專利名稱：一種基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采樣信號處理系統(tǒng)，具體說，是涉及一種基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號處理系統(tǒng)，屬于信號測試測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
信號鏈補償技術(shù)是電子測量儀器領(lǐng)域一種技術(shù)處理方法，但由于該技術(shù)在示波器高頻信號領(lǐng)域的應(yīng)用存在實時性問題，因而在國內(nèi)外中、高端示波器產(chǎn)品中并沒有得到使用。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)計好時鐘分配器，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處理系統(tǒng)來進(jìn)一步降低不一致性帶來的性能下降，解決現(xiàn)有技術(shù)中信號鏈補償技術(shù)對示波器實時性造成的影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種將基于數(shù)字預(yù)失真的信號鏈補償技術(shù)運用于數(shù)字信號處理系統(tǒng)中的采樣信號處理系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中信號鏈補償技術(shù)對示波器實時性造成的影響。為實現(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)失真的采樣信號處理系統(tǒng)，包括參考信號源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時域均衡器、濾波器和信號鏈補償控制器，所述參考信號源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時域均衡器、濾波器和信號鏈補償控制器電路連接構(gòu)成一個閉環(huán)回路。作為一種優(yōu)選方案，所述參考信號源的輸出端與模擬前端的輸入端相連，模擬前端接收來自參考信號源的校準(zhǔn)信號，校準(zhǔn)信號經(jīng)模擬前端后輸入數(shù)模轉(zhuǎn)化器中，數(shù)模轉(zhuǎn)化器將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后經(jīng)時域均衡器輸入濾波器，濾波器與信號鏈補償控制器相連， 經(jīng)信號鏈補償后的數(shù)字信號送入信號鏈補償控制器，信號鏈補償控制器的輸出端與時域均衡器的輸入端相連，信號鏈補償控制器將計算后的補償信號輸入時域均衡器和濾波器，信號經(jīng)濾波器輸出至儲存與成像單元。作為一種優(yōu)選方案，所述數(shù)模轉(zhuǎn)化器為四個，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，所述時域均衡器包括非線性補償單元和線性補償單元。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)失真的信號鏈補償技術(shù)運用于數(shù)字信號處理系統(tǒng)中，可顯著地減小信號誤差、提高輸入帶寬、彌補由高速信號采樣系統(tǒng)電路不一致性所帶來的性能下降問題，并由于高速信號處理技術(shù)的運用，解決了信號鏈補償技術(shù)對示波器的實時性造成影響的問題。


圖1是本發(fā)明的信號鏈補償框圖；圖2是時域測量系統(tǒng)示意圖；圖3是頻域測量系統(tǒng)示意圖。
具體實施方案下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，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似目的的替代特征加以替換，即，除非特別敘述，每個特征之一系列等效或類似特征中的一個實施例而已。如圖1所示，本發(fā)明提供的一種基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號處理系統(tǒng)，包括參考信號源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時域均衡器、濾波器和信號鏈補償控制器，所述參考信號源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時域均衡器、濾波器和信號鏈補償控制器電路連接構(gòu)成一個閉環(huán)回路。參考信號源的輸出端與模擬前端的輸入端相連，模擬前端接收來自參考信號源的校準(zhǔn)信號，校準(zhǔn)信號經(jīng)模擬前端后輸入數(shù)模轉(zhuǎn)化器中，數(shù)模轉(zhuǎn)化器將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后經(jīng)時域均衡器輸入濾波器，濾波器與信號鏈補償控制器相連，經(jīng)信號鏈補償后的數(shù)字信號送入信號鏈補償控制器，信號鏈補償控制器的輸出端與時域均衡器的輸入端相連，信號鏈補償控制器將計算后的補償信號輸入時域均衡器和濾波器，信號經(jīng)濾波器輸出至儲存與成像單元。所述數(shù)模轉(zhuǎn)化器為四個，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 ；所述時域均衡器包括非線性補償單元和線性補償單元。本發(fā)明的工作原理如下參考信號源、模擬前端、ADC(數(shù)模轉(zhuǎn)化器)、時域均衡器、濾波器以及信號鏈補償控制器構(gòu)成了一個閉環(huán)回路。參考信號源可以產(chǎn)生如直流、掃頻正弦波、高頻方波等多種校準(zhǔn)信號，校準(zhǔn)信號經(jīng)過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ADC，轉(zhuǎn)換為4路數(shù)字信號后送入時域均衡器和濾波器，經(jīng)信號鏈補償后的參考信號送入信號鏈補償控制器，由后者進(jìn)行計算，得出進(jìn)一步的補償參數(shù)送入時域均衡器和濾波器，直到達(dá)到最佳信號質(zhì)量。其中時域均衡器實現(xiàn)了信號的時域補償，包括非線性補償和線性補償，濾波器實現(xiàn)了頻域均衡和相位調(diào)整。經(jīng)信號鏈補償后的系統(tǒng)能夠?qū)M前端、ADC在內(nèi)的整個信號鏈的確定性誤差，包括幅度不一致、非線性、相位誤差等，消除至最小，從而實現(xiàn)數(shù)字預(yù)失真補償信號鏈的功能，同時可以補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、補償原理時域測量系統(tǒng)示意圖如圖2所示。通過施加理想脈沖信號作為激勵，可以得到系統(tǒng)的傳輸相應(yīng)h(t)。再輸入未知信號，測量得到v。ut(t)，通過計算便可得到系統(tǒng)輸入信號Vin (t)。頻域測量系統(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)。為了能夠回到時域表達(dá)波形，用反卷積積分式(3)來描述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)行計算，各參數(shù)的FFT表達(dá)式對應(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)過如下計算可得到輸入信號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h(t)對應(yīng)的輸出， V' in( )是V' in(t)的頻譜。實現(xiàn)信號鏈補償?shù)年P(guān)鍵部件是均衡器、濾波器及補償控制器。均衡器和濾波器需要在采樣時保持全速率運算，因此使用FPGA(FPGA是現(xiàn)場可編程門陣列Field Programmable Gata Array的英文縮寫)實現(xiàn)；而補償控制器需要運行數(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 Central Processing Unit 的英文縮寫)實現(xiàn)。最后有必要在此指出的是，上述說明并非是對本發(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)失真的采樣信號處理系統(tǒng)，其特征在于包括參考信號源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時域均衡器、濾波器和信號鏈補償控制器，所述參考信號源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時域均衡器、濾波器和信號鏈補償控制器電路連接構(gòu)成一個閉環(huán)回路。
2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號處理系統(tǒng)，其特征在于所述參考信號源的輸出端與模擬前端的輸入端相連，模擬前端接收來自參考信號源的校準(zhǔn)信號，校準(zhǔn)信號經(jīng)模擬前端后輸入數(shù)模轉(zhuǎn)化器中，數(shù)模轉(zhuǎn)化器將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后經(jīng)時域均衡器輸入濾波器，濾波器與信號鏈補償控制器相連，經(jīng)信號鏈補償后的數(shù)字信號送入信號鏈補償控制器，信號鏈補償控制器的輸出端與時域均衡器的輸入端相連，信號鏈補償控制器將計算后的補償信號輸入時域均衡器和濾波器，信號經(jīng)濾波器輸出至儲存與成像單元。
3.如權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號處理系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)模轉(zhuǎn)化器為四個，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)失真的采樣信號處理系統(tǒng)，其特征在于所述時域均衡器包括非線性補償單元和線性補償單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字預(yù)失真的采樣信號處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括參考信號源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時域均衡器、濾波器和信號鏈補償控制器，所述參考信號源、模擬前端、數(shù)模轉(zhuǎn)化器、時域均衡器、濾波器和信號鏈補償控制器電路連接構(gòu)成一個閉環(huán)回路。本發(fā)明將基于數(shù)字預(yù)失真的信號鏈補償技術(shù)運用于數(shù)字信號處理系統(tǒng)中，可顯著地減小信號誤差、提高輸入帶寬、彌補由高速信號采樣系統(tǒng)電路不一致性所帶來的性能下降問題，并由于高速信號處理技術(shù)的運用，解決了信號鏈補償技術(shù)對示波器的實時性造成影響的問題。
文檔編號G01R1/30GK102565481SQ201110413908
公開日2012年7月11日 申請日期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 申請人:江蘇綠揚電子儀器集團(tuán)有限公司