非均匀取样信号数字频谱基本理论和高速波形数字化仪

摘要

迄今为止,有关数字信号处理理论的绝大部分文献都是假定取样是均匀的。然而在许多实际的数据采集系统中,由于取样时基的不理想,存在着非均匀取样的客观事实,且这种非均匀取样引入的误差不能忽略不计。本文首先推导非均匀取样信号的数字频谱表达式,然后详细介绍非均匀取样正弦信号频谱分析方法。分析发现:非均匀取样正弦信号含有均匀间隔线状谱线。此外,还以严谨的形式(closed form)获得了非均匀取样正弦信号信/噪比的表达式。随后,我们应用此理论分析了高速波形数字化仪中由于实际误差引入的谐波失真。最后,我们专门分析了为扩展目前单片式A/D转换器性能而利用前端并行交替取样/后端多路复用和随机等效取样技术的波形数字化仪的特性。理论分析已通过真实的波形数字化仪的实验结果得以证实。