基于非均勻采樣的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究.pdf

1、通信的目的是為了實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，而在信息傳遞過(guò)程中通信系統(tǒng)會(huì)給信號(hào)帶來(lái)一些噪聲、損耗等干擾因素。為了降低干擾因素對(duì)信息的影響，實(shí)現(xiàn)有效、可靠的通信，需要對(duì)信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估分析。信號(hào)評(píng)估作為對(duì)通信系統(tǒng)優(yōu)劣的評(píng)價(jià)，同時(shí)為進(jìn)一步優(yōu)化通信系統(tǒng)提供依據(jù)。在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，信號(hào)質(zhì)量的評(píng)估過(guò)程通常在數(shù)字系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換成為信號(hào)評(píng)估過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，一般使用ADC(Analog-to-Digital Converter)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信

2、號(hào)。
　　信號(hào)采樣方式分為實(shí)時(shí)采樣和等效采樣兩種。等效采樣通常用來(lái)對(duì)周期信號(hào)實(shí)現(xiàn)采樣，而對(duì)于隨機(jī)信號(hào)或者實(shí)時(shí)信號(hào)通常使用實(shí)時(shí)采樣技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣。目前高速通信系統(tǒng)對(duì)信號(hào)采樣的要求是：高速、高精度，而單個(gè)ADC不能同時(shí)兼顧采樣速率和采樣精度兩種技術(shù)指標(biāo)。因此，發(fā)展出了多路ADC并行采樣系統(tǒng)，它采用多片相對(duì)低速、高精度的ADC對(duì)輸入信號(hào)波形不同點(diǎn)進(jìn)行采樣，其等效采樣速率等于多路ADC采樣速率的總和。在現(xiàn)代高速通信系統(tǒng)中，并行采樣方案

3、得到了深入研究和廣泛應(yīng)用。本論文對(duì)一種新型的并行采樣系統(tǒng)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)中的通道失配誤差嚴(yán)重影響了采樣信號(hào)的重構(gòu)。因此，我們提出了誤差估計(jì)與校準(zhǔn)算法，并在仿真系統(tǒng)和實(shí)際系統(tǒng)中進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本論文主要圍繞該系統(tǒng)通道失配誤差問(wèn)題進(jìn)行了研究，其中包括：通道失配誤差理論分析、誤差估計(jì)與校準(zhǔn)算法、行為級(jí)建模與仿真以及實(shí)際采樣系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。具體工作如下所述：
　?。?）本論文首次對(duì)該并行采樣系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)性的理論分析，主要包括該

4、系統(tǒng)采樣原理、系統(tǒng)通道失配誤差的產(chǎn)因、組成及影響。該系統(tǒng)通道失配誤差主要由偏置誤差、時(shí)間誤差和增益誤差組成；本論文通過(guò)對(duì)這三種誤差進(jìn)行數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，定量分析了通道失配誤差對(duì)采樣數(shù)據(jù)在時(shí)域和頻域中造成的影響。
　?。?）對(duì)該系統(tǒng)中的通道失配誤差提出了估計(jì)算法和校準(zhǔn)算法。本論文通過(guò)兩個(gè)校準(zhǔn)源信號(hào)采樣值之間的關(guān)系，分別對(duì)三種失配誤差進(jìn)行估計(jì)。然后根據(jù)誤差估計(jì)值，偏置誤差和增益誤差分別通過(guò)加法器和乘法器來(lái)實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)，時(shí)間誤差的校準(zhǔn)通過(guò)FAR

5、ROW結(jié)構(gòu)的分?jǐn)?shù)時(shí)延濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于時(shí)間誤差的校準(zhǔn)工作相對(duì)復(fù)雜，因此詳細(xì)闡述了該濾波器的原理和結(jié)構(gòu)，并對(duì)濾波器系數(shù)的求解提出了優(yōu)化算法。
　?。?）首次建立了該系統(tǒng)的行為模型，通過(guò)該模型對(duì)本論文提出的算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。在 Simulink仿真系統(tǒng)中搭建了四通道并行采樣系統(tǒng)，其有效采樣速率為800MSPS。同時(shí)，創(chuàng)建了FARROW結(jié)構(gòu)的分?jǐn)?shù)時(shí)延濾波器模塊來(lái)校準(zhǔn)采樣數(shù)據(jù)的時(shí)間誤差，將非均勻信號(hào)校準(zhǔn)為均勻信號(hào)。
　?。?）實(shí)際