取樣示波器采用等效時間采樣技術,可使用較低的實時采樣率對高頻周期重復信號進行不失真的采樣,被廣泛應用于微波信號、超帶寬脈沖信號、以及雷達信號的波形測試中,相對于實時采樣示波器具有更高的輸入帶寬和等效采樣率,測試成本相對更低。精密時基模塊屬于取樣示波器同步觸發(fā)信號輸入前端,通過對高速外同步觸發(fā)信號的頻率相位調諧,產(chǎn)生低頻高精度步進延時取樣脈沖信號,作為本振信號控制取樣器對高頻被測信號進行取樣,是實現(xiàn)高等效采樣率的關鍵模塊。本文根據(jù)順序等效采樣理論設計取樣示波器精密時基模塊,支持2.5GHz同步觸發(fā)信號輸入,可根據(jù)時基檔位和采樣點數(shù)靈活調整延時精度和延時范圍,研究內容主要從下幾個方面進行闡述展開:1、對取樣示波器隨機等效采樣和順序等效采樣的實現(xiàn)方法及原理進行研究,針對現(xiàn)有實現(xiàn)精密時基功能的方法進行可行性分析,面對傳統(tǒng)方法的不足,結合課題的研究目標,提出一種新型的步進延時脈沖產(chǎn)生方法“步進移相延時法”,為精密時基模塊的設計奠定了理論基礎。2、設計了以“FPGA+DDS”為核心架構的精密時基硬件電路,根據(jù)指標要求對電路中關鍵高速器件進行選型,完成了輸入信號調理電路、DDS芯片及外圍電路、時鐘信... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

隨機等效采樣原理圖

中北大學學位論文7發(fā)點的時間間隔t0～t4進行測量，按照時域上的先后順序將采樣點重新進行排序后，實現(xiàn)被測信號波形的重構。ADC的采樣率為SSTf/1，經(jīng)過N次內插實現(xiàn)了波形采集，則等效系統(tǒng)的采樣率為SESTNf/。等效隨機采樣可實現(xiàn)的最高等效采樣率在于內插間隔t的測量分辨率，目前基于TAC時間間隔測量技術應用較為廣泛[26]，可對皮秒級的脈沖進行寬度測試，等效采樣系統(tǒng)的最高等效采樣率可達到TSPS，為了對隨機等效采樣技術進行分析，下面對TAC技術測試脈沖寬度進行說明。隨機等效采樣示波器在觸發(fā)點和采樣點之間的時間間隔t為所需測試的時間寬度，TAC電路由RC電路和恒流源兩部分組成。如圖2-2所示，通過異或門將觸發(fā)信號tf)(和ADC采樣時鐘信號tS)(進行異或后得到脈沖信號tf)(YH，脈沖寬度為t的窄脈沖輸入到TAC時間間隔測量電路，窄脈沖啟動恒流源對RC電路進行充電，tf)(C為電容充電電壓波形，其幅值V與脈沖寬度t成正比關系，脈沖結束后RC電路進行放電，tf)(C信號輸入ADC進行采集后進行幅值測量。對每個采樣點進行時間間隔測試并按照大小順序排列，便可知道其對應時域的先后順序。圖2-2TAC時間間隔測量原理圖Fig.2-2TACtimeintervalmeasurementprinciplediagram隨機等效采樣雖然可以使用多路ADC對同一信號進行交替并行采樣來提高系統(tǒng)的采樣率，但其帶寬受限于單個ADC的輸入帶寬，系統(tǒng)等效采樣率的提高受限于時間間隔測試的分辨率。除此之外，還要考慮到恒流源的精度、溫度對模擬器件的影響因素，必須設計校準電路對TAC電路進行校準[27]；在TAC技術中RC電路電容放電時間τ較長，電容恢復穩(wěn)定需要毫秒量級的時間，必須通過N組波形的內插實現(xiàn)波形重構，制約了系

中北大學學位論文8統(tǒng)的測量速度，從原理上就決定了必須使用高采樣率的ADC多通道同步采樣才能在較短的時間內將一個波形的點完全遍歷。當完成內插采集后，采樣點按照時域上先后順序排序，必須在硬件中添加存儲系統(tǒng)設計，排序算法和存儲算法的設計也必不可少[28]。從以上幾點分析得出結論為，隨機等效采樣硬件系統(tǒng)實現(xiàn)成本較高，且系統(tǒng)構造較為復雜，實現(xiàn)難度大。2.1.2順序等效采樣順序等效采樣[29,30]（SequentialEquivalent-TimeSampling）實現(xiàn)相對于隨機等效采樣較為簡單，實現(xiàn)的等效采樣率更高。順序等效采樣的特點：采樣頻率可以遠低于被測信號的頻率，采集樣本具有時域上的前后關系，需要外部提供顯示觸發(fā)信號。在觸發(fā)事件到來時，在被測信號的一個周期或者間隔多個周期后采集一個點。以觸發(fā)點為基準位置，每次觸發(fā)事件到來后，采樣位置在時域上較前一次向后延時，將此時采樣點的信息記錄下來，經(jīng)過N次延時觸發(fā)采集，實現(xiàn)整個波形幅值信息的順序t采集，不需要進行采樣點的排序便可直接恢復波形。圖2-3順序等效采樣原理圖Fig.2-3Principleofsequentialequivalentsampling如圖2-3所示，輸入被測信號是以T為周期重復的原始信號，采樣觸發(fā)周期為TS=T+t，使用TS為采樣間隔對輸入信號進行欠采樣，降低了系統(tǒng)的對采樣頻率的要求，實現(xiàn)低速采樣器對高頻信號進行采樣。其采樣過程如下：輸入信號從觸發(fā)點開始，第一

【參考文獻】：
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本文編號：3591653