基于數(shù)字采樣的高速波形產(chǎn)生與獲取技術(shù)研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)，尤其是軍事電子技術(shù)革新帶來的新體制武器裝備的發(fā)展與應(yīng)用，電子信號頻率上限、信號帶寬和調(diào)制帶寬不斷拓展，調(diào)制種類不斷增加，波形任意化程度加劇，頻率分辨力和捷變速度大幅提高。這一信號日益復雜化的趨勢，對作為電子測試領(lǐng)域兩大根本-信號產(chǎn)生與獲取技術(shù)，提出了新的挑戰(zhàn)。 以高速數(shù)字采樣為核心的時域測試正在成為現(xiàn)代電子測試技術(shù)的主流方向，波形產(chǎn)生與獲取技術(shù)也不例外。但是，由于受原理、器件等因素限制，基于采樣的波形產(chǎn)生與獲取技術(shù)

2、面臨著如何不斷提高采樣率和采樣精度，如何盡可能提高波形質(zhì)量(無失真地產(chǎn)生和獲取信號)，如何進行高速波形大容量存儲等諸多難題。本文結(jié)合攻讀博士學位期間承擔的多項軍用電子儀器研究任務(wù)，著眼于高速任意波形發(fā)生器、寬帶高精度數(shù)字化儀、寬帶數(shù)字存儲示波器等高性能測試儀器的技術(shù)實現(xiàn)，主要就如下問題展開了深入的研究： 1．高速任意波形合成。分析了兩種DDS波形合成方法，提出基于分相存儲和并串轉(zhuǎn)換解決存儲器速度限制、基于多路DAC和偽插值解決D

3、AC速度限制的高速波形合成方法。從頻域推導了偽插值合成波形結(jié)果，討論了其主要誤差來源及補償方法。兩種方法都在500MSPS任意波形發(fā)生器中得到了實際應(yīng)用或驗證。在此基礎(chǔ)上，綜合兩種方法，設(shè)計了1.25GSPS任意波形的合成方案。 2．任意波形調(diào)制。提出了一種基于雙DDS的任意波數(shù)字調(diào)制方法，研究了數(shù)字調(diào)幅和調(diào)頻原理、技術(shù)方案，以及各種調(diào)制參數(shù)的控制方法。該方法可實現(xiàn)任意波、任意形式的幅度和頻率調(diào)制，調(diào)制精度高、控制靈活。此外，充

4、分利用了DDS的硬件資源，通過控制DDS相位累加器，實現(xiàn)了FSK、PSK和Burst等調(diào)制信號的產(chǎn)生。 3．波形幅頻特性校正。在分析DDS波形合成誤差的基礎(chǔ)上，針對DAC固有的Sinc輸出特性，研究了幅頻特性校正濾波器的設(shè)計，討論了模擬校正和數(shù)字校正兩種方法，為100MSPS任意波形發(fā)生器中設(shè)計了一種LC校正濾波器，校正后的幅頻特性曲線證明了其有效性；同時，設(shè)計了FIR數(shù)字校正濾波器的結(jié)構(gòu)，確定了濾波器抽頭系數(shù)，仿真結(jié)果表明補償

5、特性十分理想。 4．波形序列合成技術(shù)。分析了波形序列合成技術(shù)的作用與原理，給出了其設(shè)計與實現(xiàn)方法，通過在500MSPS任意波形發(fā)生器應(yīng)用所產(chǎn)生的波形證明了其有效性。 5．并行交替采樣及非均勻校準。分析了非均勻誤差的產(chǎn)生和影響，提出了一種基于自適應(yīng)控制的非均勻估計與綜合校準方法。通過構(gòu)造誤差函數(shù)直接控制校正模塊，采用自適應(yīng)策略改變校正參數(shù)，實現(xiàn)失配誤差的快速、準確估計；利用分數(shù)延時濾波器實現(xiàn)時基誤差的校正，降低了硬件設(shè)計難

6、度和系統(tǒng)成本，校正性能大大提高；誤差估計與校正過程同時進行，不僅具有較高的實時性，同時也解決了因老化或環(huán)境因素導致失配誤差變化時校準系統(tǒng)的有效性問題。 6．多路高速采集精密同步。分析了多路采集系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)精密同步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；提出利用相位校準原理，通過自定義互連接口“ESBus”傳送參考時鐘和相位控制信號，從硬件上實現(xiàn)設(shè)備間采樣時鐘的精密同步；同時，提出了一種結(jié)合外部控制的主動同步調(diào)整方案，在自動同步效果不理想時，通過設(shè)置