專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號(hào)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采樣信號(hào)處理系統(tǒng)，具體說(shuō)，是涉及一種基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號(hào)處理系統(tǒng)，屬于信號(hào)測(cè)試測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
信號(hào)鏈補(bǔ)償技術(shù)是電子測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域一種技術(shù)處理方法，但由于該技術(shù)在示波器高頻信號(hào)領(lǐng)域的應(yīng)用存在實(shí)時(shí)性問(wèn)題，因而在國(guó)內(nèi)外中、高端示波器產(chǎn)品中并沒(méi)有得到使用。為盡量減小交替采樣系統(tǒng)的不一致性，選擇一致性良好的ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)并設(shè)計(jì)好時(shí)鐘分配器，使其具有盡可能小的相位誤差及相位噪聲，是設(shè)計(jì)采樣系統(tǒng)所必須采用的方法，但是，由于器件的離散性較大，以上方法效果有限，因此需要一種新的采樣信號(hào)處理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)一步降低不一致性帶來(lái)的性能下降，解決現(xiàn)有技術(shù)中信號(hào)鏈補(bǔ)償技術(shù)對(duì)示波器實(shí)時(shí)性造成的影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種將基于數(shù)字預(yù)失真的信號(hào)鏈補(bǔ)償技術(shù)運(yùn)用于數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中的采樣信號(hào)處理系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中信號(hào)鏈補(bǔ)償技術(shù)對(duì)示波器實(shí)時(shí)性造成的影響。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號(hào)處理系統(tǒng)，包括參考信號(hào)源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時(shí)域均衡器、濾波器和信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器，所述參考信號(hào)源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時(shí)域均衡器、濾波器和信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器電路連接構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)回路。作為一種優(yōu)選方案，所述參考信號(hào)源的輸出端與模擬前端的輸入端相連，模擬前端接收來(lái)自參考信號(hào)源的校準(zhǔn)信號(hào)，校準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)模擬前端后輸入數(shù)模轉(zhuǎn)化器中，數(shù)模轉(zhuǎn)化器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后經(jīng)時(shí)域均衡器輸入濾波器，濾波器與信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器相連， 經(jīng)信號(hào)鏈補(bǔ)償后的數(shù)字信號(hào)送入信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器，信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器的輸出端與時(shí)域均衡器的輸入端相連，信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器將計(jì)算后的補(bǔ)償信號(hào)輸入時(shí)域均衡器和濾波器，信號(hào)經(jīng)濾波器輸出至儲(chǔ)存與成像單元。作為一種優(yōu)選方案，所述數(shù)模轉(zhuǎn)化器為四個(gè)，分別為數(shù)模轉(zhuǎn)化器a、數(shù)模轉(zhuǎn)化器b、 數(shù)模轉(zhuǎn)化器c和數(shù)模轉(zhuǎn)化器d。作為一種優(yōu)選方案，所述時(shí)域均衡器包括非線性補(bǔ)償單元和線性補(bǔ)償單元。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明將基于數(shù)字預(yù)失真的信號(hào)鏈補(bǔ)償技術(shù)運(yùn)用于數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中，可顯著地減小信號(hào)誤差、提高輸入帶寬、彌補(bǔ)由高速信號(hào)采樣系統(tǒng)電路不一致性所帶來(lái)的性能下降問(wèn)題，并由于高速信號(hào)處理技術(shù)的運(yùn)用，解決了信號(hào)鏈補(bǔ)償技術(shù)對(duì)示波器的實(shí)時(shí)性造成影響的問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明的信號(hào)鏈補(bǔ)償框圖；圖2是時(shí)域測(cè)量系統(tǒng)示意圖；圖3是頻域測(cè)量系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方案下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了相互排斥的特質(zhì)和/或步驟以外，均可以以任何方案組合，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換，即，除非特別敘述，每個(gè)特征之一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)實(shí)施例而已。如圖1所示，本發(fā)明提供的一種基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號(hào)處理系統(tǒng)，包括參考信號(hào)源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時(shí)域均衡器、濾波器和信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器，所述參考信號(hào)源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時(shí)域均衡器、濾波器和信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器電路連接構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)回路。參考信號(hào)源的輸出端與模擬前端的輸入端相連，模擬前端接收來(lái)自參考信號(hào)源的校準(zhǔn)信號(hào)，校準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)模擬前端后輸入數(shù)模轉(zhuǎn)化器中，數(shù)模轉(zhuǎn)化器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后經(jīng)時(shí)域均衡器輸入濾波器，濾波器與信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器相連，經(jīng)信號(hào)鏈補(bǔ)償后的數(shù)字信號(hào)送入信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器，信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器的輸出端與時(shí)域均衡器的輸入端相連，信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器將計(jì)算后的補(bǔ)償信號(hào)輸入時(shí)域均衡器和濾波器，信號(hào)經(jīng)濾波器輸出至儲(chǔ)存與成像單元。所述數(shù)模轉(zhuǎn)化器為四個(gè)，分別為數(shù)模轉(zhuǎn)化器a、數(shù)模轉(zhuǎn)化器b、數(shù)模轉(zhuǎn)化器c和數(shù)模轉(zhuǎn)化器d ；所述時(shí)域均衡器包括非線性補(bǔ)償單元和線性補(bǔ)償單元。本發(fā)明的工作原理如下參考信號(hào)源、模擬前端、ADC(數(shù)模轉(zhuǎn)化器)、時(shí)域均衡器、濾波器以及信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)回路。參考信號(hào)源可以產(chǎn)生如直流、掃頻正弦波、高頻方波等多種校準(zhǔn)信號(hào)，校準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬前端后分別送入數(shù)模轉(zhuǎn)化器a、數(shù)模轉(zhuǎn)化器b、數(shù)模轉(zhuǎn)化器c和數(shù)模轉(zhuǎn)化器d四個(gè)ADC，轉(zhuǎn)換為4路數(shù)字信號(hào)后送入時(shí)域均衡器和濾波器，經(jīng)信號(hào)鏈補(bǔ)償后的參考信號(hào)送入信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器，由后者進(jìn)行計(jì)算，得出進(jìn)一步的補(bǔ)償參數(shù)送入時(shí)域均衡器和濾波器，直到達(dá)到最佳信號(hào)質(zhì)量。其中時(shí)域均衡器實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的時(shí)域補(bǔ)償，包括非線性補(bǔ)償和線性補(bǔ)償，濾波器實(shí)現(xiàn)了頻域均衡和相位調(diào)整。經(jīng)信號(hào)鏈補(bǔ)償后的系統(tǒng)能夠?qū)M前端、ADC在內(nèi)的整個(gè)信號(hào)鏈的確定性誤差，包括幅度不一致、非線性、相位誤差等，消除至最小，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真補(bǔ)償信號(hào)鏈的功能，同時(shí)可以補(bǔ)償模擬前端的幅度和相位不平坦性，進(jìn)一步的提高輸入帶寬。1、補(bǔ)償原理時(shí)域測(cè)量系統(tǒng)示意圖如圖2所示。通過(guò)施加理想脈沖信號(hào)作為激勵(lì)，可以得到系統(tǒng)的傳輸相應(yīng)h(t)。再輸入未知信號(hào)，測(cè)量得到v。ut(t)，通過(guò)計(jì)算便可得到系統(tǒng)輸入信號(hào)Vin (t)。頻域測(cè)量系統(tǒng)示意圖如圖3所示得出下邊等式Vout(CO)=Vin(CO)H(GJ)(1)Η(ω) = νου (ω)/ν η(ω)(2)其中，Η(ω)為系統(tǒng)頻域相應(yīng)。為了能夠回到時(shí)域表達(dá)波形，用反卷積積分式(3)來(lái)描述Vin⑴、Vout (t)和h(t)之間的關(guān)系。Vout{t) = ^Vm{T)h{t-T)dT(3)采用快速傅立葉變換進(jìn)行計(jì)算，各參數(shù)的FFT表達(dá)式對(duì)應(yīng)如下Vin(Q) = FFT [Vin ⑴](4)Vout (ω) =FFT[Vout (t)](5)Η(ω) = FFT[h(t)](6)2、用反卷積計(jì)算首先用式(2)、0)、(5)，求解出系統(tǒng)的傳輸函數(shù)h(t)H (ω) = FFT [Vout (t) ] /FFT [Vin (t) ](J)h(t) = invFFT[H(co)](8)式(8)中的inv表示傅立葉反變換。經(jīng)過(guò)如下計(jì)算可得到輸入信號(hào)V' η(ω) = FFT [V'。ut (t) ]/FFT [h (t) ](9)V' in(t) = invFFT[V' η(ω)](10)這里V' in(t)代表任意輸入，V'。ut(t)為V' in(t)通過(guò)h(t)對(duì)應(yīng)的輸出， V' in( )是V' in(t)的頻譜。實(shí)現(xiàn)信號(hào)鏈補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵部件是均衡器、濾波器及補(bǔ)償控制器。均衡器和濾波器需要在采樣時(shí)保持全速率運(yùn)算，因此使用FPGA(FPGA是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列Field Programmable Gata Array的英文縮寫(xiě))實(shí)現(xiàn)；而補(bǔ)償控制器需要運(yùn)行數(shù)字預(yù)失真所需的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，算法較復(fù)雜，因此使用x86構(gòu)架的通用CPU (CPU是中央處理機(jī) Central Processing Unit 的英文縮寫(xiě))實(shí)現(xiàn)。最后有必要在此指出的是，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不限于上述舉例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，所作出的變化、改型、添加或替換， 都將屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于包括參考信號(hào)源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時(shí)域均衡器、濾波器和信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器，所述參考信號(hào)源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時(shí)域均衡器、濾波器和信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器電路連接構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)回路。
2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于所述參考信號(hào)源的輸出端與模擬前端的輸入端相連，模擬前端接收來(lái)自參考信號(hào)源的校準(zhǔn)信號(hào)，校準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)模擬前端后輸入數(shù)模轉(zhuǎn)化器中，數(shù)模轉(zhuǎn)化器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后經(jīng)時(shí)域均衡器輸入濾波器，濾波器與信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器相連，經(jīng)信號(hào)鏈補(bǔ)償后的數(shù)字信號(hào)送入信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器，信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器的輸出端與時(shí)域均衡器的輸入端相連，信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器將計(jì)算后的補(bǔ)償信號(hào)輸入時(shí)域均衡器和濾波器，信號(hào)經(jīng)濾波器輸出至儲(chǔ)存與成像單元。
3.如權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)模轉(zhuǎn)化器為四個(gè)，分別為數(shù)模轉(zhuǎn)化器a、數(shù)模轉(zhuǎn)化器b、數(shù)模轉(zhuǎn)化器c和數(shù)模轉(zhuǎn)化器d。
4.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于所述時(shí)域均衡器包括非線性補(bǔ)償單元和線性補(bǔ)償單元。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號(hào)處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括參考信號(hào)源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時(shí)域均衡器、濾波器和信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器，所述參考信號(hào)源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時(shí)域均衡器、濾波器和信號(hào)鏈補(bǔ)償控制器電路連接構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)回路。本發(fā)明將基于數(shù)字預(yù)失真的信號(hào)鏈補(bǔ)償技術(shù)運(yùn)用于數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中，可顯著地減小信號(hào)誤差、提高輸入帶寬、彌補(bǔ)由高速信號(hào)采樣系統(tǒng)電路不一致性所帶來(lái)的性能下降問(wèn)題，并由于高速信號(hào)處理技術(shù)的運(yùn)用，解決了信號(hào)鏈補(bǔ)償技術(shù)對(duì)示波器的實(shí)時(shí)性造成影響的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01R1/30GK102565481SQ201110413908
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者呂華平, 趙凱 申請(qǐng)人:江蘇綠揚(yáng)電子儀器集團(tuán)有限公司