等效时间采样压缩感知高频信号重建

摘要

为在欠采样率条件下实现高频信号的测量与恢复,本文使用自研国产皮秒级等效时间采样光取样示波器对频率10~100 GHz的简谐波信号进行采集和恢复。该示波器中,分别采用粗、细两级延迟进位产生延迟分辨率5 ps、动态范围10μs的触发序列,驱动高带宽取样器对信号进行取样,取样信号通过50 kHz模数转换器输出得到测量值,即每间隔20μs增加5 ps延迟的方式对高频信号进行一次取样,压缩比约为106,实际采样率远低于奈奎斯特定理限制。根据压缩感知原理,通过傅里叶变换及等效时间采样构成测量矩阵,构成该信号测量过程的稀疏化表示,并求解Ll范数最小化问题,恢复得到被测信号波形。结果表明,最高可实现100 GHz的高频信号均方根误差小于5×10^(-5)的欠采样恢复,拓展了该类型示波器测量的动态范围。