10 Gsps数字三维示波器关键技术研究

数字三维示波器不仅能捕获和显示信号的时间-幅度信息,而且能够以不同的辉度等级或颜色显示事件出现概率.系统采用自适应非均匀综合校正方法实现10 Gsps实时采样;采用实时数字频率补偿方法实现带宽1 GHz模拟通道;采用多体交叉三维映射体系实现500 000 wfms/s波形捕获率.运用这些关键技术研制了工程样机,并给出整机测试结果.实验表明该系统的各项技术指标居于国内领先,为高性能数字三维示波器奠定了技术基础.     

高速非均匀采样信号的重构方法

并行交替采样中通道间的时基偏差易导致采样非均匀,且现有的信号重构方法运算量较大,容易使采集性能迅速下降.通过分析信号的频谱特征,提出了一种实时性较高的双通道并行采样重构算法;并采用FFT算法及反傅里叶变换对通道时基误差进行了实时校正.实验结果验证了该算法的可行性.     

一种高速并行采样实时校正方法研究

并行交替采样带来的非均匀误差严重影响采集性能.本文建立了并行交替采集系统的数学模型,实现了一种幅度非均匀误差校正的归一化算法,在误差校正系统中引入可程控参考校正源,再利用查表法同时校正系统的偏置和增益失配误差,然后对时间非均匀性参数进行估计,并通过高精度可编程时钟延时网络对其修正.实验结果表明,该校正方法实时性好,降低了硬件设计难度和成本,提高了系统性能.     

一种数字存储示波器智能触发技术研究

针对测试者捕捉和观察混杂在周期信号中的偶发、异常信号的需求,提出了一种数字存储示波器的智能触发方法。首先分析了传统测试方法效率低、测量方法受限等弊端,然后介绍了智能触发技术的总体设计方案、工作流程和技术优势,其核心是通过硬件实时判别能任意设置的可编程触发模板,最后给出了将该技术实现于某型号数字存储示波器的具体实施方法以及应用验证结果。测试表明,该技术具有较高的偶发、异常事件捕获效率,是对示波器波形捕获功能的有益补充。     

一种并行交替采样中时基非均匀信号自适应重构方法

并行采集系统中,通道间时基延迟的不一致性严重降低了系统性能。通过对系统时基误差分量的分析,提出了一种基于自适应控制的非均匀信号重构方法。该方法不需要额外增加校准信号,能在误差估计的同时自动完成信号重构,实时性高;无需重构滤波器,降低了系统设计难度及成本。实验结果表明,经过约250次自适应迭代后,该重构算法能有效估计通道时基误差,具有迭代次数少、运算量小、能动态跟踪时基延迟变化的特点;重构后系统信噪比由原来的33dB提高到48dB,有效位数提高近2.5bit,系统性能得到了大幅提高。     

一种并行系统时基误差自适应估计方法

在并行采集系统中,通道间时基延迟的不一致性严重降低了系统性能.针对时间延迟估计算法多基于时域实现,需进行复杂的插值运算以获取采样间隔非整数倍时基延迟的问题,本文基于时基误差的频域模型,将通道间的误差信号建模为自适应滤波器,提出了一种无需插值的估计算法.计算机仿真及实际应用验证结果表明,该方法能动态跟踪时基延迟变化,有效地估计通道时延,具有迭代次数少、运算量小、实时性高的特点.     

一种并行采样中的自适应非均匀综合校准方法

 并行交替采样中的时间非均匀和幅度非均匀误差严重影响系统性能.本文提出一种基于自适应控制的综合校准方法,同时进行时基、增益和偏置误差的估计,并在估计过程中自动完成校正;采用分数延时滤波器实现时基误差的校正,降低了设计难度与成本.系统校正性能和实时性高,不需要增加额外的校准信号,可以自动跟踪因老化或环境因素导致的误差参数变化.     

实时校正时间误差的Farrow结勾滤波器设计

实现1种基于Farrow结构分数时延(Fractional Delay,FD)滤波器对并行采样中时间非均匀误差的实时校正.采用优化设计的方法,求解Farrow结构FD滤波器的各子滤波器系数,在尽可能资源消耗少的情况下,使设计偏差较小,保证后续时延误差估计和校正的精度,并在Xilinx的FPGA中实现时间误差的校正.理论...     

一种基于Farrow滤波器的并行采样时间误差校正

用Farrow结构滤波器对并行采样信号进行时间误差校正,通过DSPBuilder软件将设计的滤波器模型转化为硬件语言,利于FPGA实现。此方法在时间误差改变的情况下也无需改变滤波器系数,易于实时校正,适用范围宽广。随着过采样倍数的增大或滤波器阶数的增加,校正后信号无杂散动态范围SFDR提升幅度增大。实验结果表明该方法能有效抑制时间误差所引入的杂散频谱,提高信号的无杂散动态范围,具有较高可行性。     

一种并行交替采集系统通道失配自适应盲校准方法

通过对并行交替采集系统中通道失配误差影响的分析,提出了一种基于自适应估计的非均匀信号校准方法.该方法不需要额外增加校准信号,能在日常工作的同时自动完成误差估计,实时性高;使用变步长自适应算法,提高运算速度;无需时延滤波器,降低了系统设计难度及成本.实验结果表明,该校准算法能有效补偿通道失配误差,具有迭代次数少、运算量小、能动态跟踪误差变化的特点.