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現(xiàn)信息的傳遞，而在信息傳遞過程中通信系統(tǒng)會給信號帶來一些噪聲、損耗等干擾因素。為了降低干擾因素對信息的影響，實現(xiàn)有效、可靠的通信，需要對信號質(zhì)量進行評估分析。信號評估作為對通信系統(tǒng)優(yōu)劣的評價，同時為進一步優(yōu)化通信系統(tǒng)提供依據(jù)。在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，信號質(zhì)量的評估過程通常在數(shù)字系統(tǒng)中實現(xiàn)。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換成為信號評估過程中的關(guān)鍵技術(shù)，一般使用ADC(Analog-to-Digital Converter)把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信

2、號。
　　信號采樣方式分為實時采樣和等效采樣兩種。等效采樣通常用來對周期信號實現(xiàn)采樣，而對于隨機信號或者實時信號通常使用實時采樣技術(shù)來實現(xiàn)信號采樣。目前高速通信系統(tǒng)對信號采樣的要求是：高速、高精度，而單個ADC不能同時兼顧采樣速率和采樣精度兩種技術(shù)指標。因此，發(fā)展出了多路ADC并行采樣系統(tǒng)，它采用多片相對低速、高精度的ADC對輸入信號波形不同點進行采樣，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。本論文對一種新型的并行采樣系統(tǒng)進行了研究，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)中的通道失配誤差嚴重影響了采樣信號的重構(gòu)。因此，我們提出了誤差估計與校準算法，并在仿真系統(tǒng)和實際系統(tǒng)中進行了驗證。
　　本論文主要圍繞該系統(tǒng)通道失配誤差問題進行了研究，其中包括：通道失配誤差理論分析、誤差估計與校準算法、行為級建模與仿真以及實際采樣系統(tǒng)的實現(xiàn)。具體工作如下所述：
　?。?）本論文首次對該并行采樣系統(tǒng)進行了系統(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、時間誤差和增益誤差組成；本論文通過對這三種誤差進行數(shù)學公式推導，定量分析了通道失配誤差對采樣數(shù)據(jù)在時域和頻域中造成的影響。
　?。?）對該系統(tǒng)中的通道失配誤差提出了估計算法和校準算法。本論文通過兩個校準源信號采樣值之間的關(guān)系，分別對三種失配誤差進行估計。然后根據(jù)誤差估計值，偏置誤差和增益誤差分別通過加法器和乘法器來實現(xiàn)校準，時間誤差的校準通過FAR

5、ROW結(jié)構(gòu)的分數(shù)時延濾波器來實現(xiàn)。由于時間誤差的校準工作相對復(fù)雜，因此詳細闡述了該濾波器的原理和結(jié)構(gòu)，并對濾波器系數(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，通過該模型對本論文提出的算法進行了仿真驗證。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，創(chuàng)建了FARROW結(jié)構(gòu)的分數(shù)時延濾波器模塊來校準采樣數(shù)據(jù)的時間誤差，將非均勻信號校準為均勻信號。
　　（4）實際