驟110，以太網(wǎng)堆棧被初始化。在這些初始化之后，隨后以在步驟112服務(wù)以太網(wǎng)任務(wù)開始循環(huán)。接著在步驟114服務(wù)TCP(傳輸控制協(xié)議)服務(wù)器。最后，在步驟116開始激光器控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)程。
[0071]在圖4-6 —般性地描繪的操作在下文參照?qǐng)D7A-13更詳細(xì)地解釋。
[0072]激光器控制狀態(tài)機(jī)
[0073]在圖7A-7C中描繪了激光器控制狀態(tài)機(jī)(圖4中的框78)的操作細(xì)節(jié)。傳感器(也稱為“探針”)具有如下六種狀態(tài):
[0074]禁用
[0075]啟用
[0076]啟動(dòng)(bootup)(等待數(shù)據(jù))
[0077]運(yùn)行(數(shù)據(jù)正在回來)
[0078]關(guān)閉
[0079]檢查按鈕(按鈕被按??？)
[0080]如圖7A所示，激光器控制狀態(tài)機(jī)首先在判決框118中確定探針是否被禁用。若探針被禁用，則過程行進(jìn)至步驟120 (圖7B)，其中故障指示器被清除，并且在框122詢問場處理器單元上的鑰匙操作的開關(guān)是否被啟用，即該按鍵操作的開關(guān)被轉(zhuǎn)為“開”。若該鑰匙開關(guān)被啟用，則在步驟124啟用該探針，并且激光器控制狀態(tài)機(jī)到達(dá)“結(jié)束”階段，其中圖4中的主循環(huán)的操作行進(jìn)至遠(yuǎn)程通信狀態(tài)機(jī)80。類似地，若鑰匙開關(guān)被發(fā)現(xiàn)沒有被啟用，則操作行進(jìn)至“結(jié)束”階段但不啟用探針。
[0081]在圖7A，若在框118探針沒有被確定為禁用，則過程行進(jìn)至判決框126，其中詢問探針是否被啟用。若探針被啟用，則在判決框128中確定鑰匙開關(guān)是否被禁用。若鑰匙開關(guān)被禁用，則在框130中探針狀態(tài)被改成“禁用”，激光器控制狀態(tài)機(jī)的操作結(jié)束，并且圖4中的主循環(huán)行進(jìn)至框80中的遠(yuǎn)程通信狀態(tài)機(jī)。另一方面，若鑰匙開關(guān)被確定為沒有禁用，則在判決框132詢問激光器激活按鈕是否被按下。若該按鈕已被按下，則操作行進(jìn)至圖7B中的一組步驟134，其中在步驟136清除故障指示器，并且在步驟138啟用激光器。在步驟140，清除超時(shí)計(jì)數(shù)器。在步驟142被啟用的超時(shí)計(jì)數(shù)器允許系統(tǒng)等到場傳感器啟動(dòng)和開始發(fā)送數(shù)據(jù)。在步驟144探針狀態(tài)被改成啟動(dòng)。
[0082]返回圖7A，若探針狀態(tài)被確定為沒有啟用，則在框146詢問探針是否處在啟動(dòng)狀態(tài)中。若是，由于探針狀態(tài)未未啟用，則狀態(tài)機(jī)在框148確定鑰匙開關(guān)是否被禁用，即關(guān)閉。若鑰匙開關(guān)被禁用，則探針狀態(tài)在框150被改成關(guān)閉并且激光器控制狀態(tài)機(jī)到達(dá)其“結(jié)束”條件，從而主循環(huán)行進(jìn)至圖4中的遠(yuǎn)程通信狀態(tài)機(jī)框80。
[0083]若框146的判決為探針沒有處在啟動(dòng)狀態(tài)，則狀態(tài)機(jī)行進(jìn)至圖7C，其中在框152詢問探針是否處在運(yùn)行狀態(tài)，即，正在接收數(shù)據(jù)。若探針正在運(yùn)行，則狀態(tài)機(jī)在框154檢查鑰匙開關(guān)的禁用和鎖定的丟失這兩者。在時(shí)鐘恢復(fù)芯片還沒有指示對(duì)數(shù)據(jù)流的主動(dòng)鎖定的情況下發(fā)生鎖定丟失。若沒有主動(dòng)鎖定，則數(shù)據(jù)流要么不存在，要么若存在則是不可用。不論發(fā)生這兩個(gè)條件中的哪一個(gè)，在框156探針狀態(tài)皆轉(zhuǎn)移到關(guān)閉，并且激光器控制狀態(tài)機(jī)進(jìn)入其“結(jié)束”條件。同時(shí)，狀態(tài)機(jī)在框158確定在框154中做出的判決是否是由于鎖定丟失。若是，則在框160設(shè)置故障指示器。
[0084]若在框152確定探針不處在運(yùn)行狀態(tài)，則在框162詢問探針是否在關(guān)閉狀態(tài)。若是，在框164激光器被禁用，在框166自串行外圍接口(SPI)向微控制器中的緩沖存儲(chǔ)器傳遞數(shù)據(jù)的直接存儲(chǔ)器存取(DMA)模塊被關(guān)閉，并且在框168探針狀態(tài)被改成“檢查按鈕”狀態(tài)。
[0085]若在框162確定探針不處在關(guān)閉狀態(tài)，則在框170狀態(tài)機(jī)檢查激光器激活按鈕。若該按鈕未被按下，則在框172啟用探針。另一方面，若該按鈕被按下，則激光器控制狀態(tài)機(jī)循環(huán)，再一次檢查按鈕。以此方式檢查按鈕防止用戶持續(xù)按住按鈕由此迫使循環(huán)重啟，在這種情況下即使運(yùn)載激光的光纜未連接至場傳感器也可通過持續(xù)按住按鈕來操作激光器。
[0086]圖8A和8B說明圖7B的框142中超時(shí)定時(shí)器的啟用。在圖8A，若發(fā)生探針通信定時(shí)器溢出中斷，則在框174遞增超時(shí)計(jì)數(shù)，并且檢查探針狀態(tài)。若探針處在“啟動(dòng)”中，在判決框176檢查超時(shí)計(jì)數(shù)。若該計(jì)數(shù)超過預(yù)定限制，在在框178 (圖SB)禁用超時(shí)定時(shí)器，并且在判決框180檢查鎖定丟失。在鎖定丟失的情況下，在框182激活故障指示器，并在框184關(guān)閉探針。若數(shù)據(jù)被鎖定至?xí)r鐘，則在186啟用SPI時(shí)鐘輸入，在188清除觸發(fā)標(biāo)志，在190將狀態(tài)機(jī)設(shè)為“未觸發(fā)”，在192啟用SPI至緩沖存儲(chǔ)器DMA模塊，以及在194將探針狀態(tài)從“啟動(dòng)”改成“運(yùn)行”。
[0087]返回至圖8A，若探針不處在“啟動(dòng)”狀態(tài)，則在196狀態(tài)機(jī)確定探針是否在“運(yùn)行”。若正在運(yùn)行，并且在判決框198中確定超時(shí)計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)超過預(yù)定限制，則在200禁用探針通信定時(shí)器，在202激活故障指示器，以及在204將探針狀態(tài)改為“關(guān)閉”。系統(tǒng)因此確保數(shù)據(jù)流正在從場傳感器進(jìn)入到場處理器。若數(shù)據(jù)流存在，該超時(shí)計(jì)數(shù)器被不斷地重置。若計(jì)數(shù)超過預(yù)定限制同時(shí)探針處在“啟動(dòng)”或“運(yùn)行”中、或者檢測到鎖定丟失，則探針被關(guān)閉。
[0088]遠(yuǎn)程通信狀態(tài)機(jī)
[0089]在圖9中描繪了遠(yuǎn)程通信狀態(tài)機(jī)(圖4中的框80)的操作細(xì)節(jié)。
[0090]遠(yuǎn)程通信狀態(tài)機(jī)的可能狀態(tài)是:
[0091]解碼解釋到來的命令或查詢并確定場分析儀必須如何做以進(jìn)行響應(yīng)。
[0092]服務(wù)初始化以執(zhí)行解碼子例程所解碼的動(dòng)作
[0093]停止等待狀態(tài)以允許某些服務(wù)完成
[0094]響應(yīng)發(fā)起該響應(yīng)
[0095]在框206，狀態(tài)機(jī)檢查“解碼”命令狀態(tài)。該“解碼”狀態(tài)是默認(rèn)狀態(tài)，即起始點(diǎn)。在解碼狀態(tài)下，遠(yuǎn)程通信狀態(tài)機(jī)等待數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)端口 62(圖3)或通過1板70中的端口 64-68之一(圖3)到來。在判決框208確定是否有任何數(shù)據(jù)(不論其是否為有效命令或查詢)通過其中一個(gè)端口到來。若存在數(shù)據(jù)，則在框210執(zhí)行解碼子例程以確定通過該端口到來的是什么，并且在框212狀態(tài)轉(zhuǎn)移至“服務(wù)”。另一方面，若不存在數(shù)據(jù)，則命令狀態(tài)保持在“解碼”。
[0096]當(dāng)命令狀態(tài)不是“解碼”時(shí)，在判決框214狀態(tài)機(jī)確定狀態(tài)是否為“服務(wù)”。若是，則在216執(zhí)行服務(wù)子例程并且在框218命令狀態(tài)被改為“停止”或“響應(yīng)”，這取決于在“月艮務(wù)”子例程中的代碼所確定的是否需要完成其他操作。
[0097]在判決框220，若狀態(tài)機(jī)既不在“解碼”狀態(tài)也不在“服務(wù)”狀態(tài)，則確定機(jī)器是否處在“停止”狀態(tài)。若否，在框222機(jī)器進(jìn)行響應(yīng)，并且在框224命令狀態(tài)返回至默認(rèn)狀態(tài)，
“解碼”。
[0098]若在框220機(jī)器處在“停止”狀態(tài)，則保持在該狀態(tài)直至已經(jīng)完成服務(wù)。若在框226確定已經(jīng)完成服務(wù)，則在框228機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)移至“響應(yīng)”。
[0099]圖10示出了圖4中所示的DMA循環(huán)82的操作。微控制器中的緩沖存儲(chǔ)器(“membuffer”)具有兩半,它們的內(nèi)容被交替地傳遞至更大的輸出緩沖器(“outbuffer”)。在緩沖存儲(chǔ)器一半已滿時(shí)以及在其已滿時(shí)皆發(fā)生中斷。當(dāng)中斷被生成并且在框230緩沖存儲(chǔ)器的第一半被確定為滿時(shí)，在框232發(fā)起緩沖存儲(chǔ)器的第一半的內(nèi)容通過直接存儲(chǔ)器存取(DMA)向輸出緩沖器的傳遞。然而，若在中斷之時(shí)緩沖存儲(chǔ)器的第一半未滿而第二半已滿，則在框234緩沖存儲(chǔ)器的第二半的內(nèi)容被傳遞至輸出緩沖器。
[0100]數(shù)據(jù)狀態(tài)機(jī)循環(huán)
[0101]每次完成圖10中向輸出緩沖器的DMA傳遞時(shí)，圖4中的數(shù)據(jù)狀態(tài)機(jī)循環(huán)操作以組裝并傳遞各數(shù)據(jù)分組至網(wǎng)頁。圖11A-11D示出了圖4中數(shù)據(jù)狀態(tài)機(jī)循環(huán)的操作，特別是框84、86和88的操作。
[0102]數(shù)據(jù)狀態(tài)機(jī)的框84、86和88中的狀態(tài)是:
[0103]未觸發(fā)
[0104]已觸發(fā)
[0105]等待
[0106]繼續(xù)
[0107]數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒
[0108]在圖11A，大多數(shù)最近傳遞的數(shù)據(jù)塊被分析以確定各比特是否與正確的存儲(chǔ)器位置相對(duì)準(zhǔn)。偏移量，即失準(zhǔn)的程度被確定，并且進(jìn)行校正。
[0109]如圖1lA所示，若數(shù)據(jù)比特失準(zhǔn)，在236確定數(shù)據(jù)偏移的比特?cái)?shù)。若在框238確定已經(jīng)發(fā)生失準(zhǔn)，在框240基于偏移量值設(shè)置同步計(jì)數(shù)器，并且在框242禁用SPI時(shí)鐘輸入。即，圖3中由時(shí)鐘恢復(fù)電路58發(fā)送給微控制器的SPI時(shí)鐘比特由微控制器中的內(nèi)部計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，但不被用于進(jìn)入緩沖存儲(chǔ)器中的時(shí)鐘數(shù)據(jù)。在框214啟用同步計(jì)數(shù)器和同步計(jì)數(shù)器中斷。參照?qǐng)D12，偏移量計(jì)數(shù)被計(jì)數(shù)，SPI時(shí)鐘輸入被重新啟用，以及計(jì)數(shù)器和同步計(jì)數(shù)器中斷被禁用。隨著SPI時(shí)鐘被重新啟用，來自SPI總線的數(shù)據(jù)可再次進(jìn)入緩沖存儲(chǔ)器。
[0110]回到圖11A，若偏移量為零，在框246微控制器尋找閾值相交，即搜尋輸出緩沖器中表示樣本的數(shù)據(jù)以尋找超過(或低于)預(yù)設(shè)閾值的最早樣本。若閾值相交，但觸發(fā)狀態(tài)為“未觸發(fā)”，則路徑從框248行進(jìn)至圖11B，其中在判決框250狀態(tài)機(jī)確定觸發(fā)是否處在自由運(yùn)行模式。若觸發(fā)處在自由運(yùn)行模式，在框252通過設(shè)置停止索引來確定發(fā)送給網(wǎng)頁的信息。在框254通過自該停止索引向后計(jì)算來設(shè)置重啟索引，并且該重啟和停止索引確定要被發(fā)送給網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)以使得數(shù)據(jù)不重疊。在框256觸發(fā)狀態(tài)被改成“已觸發(fā)”。由于輸出緩沖器包含多個(gè)分組，有必要在框258中遞增被稱為“輸出索引”的索引，以保持跟蹤這些分組并避免將它們重寫。
[0111]若觸發(fā)不處在自由運(yùn)行模式，在框260狀態(tài)機(jī)檢查端口 60 (圖3)上的外部觸發(fā)或內(nèi)部觸發(fā)。內(nèi)部觸發(fā)將已經(jīng)在框246 (圖11A)中通過閾值搜索所確定。
[0112]若已經(jīng)發(fā)生外部或內(nèi)部觸發(fā)，在框228保存通過閾值搜索、或者通過圖13中所繪的外部觸發(fā)中斷例程所確定的觸發(fā)索引。在框264清除用于確定索引值的觸發(fā)標(biāo)志，并且系統(tǒng)就像在觸發(fā)處于自由運(yùn)行模式的情形中那樣著手設(shè)置停止和重啟索引。
[0113]再次參照?qǐng)D11A，若在判決框266觸發(fā)狀態(tài)被確定為“已觸發(fā)”，則系統(tǒng)行進(jìn)至圖11C，并且在框268確定是否已經(jīng)到達(dá)停止索引。若還未到達(dá)停止索引，則在258遞增輸出索引。
[0114]若已經(jīng)到達(dá)停止索引，則通過基于用戶選擇的時(shí)基自停止索引向后運(yùn)行來確定輸出緩沖器內(nèi)容的一部分，并且在框272發(fā)起直接存儲(chǔ)器存取(DMA)傳遞以將輸出緩沖器的所選部分移至傳輸控制協(xié)議(TCP)緩沖器，后者是微控制器中的第三緩沖存儲(chǔ)器，在框274觸發(fā)狀態(tài)被改成“等待”并且遞增輸出索引。若完成傳遞，則狀態(tài)改成在圖12中“繼續(xù)”。
[0115]返回圖11A，若在判決框248和266中觸發(fā)狀態(tài)被確定為既不是“已觸發(fā)”也不是“未觸發(fā)”，則系統(tǒng)行進(jìn)至圖11D，其中判決框276和278確定觸發(fā)狀態(tài)是“等待”、“繼續(xù)”、還是“數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒”。若觸發(fā)狀態(tài)既不是“等待”也不是“繼續(xù)”，則觸發(fā)狀態(tài)在框280為“數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒”，并且遞增輸出索引。若觸發(fā)狀態(tài)為“繼續(xù)”，則在框282將輸出索引與重啟索引相比，并且若輸出索引與重啟索引相等，則在框284觸發(fā)狀態(tài)被改成“數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒”。在任一情況下，皆遞增輸出索引。網(wǎng)頁通過在圖5的框96中輪詢系統(tǒng)狀態(tài)來檢查數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。當(dāng)網(wǎng)頁獲取數(shù)據(jù)時(shí)，觸發(fā)狀態(tài)返回至“未觸發(fā)”。
[0116]本發(fā)明的場分析儀可用在諸如圖14所示的測試裝置中，其中場傳感器20位于排列有消聲錐和瓦片的測試腔室286中。天線288、或用于向腔室中的被測設(shè)備(未示出)施加電磁場的任何其他合適設(shè)備通過定向耦合器292連接至RF放大器290的輸出。輸出功率通過連接至定向耦合器的功率計(jì)294進(jìn)行監(jiān)視。RF信號(hào)由連接至放大器的輸入的合成器或其他合適的信號(hào)發(fā)生器296生成。
[0117]如圖14所示，場傳感器20通過光纜36和38連接至場處理器單元44，光纜36攜帶來自傳感器的數(shù)據(jù)，以及光纜38向場傳感器遞送操作功率。場處理器通過以太網(wǎng)鏈接被連接至個(gè)人計(jì)算機(jī)46。
[0118]在場處理器單元44的面板上有電源開關(guān)298、鑰匙操作的開關(guān)300、用于激活向場傳感器遞送操作功率的激光器的瞬時(shí)按鈕302、以及故障指示LED304。
[0119]個(gè)人計(jì)算機(jī)46上顯示的網(wǎng)頁在圖15中更詳細(xì)地示出。顯示器示出場傳感器接收到的RF信號(hào)的調(diào)制包絡(luò)306?？山柚W(wǎng)頁上的圖形用戶界面來選擇用于顯示的各種參數(shù)。例如，可選擇振幅比例尺和時(shí)基，以及觸發(fā)類型(外部、內(nèi)部或自由運(yùn)行)、觸發(fā)水平、以及觸發(fā)沿(上升或下降)。頻率校正，即對(duì)場傳感器的頻率響應(yīng)與平坦響應(yīng)的偏離的校正可以被啟用或禁用，并且可顯示調(diào)制包絡(luò)的頻率以及最大、最小和平均振幅。校正的量作為乘數(shù)被顯示。
[0120]在屏幕上提供了“查看表”按鈕以給予用戶查看所存儲(chǔ)的頻率校正值的表的能力，這些頻率校正值被網(wǎng)頁用于導(dǎo)出所應(yīng)用的校正乘數(shù)?！斑\(yùn)行/停止”按鈕被用于手動(dòng)地開始和停止波形顯示的更新。“單個(gè)”按鈕被提供用于在已經(jīng)發(fā)生了單個(gè)觸發(fā)事件之后自動(dòng)地停止波形顯示的更新。還在網(wǎng)頁上提供了指示鑰匙開關(guān)位置、場傳感器供電激光器的狀態(tài)、以及系統(tǒng)狀態(tài)的狀態(tài)顯示。
[0121]圖4-13中所示的軟件細(xì)節(jié)是用以實(shí)現(xiàn)場分析儀的大量可能方式的示例，在該場分析儀中場傳感器生成RF場的調(diào)制包絡(luò)的數(shù)字樣本，并且場處理器生成用于在個(gè)人計(jì)算機(jī)上顯示該調(diào)制包絡(luò)的網(wǎng)頁。變型可包括例如其中對(duì)場傳感器中檢測器的非線性、或者對(duì)場傳感器的頻率響應(yīng)的校正發(fā)生在場處理器而非個(gè)人計(jì)算機(jī)中的安排，其中時(shí)鐘比特獨(dú)立于場數(shù)據(jù)在傳感器中生成并被傳送給場處理器的安排，以及其中時(shí)鐘數(shù)據(jù)通過編碼數(shù)據(jù)流來傳送的安排。相應(yīng)地，可以做出所描述裝置的這些以及各種其他變體而不背離如在所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于顯示調(diào)幅RF電場的調(diào)制包絡(luò)的設(shè)備，包括: 場傳感器，用于生成所述場的數(shù)字樣本； 連接至所述場傳感器的場處理器，用于生成在個(gè)人計(jì)算機(jī)上顯示的網(wǎng)頁，所述網(wǎng)頁包括示出了所述包絡(luò)的振幅在時(shí)間段上的變化的繪圖；以及 個(gè)人計(jì)算機(jī)，用于取得和顯示所述網(wǎng)頁。
2.一種用于顯示調(diào)幅RF電場的調(diào)制包絡(luò)的設(shè)備，包括: 場傳感器單元，包括: 天線， 檢測器，具有連接至所述天線的輸入并提供輸出，以及 采樣電路，響應(yīng)于所述檢測器并提供數(shù)字格式的序貫樣本，所述序貫樣本表示所述天線接收到的調(diào)幅RF電場的振幅； 場處理單元，包括: 接收器，用于接收所述序貫樣本，以及 微控制器，響應(yīng)于所述接收器，所述微控制器包括用于保持所述樣本的緩沖存儲(chǔ)器以及用于將數(shù)據(jù)分組從所述緩沖存儲(chǔ)器上載至個(gè)人計(jì)算機(jī)上所顯示的網(wǎng)頁的觸發(fā)響應(yīng)裝置；以及 個(gè)人計(jì)算機(jī)，用于取得所述數(shù)據(jù)分組，并將所述數(shù)據(jù)分組作為RF電場的調(diào)制包絡(luò)的示波器顯示來顯示在網(wǎng)頁上。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述采樣電路包括時(shí)鐘脈沖發(fā)生器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于來自所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的時(shí)鐘脈沖以及響應(yīng)于所述檢測器的輸出用于產(chǎn)生序列群組的串行數(shù)據(jù)比特流，每個(gè)群組的數(shù)據(jù)比特表示所述天線接收到的調(diào)幅RF電場的振幅的樣本。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述場傳感器單元包括電光轉(zhuǎn)換器，電光轉(zhuǎn)換器被連接以接收來自所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電輸出并產(chǎn)生用于以光束形式傳送與由所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的所述串行數(shù)據(jù)比特流所表示的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的調(diào)制光信號(hào)，所述設(shè)備包括光纜，光纜被連接至所述電光轉(zhuǎn)換器以接收所述光束并將所述光束載運(yùn)至所述場處理單元，以及其中所述接收器是連接至所述光纜的光接收器，以用于接收所述光束并生成與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的所述串行數(shù)據(jù)比特流相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)比特流形式的電信號(hào)。
5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述場傳感器單元包括電光轉(zhuǎn)換器，電光轉(zhuǎn)換器被連接以接收所述序貫樣本以產(chǎn)生用于以光束形式傳送與數(shù)字格式的所述序貫樣本所表示的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的調(diào)制光信號(hào)，所述設(shè)備包括光纜，光纜被連接至所述電光轉(zhuǎn)換器以接收并向所述場處理單元載運(yùn)所述光束，以及其中所述接收器是連接至所述光纜的光接收器，以用于接收所述光束并生成與所述序貫樣本相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)比特流的形式的電信號(hào)。
6.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述采樣電路包括時(shí)鐘脈沖發(fā)生器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于來自所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的時(shí)鐘脈沖以及響應(yīng)于所述檢測器的輸出用于產(chǎn)生序列群組的串行數(shù)據(jù)比特流，每個(gè)群組的數(shù)據(jù)比特表示所述天線接收到的調(diào)幅RF電場的振幅的樣本，以及其中所述場處理單元包括時(shí)鐘恢復(fù)單元以用于從所述數(shù)據(jù)比特流導(dǎo)出同步時(shí)鐘信號(hào)，以及其中所述微控制器被安排成接收所述數(shù)據(jù)比特流和所述同步時(shí)鐘信號(hào)。
7.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述場處理單元包括比特對(duì)準(zhǔn)校正電路，響應(yīng)于所述緩沖存儲(chǔ)器用于檢測和校正所述緩沖存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)比特的失準(zhǔn)。
8.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述個(gè)人計(jì)算機(jī)包括用于存儲(chǔ)表征所述場傳感器中的非線性的數(shù)據(jù)、和用于利用所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來校正所述非線性的裝置，由此所顯示的調(diào)制包絡(luò)對(duì)應(yīng)所述天線的位置上RF電場的調(diào)制包絡(luò)。
9.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，表征所述場傳感器中的非線性的數(shù)據(jù)永久地存儲(chǔ)在所述場處理單元的存儲(chǔ)器中，以及所述個(gè)人計(jì)算機(jī)包括用于從所述場處理單元的所述存儲(chǔ)器下載和臨時(shí)存儲(chǔ)所述非線性表征數(shù)據(jù)、和用于利用所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來校正所述非線性的裝置，由此所顯示的調(diào)制包絡(luò)對(duì)應(yīng)所述天線的位置上RF電場的調(diào)制包絡(luò)。
10.一種用于顯示調(diào)幅RF電場的調(diào)制包絡(luò)的設(shè)備，包括: 場傳感器單元，包括: 天線， 檢測器，具有連接至所述天線的輸入并提供輸出， 采樣電路，包括時(shí)鐘脈沖發(fā)生器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器響應(yīng)于來自所述時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的時(shí)鐘脈沖以及響應(yīng)于所述檢測器的輸出用于產(chǎn)生序列群組的串行數(shù)據(jù)比特流，每個(gè)群組的數(shù)據(jù)比特表示所述天線接收到的調(diào)幅RF電場的振幅的樣本，以及 電光轉(zhuǎn)換器，被連接以接收來自所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電輸出并產(chǎn)生用于以光束形式傳送與由所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的所述串行數(shù)據(jù)比特流所表示的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)的調(diào)制光信號(hào); 光纜，被連接至所述電光轉(zhuǎn)換器以接收所述光束并將所述光束載運(yùn)至場處理單元； 場處理單元，包括: 光接收器，被連接至所述光纜，以接收所述光束并生成與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的所述串行數(shù)據(jù)比特流相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)比特流形式的電信號(hào)， 時(shí)鐘恢復(fù)單元，用于從所述數(shù)據(jù)比特流導(dǎo)出同步時(shí)鐘信號(hào)， 微控制器，用于從所述光接收器接收所述數(shù)據(jù)比特流和所述時(shí)鐘信號(hào)，并且包括用于從所述光接收器接收所述數(shù)據(jù)比特的緩沖存儲(chǔ)器，以及 比特對(duì)準(zhǔn)校正電路，響應(yīng)于所述緩沖存儲(chǔ)器用于檢測和校正所述緩沖存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)比特的失準(zhǔn)，用于將數(shù)據(jù)分組自所述緩沖存儲(chǔ)器上載至個(gè)人計(jì)算機(jī)上所顯示的網(wǎng)頁的觸發(fā)響應(yīng)裝置；以及 個(gè)人計(jì)算機(jī)，用于取得所述數(shù)據(jù)分組，并將所述數(shù)據(jù)分組作為RF電場的調(diào)制包絡(luò)的示波器顯示來顯示在網(wǎng)頁上，所述個(gè)人計(jì)算機(jī)包括用于存儲(chǔ)表征所述場傳感器中的非線性的數(shù)據(jù)、和用于利用所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來校正所述非線性的裝置，由此所顯示的調(diào)制包絡(luò)對(duì)應(yīng)所述天線的位置上RF電場的調(diào)制包絡(luò)。
【文檔編號(hào)】G06K7/10GK104380309SQ201380025847
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月21日
【發(fā)明者】J·蓋爾盧皮 申請(qǐng)人:擴(kuò)音器研究股份有限公司