宽带示波器中数字校正方法研究

摘要

宽带示波器作为电子工程师不可或缺的三大电子测试仪器之一，经过几十年的发展，主要性能指标已经达到较高的水平。但是随着示波器模拟带宽和采样率的不断提高，宽带示波器中由于模拟通道硬件一致性不好、采样时钟信号非均匀性以及采样时钟抖动引起的误差，严重制约着宽带示波器波形复现质量以及测量精度的提高。如何校正这些误差就成为了宽带示波器设计人员亟待解决的问题。本课题采用数字信号处理技术方法，对宽带的示波器中的上述三类误差进行了校正，发挥了数字信号处理技术无需改变硬件电路，高效灵活，易于实现的优良特性，对提高示波器波形质量以及测量精度具有重要意义。
　　论文的研究重点有以下五个方面：
　　1、分析用于宽带示波器的数字滤波器应该满足的条件。宽带示波器是一类典型的无失真传输系统，所以运用于宽带示波器中的数字滤波器都应该满足无失真传输系统的要求。除此之外，还应综合考虑数字算法对宽带示波器过冲，上升时间的影响。
　　2、建模分析宽带示波器模拟通道幅频响应误差，并研究校正方法。首先分析了模拟通道幅频响应存在误差的原因，然后利用补偿的方法，设计FIR滤波器对通带纹波以及带宽不足进行校正。
　　3、建模分析时间交替非均匀采样误差，并研究校正方法。首先通过对时间交替非均匀采样模型分析，得到了其在频域上噪声相对集中的结论，最终设计CIC结构数字滤波器对这一误差进行校正。
　　4、建模分析时钟抖动采样误差，并研究校正方法。首先对时钟抖动采样误差对采样的影响进行分析，研究其校正方法，最后抓住随机等效采样示波器的输入信号集中于某些频点的特点，结合宽带示波器的触发功能，设计具有多通带的数字滤波器对随机等效采样示波器中的时钟抖动采样误差进行校正。
　　5、分别在三种实验平台上，对三类校正方法进行了功能验证和性能测试。通过实际的工程运用，本文设计的校正方法均能较好的实现了校正需求。而且具有易于工程化和高效的特点。

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第一章 前 言

1.1 本文研究背景

1.2 国内外宽带示波器的发展现状

1.3 论文研究意义

1.4 论文设计任务和整体框架

第二章 宽带示波器中的误差以及数字滤波技术

2.1 宽带示波器原理简介

2.2 宽带示波器中三类误差简介

2.3 数字滤波技术简介

2.4 本章小结

第三章 模拟通道幅频响应误差建模分析及校正方法研究

3.1 模拟通道幅频响应误差模型分析

3.2 模拟通道幅频响应校正方法研究

3.3 本章小结

第四章 时间交替非均匀采样误差建模分析及校正方法研究

4.1 时间交替非均匀采样误差模型分析

4.2 时间交替非均匀采样误差校正方法研究

4.3 本章小结

第五章 时钟抖动采样误差建模分析及校正方法研究

5.1 时钟抖动采样误差建模分析

5.2 时钟抖动采样误差校正方法研究

5.3 本章小结

第六章 功能验证及测试分析

6.1 模拟通道幅频响应误差校正验证及测试分析

6.2 时间交替非均匀采样误差校正验证及测试分析

6.3 时间抖动采样误差校正验证及测试分析

6.4本章小结

第七章 课题结论与展望

7.1 课题结论

7.2 课题展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果