基于阵列采样的宽带信号高精度获取技术研究

发布时间：2024-04-13 01:42

　　以高速高分辨率采样技术为核心的数字化技术在现代精确制导、航空遥感、空间激光探测等国防领域不可或缺。随着系统中信号的复杂程度越来越高,对采集系统瞬时带宽、识别精度提出了更高的要求。但受到现有集成电路工艺的限制,支撑高速采集系统的模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)芯片在采样率和分辨率指标上始终无法满足超高速宽带信号的捕获要求。为了突破单个ADC芯片性能的限制,基于并行化的采样技术已成为一种提升系统采样率或分辨率的行之有效的方法。基于以上背景,围绕高速高精度采样技术的目标,研究了一种通过多ADC阵列结构实现高速高精度采样的技术途径。随着并行路数的增加,系统中的偏置、增益及时间失配等误差严重降低了系统信噪比。为消除失配误差对系统的影响,研究了阵列采样结构中的通道失配误差的特性和行为模型,提出了两种误差估计和校正方法。具体来说,主要从以下几个方面展开研究:(1)采用统计分析理论对ADC采样中的量化过程进行数学建模,提出了并行采样方法的量化模型。借助统计分析工具,将任意一个采样系统的量化过程建模为一个对输入概率密度函数采样的脉冲序列,建立了量化位数和序列密...

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 高速采样技术
        1.2.2 高精度采样技术
        1.2.3 高速高精度采样技术
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本文的结构安排
第二章 高分辨率采样技术研究
    2.1 量化模型
        2.1.1 概率密度函数
        2.1.2 特征函数
        2.1.3 量化与采样的关联分析
    2.2 时间同步采样
        2.2.1 提升效果
        2.2.2 适用条件分析
        2.2.3 有效位数分析
    2.3 垂直交替采样
        2.3.1 基本结构
        2.3.2 量化模型
        2.3.3 提升效果
        2.3.4 有效位数分析
    2.4 本章小结
第三章 高速高精度阵列采样研究与系统误差分析
    3.1 阵列采样原理
        3.1.1 时间交替采样
        3.1.2 阵列采样部署策略
    3.2 失配误差分析
        3.2.1 并行失配误差模型
        3.2.2 系统误差分析
        3.2.3 误差对系统性能影响
    3.3 基于一阶统计量的时间误差自适应校正
        3.3.1 算法原理和理论依据
        3.3.2 算法步骤及实现
        3.3.3 实验结果与讨论
    3.4 频响非一致性误差校正
        3.4.1 频响误差的矩阵化表示
        3.4.2 基于补偿滤波器组的频响非一致性误差校正
        3.4.3 实验结果与讨论
    3.5 本章小结
第四章 高精度后处理算法研究
    4.1 系统噪声分析
        4.1.1 噪声来源
        4.1.2 噪声的相关性
        4.1.3 噪声功率谱
    4.2 常用降噪方法性能对比
        4.2.1 多幅采样平均
        4.2.2 多点滑动平均
        4.2.3 基于分级放大的后处理技术
    4.3 基于级联滤波的后处理技术
        4.3.1 基本原理
        4.3.2 提升效果验证
    4.4 本章小结
第五章 阵列采样在数字三维示波器中的应用
    5.1 设计目标
    5.2 系统硬件总体设计
    5.3 系统软件总体设计
    5.4 多路并行数据同步
        5.4.1 同步问题的数学模型
        5.4.2 数据同步校正方案
    5.5 实验验证
        5.5.1 实验平台
        5.5.2 系统采样精度测试
        5.5.3 系统有效位数测试
        5.5.4 系统输入带宽性能测试
    5.6 本章小结
第六章 全文总结与展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：3952286