雙頻數(shù)值峰檢

1、雙頻數(shù)值峰檢分析及其應(yīng)用雙頻數(shù)值峰檢分析及其應(yīng)用摘要：摘要：通常我們系統(tǒng)里應(yīng)用兩種峰值檢波電路，即模擬峰值檢波電路和數(shù)值峰值檢波電路。模擬峰值電路用來檢高頻，但其二極管會受到輸入信號的頻率和幅度的影響，在全頻段內(nèi)，全幅度段內(nèi)很難做到線性。通用數(shù)值峰值檢波電路又只能在低頻發(fā)揮其功效。所以急需一種全能性的峰值檢波電路。本峰值檢波電路基于信號頻域頻譜搬移理論，采用兩個特殊頻率（雙頻）對信號先后完成采樣，互補采樣中的“盲區(qū)”，通過采樣的最大值提

2、取得到周期信號的峰值。這種方法可以兼顧高低頻，全幅度段達到良好的線性?？梢宰龅?.1Hz~100MHz頻率段，同時，此檢峰原理很有研究價值，變換靈活，在具體設(shè)計電路時考慮實際頻率段的需求來做設(shè)計，可以將此電路的性能應(yīng)用的靈活自如。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞頻譜搬移雙頻盲區(qū)一、一、雙頻峰值檢波原理論證雙頻峰值檢波原理論證1、頻譜搬移理論分析頻譜搬移理論分析Fs為信號抽樣頻率，F(xiàn)x為被抽樣信號的頻率，N為采樣點數(shù)。對于任意周期信號要采完一個周期才能確定其

3、峰值。分析當Fs=10KHz時，對于1Hz的任意周期信號要采完一個周期才能確定其峰值，那就是要采樣10000個點，即N=10000。對全頻帶內(nèi)信號分析：進采樣以后的信號頻譜也是成周期性的，即以Fs頻譜搬移。對于[0Fs]內(nèi)的頻譜就可以包含信號的全部信息，即對于[0Fs]區(qū)間來說有且僅有一根信號有效頻率成分對應(yīng)的譜。所以，當我們可以采樣[0Fs]信號的全部峰值時，就可以斷定全頻帶的信號都可以采到峰值。很明顯，F(xiàn)s為10KHz時，0~1Hz

4、的信號是沒有采全一個周期的，就沒發(fā)判斷任意周期信號的峰值了，我們將這段區(qū)間定義為盲區(qū)。所以，搬移到整個頻域，每個頻段內(nèi)都存在一部分信號采樣的盲區(qū)，在盲區(qū)里，系統(tǒng)無法判斷是否采到了信號的最大值。2、（0~Fs）頻譜盲區(qū)分析）頻譜盲區(qū)分析Fs=10KHz進行信號抽樣時，頻譜上信號的盲點在1Hz~1Hz，同樣，搬移后，盲點也會搬移。根據(jù)采樣定理分析，信號頻譜關(guān)于nFs對稱（n=…3210123….），基于這個對稱關(guān)系得知，信號頻譜在nFs左右

5、的（1Hz~1Hz）都是采樣信號盲區(qū)。同時，根據(jù)信號頻譜分布理論，信號也關(guān)于Fs2對稱（證明略），所以可以得出，信號頻譜關(guān)于nFs2的整數(shù)被對稱。3、（0~Fs2）頻譜盲區(qū)分析）頻譜盲區(qū)分析基于信號關(guān)于nFs2也對稱，分析信號頻譜在（0~Fs2）內(nèi)的盲點。明顯可以判讀當Fs=10KHz，F(xiàn)x=5KHz時候是采不到信號幅值的。因為信號在5KHz左右也有盲區(qū)。與采樣Fx=10KHz的信號不一樣，它的盲區(qū)在5KHz旁邊的(0.5Hz~0.5H

6、z)。比較兩種采樣，如果用等效采樣看待這個問題是很好理解的。如下圖1所示：第一個波形就是實時采樣采信號的示意圖，第二個圖是等效采樣的示意圖，通過步進t的采樣重組波形。Fx=10KHz時，采樣盲點為（1Hz~1Hz），將其重組波形，等效于采普遍的來講，抽樣率為Fs，如果對最低頻極限情況F1采樣，采一個周期需要采的點數(shù)N=FsF1，第一個盲區(qū)就出現(xiàn)在Fs的左右[F1~F1]，第二個盲區(qū)在Fs2的左右[F12F12]，第n個盲區(qū)出現(xiàn)在Fsn的

7、左右[F1n，F(xiàn)1n]。那怎么補回這些盲區(qū)？雙頻的作用也就是在這里。如果Fs=10KHz，N=10000，雙頻FA=10KHz，其盲區(qū)在上面的討論中已經(jīng)很明確了，為了補回這些盲區(qū)，雙頻FB=10.003KHz，F(xiàn)B抽樣時它的盲點則只分布在10.003KHz左右的（1Hz~1Hz），這樣就可以補足FA在10KHz的盲區(qū)了。同理，在FB2的左右（0.5~0.5）才是盲區(qū)，也可以補足FA在FA2左右的盲區(qū)，這樣一直分下去就可以得到結(jié)論，在[1

8、Hz~10KHz]，F(xiàn)B可以完全補全FA的盲區(qū)，達到完全互補盲區(qū)的作用。設(shè)想，系統(tǒng)先后進行FAFB兩次抽樣率的抽樣，各采值10000個點，在這20000個點里，選取最大值則為信號峰峰值。相當于信號在一個周期采20000個點，測幅的精度顯然很高。6、拓展頻帶到高頻盲點分析拓展頻帶到高頻盲點分析頻譜分析結(jié)論：可以肯定的講，信號在1Hz~10KHz的任意頻率的任意周期數(shù)值峰檢都可以很準確的檢出信號的峰值，其測量可以說是限制與ADC的測量精度和

9、范圍決定?，F(xiàn)在討論信號的高頻段，如果FA=10KHz，F(xiàn)B=10.003KHz，采樣點數(shù)N=10000。先考慮FA，對區(qū)間進行定義，定義[1Hz~10KHz]為區(qū)間1，[10KHz~20KHz]為區(qū)間2，[20KHz~30KHz]為區(qū)間3，……，[(n1)10KHz，n10KHz]為區(qū)間n。而對應(yīng)的盲區(qū)則是每個區(qū)間邊界處的[1Hz~1Hz]?，F(xiàn)在考慮一個問題，當n在增大的時候，F(xiàn)B的盲區(qū)會有什么樣的變化。隨著n值的增大，F(xiàn)B的每個區(qū)間相

10、對于FA的每個區(qū)間在逐漸往FA的下一個區(qū)間移動。FB的各個區(qū)間盲區(qū)也同時相對與FA的各個盲區(qū)在往FA的下一個盲區(qū)移動。這樣相對的往后移動，總有一個時刻，F(xiàn)B第n個盲區(qū)會移到FA的第n1個盲區(qū)上，或者發(fā)生重疊，這樣就放生了盲區(qū)重疊，在這個重疊區(qū)域?qū)o法采值到信號的一個周期而無法判斷信號峰值。當FB=10.003KHz時，n=3333時候，F(xiàn)B的盲區(qū)會和FA的盲區(qū)重疊，此時對應(yīng)Fx約為33MHz處，所以該雙頻搭配起來的數(shù)值字峰值檢波可以做到

11、33MHz。當FB=10.002KHz，n=5000的時候會發(fā)生混疊，此時Fx為50MHz，該雙頻搭配的數(shù)字峰值檢波可以做到50MHz。當FB=10.007KHz時，n=2857時候會出現(xiàn)盲區(qū)（第一個n=1428值跳過，未混疊），此時Fx約為28MHz，該雙頻搭配起來的數(shù)字峰值檢波可以做到28MHz。二、二、雙頻峰值檢波性能論證雙頻峰值檢波性能論證1、對于對于ADC的要求的要求雙頻數(shù)字峰值檢測基于ADC的采樣，所以ADC的采樣分辨率、模