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(lái)檢高頻，但其二極管會(huì)受到輸入信號(hào)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(hào)頻域頻譜搬移理論，采用兩個(gè)特殊頻率（雙頻）對(duì)信號(hào)先后完成采樣，互補(bǔ)采樣中的“盲區(qū)”，通過(guò)采樣的最大值提

2、取得到周期信號(hào)的峰值。這種方法可以兼顧高低頻，全幅度段達(dá)到良好的線性?？梢宰龅?.1Hz~100MHz頻率段，同時(shí)，此檢峰原理很有研究?jī)r(jià)值，變換靈活，在具體設(shè)計(jì)電路時(shí)考慮實(shí)際頻率段的需求來(lái)做設(shè)計(jì)，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(hào)抽樣頻率，F(xiàn)x為被抽樣信號(hào)的頻率，N為采樣點(diǎn)數(shù)。對(duì)于任意周期信號(hào)要采完一個(gè)周期才能確定其

3、峰值。分析當(dāng)Fs=10KHz時(shí)，對(duì)于1Hz的任意周期信號(hào)要采完一個(gè)周期才能確定其峰值，那就是要采樣10000個(gè)點(diǎn)，即N=10000。對(duì)全頻帶內(nèi)信號(hào)分析：進(jìn)采樣以后的信號(hào)頻譜也是成周期性的，即以Fs頻譜搬移。對(duì)于[0Fs]內(nèi)的頻譜就可以包含信號(hào)的全部信息，即對(duì)于[0Fs]區(qū)間來(lái)說(shuō)有且僅有一根信號(hào)有效頻率成分對(duì)應(yīng)的譜。所以，當(dāng)我們可以采樣[0Fs]信號(hào)的全部峰值時(shí)，就可以斷定全頻帶的信號(hào)都可以采到峰值。很明顯，F(xiàn)s為10KHz時(shí)，0~1Hz

4、的信號(hào)是沒有采全一個(gè)周期的，就沒發(fā)判斷任意周期信號(hào)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(gè)頻域，每個(gè)頻段內(nèi)都存在一部分信號(hào)采樣的盲區(qū)，在盲區(qū)里，系統(tǒng)無(wú)法判斷是否采到了信號(hào)的最大值。2、（0~Fs）頻譜盲區(qū)分析）頻譜盲區(qū)分析Fs=10KHz進(jìn)行信號(hào)抽樣時(shí)，頻譜上信號(hào)的盲點(diǎn)在1Hz~1Hz，同樣，搬移后，盲點(diǎn)也會(huì)搬移。根據(jù)采樣定理分析，信號(hào)頻譜關(guān)于nFs對(duì)稱（n=…3210123….），基于這個(gè)對(duì)稱關(guān)系得知，信號(hào)頻譜在nFs左右

5、的（1Hz~1Hz）都是采樣信號(hào)盲區(qū)。同時(shí)，根據(jù)信號(hào)頻譜分布理論，信號(hào)也關(guān)于Fs2對(duì)稱（證明略），所以可以得出，信號(hào)頻譜關(guān)于nFs2的整數(shù)被對(duì)稱。3、（0~Fs2）頻譜盲區(qū)分析）頻譜盲區(qū)分析基于信號(hào)關(guān)于nFs2也對(duì)稱，分析信號(hào)頻譜在（0~Fs2）內(nèi)的盲點(diǎn)。明顯可以判讀當(dāng)Fs=10KHz，F(xiàn)x=5KHz時(shí)候是采不到信號(hào)幅值的。因?yàn)樾盘?hào)在5KHz左右也有盲區(qū)。與采樣Fx=10KHz的信號(hào)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(gè)問題是很好理解的。如下圖1所示：第一個(gè)波形就是實(shí)時(shí)采樣采信號(hào)的示意圖，第二個(gè)圖是等效采樣的示意圖，通過(guò)步進(jìn)t的采樣重組波形。Fx=10KHz時(shí)，采樣盲點(diǎn)為（1Hz~1Hz），將其重組波形，等效于采普遍的來(lái)講，抽樣率為Fs，如果對(duì)最低頻極限情況F1采樣，采一個(gè)周期需要采的點(diǎn)數(shù)N=FsF1，第一個(gè)盲區(qū)就出現(xiàn)在Fs的左右[F1~F1]，第二個(gè)盲區(qū)在Fs2的左右[F12F12]，第n個(gè)盲區(qū)出現(xiàn)在Fsn的

7、左右[F1n，F(xiàn)1n]。那怎么補(bǔ)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(bǔ)回這些盲區(qū)，雙頻FB=10.003KHz，F(xiàn)B抽樣時(shí)它的盲點(diǎn)則只分布在10.003KHz左右的（1Hz~1Hz），這樣就可以補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)全FA的盲區(qū)，達(dá)到完全互補(bǔ)盲區(qū)的作用。設(shè)想，系統(tǒng)先后進(jìn)行FAFB兩次抽樣率的抽樣，各采值10000個(gè)點(diǎn)，在這20000個(gè)點(diǎn)里，選取最大值則為信號(hào)峰峰值。相當(dāng)于信號(hào)在一個(gè)周期采20000個(gè)點(diǎn)，測(cè)幅的精度顯然很高。6、拓展頻帶到高頻盲點(diǎn)分析拓展頻帶到高頻盲點(diǎn)分析頻譜分析結(jié)論：可以肯定的講，信號(hào)在1Hz~10KHz的任意頻率的任意周期數(shù)值峰檢都可以很準(zhǔn)確的檢出信號(hào)的峰值，其測(cè)量可以說(shuō)是限制與ADC的測(cè)量精度和

9、范圍決定?，F(xiàn)在討論信號(hào)的高頻段，如果FA=10KHz，F(xiàn)B=10.003KHz，采樣點(diǎn)數(shù)N=10000。先考慮FA，對(duì)區(qū)間進(jìn)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(duì)應(yīng)的盲區(qū)則是每個(gè)區(qū)間邊界處的[1Hz~1Hz]?，F(xiàn)在考慮一個(gè)問題，當(dāng)n在增大的時(shí)候，F(xiàn)B的盲區(qū)會(huì)有什么樣的變化。隨著n值的增大，F(xiàn)B的每個(gè)區(qū)間相

10、對(duì)于FA的每個(gè)區(qū)間在逐漸往FA的下一個(gè)區(qū)間移動(dòng)。FB的各個(gè)區(qū)間盲區(qū)也同時(shí)相對(duì)與FA的各個(gè)盲區(qū)在往FA的下一個(gè)盲區(qū)移動(dòng)。這樣相對(duì)的往后移動(dòng)，總有一個(gè)時(shí)刻，F(xiàn)B第n個(gè)盲區(qū)會(huì)移到FA的第n1個(gè)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(gè)重疊區(qū)域?qū)o(wú)法采值到信號(hào)的一個(gè)周期而無(wú)法判斷信號(hào)峰值。當(dāng)FB=10.003KHz時(shí)，n=3333時(shí)候，F(xiàn)B的盲區(qū)會(huì)和FA的盲區(qū)重疊，此時(shí)對(duì)應(yīng)Fx約為33MHz處，所以該雙頻搭配起來(lái)的數(shù)值字峰值檢波可以做到

11、33MHz。當(dāng)FB=10.002KHz，n=5000的時(shí)候會(huì)發(fā)生混疊，此時(shí)Fx為50MHz，該雙頻搭配的數(shù)字峰值檢波可以做到50MHz。當(dāng)FB=10.007KHz時(shí)，n=2857時(shí)候會(huì)出現(xiàn)盲區(qū)（第一個(gè)n=1428值跳過(guò)，未混疊），此時(shí)Fx約為28MHz，該雙頻搭配起來(lái)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(duì)于對(duì)于ADC的要求的要求雙頻數(shù)字峰值檢測(cè)基于ADC的采樣，所以ADC的采樣分辨率、模