專(zhuān)利名稱(chēng)：一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)采樣系統(tǒng)，尤其是涉及一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，所需要處理信號(hào)的頻帶寬度(簡(jiǎn)稱(chēng)帶寬)范圍也越來(lái)越大。從信號(hào)帶寬方面考慮，信號(hào)可以分為窄帶信號(hào)、寬帶信號(hào)和超寬帶信號(hào)三類(lèi)。對(duì)于寬帶信號(hào)和超寬帶信號(hào)(信號(hào)帶寬在幾十兆至幾百兆甚至上千兆)來(lái)說(shuō)，用單個(gè)ADC轉(zhuǎn)換芯片在滿足采樣定理和不滿足采樣定理的前提下，要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高精度采樣和重構(gòu)都是難于達(dá)到目的的。若利用數(shù)字信號(hào)處理的理論和方法，用多個(gè)低速率、高精度的ADC轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個(gè)多通道采樣系統(tǒng)，在一定條件下，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高精度采樣和信號(hào)的實(shí)時(shí)重構(gòu)。依據(jù)信號(hào)處理的基本理論，對(duì)于M個(gè)通道的采樣系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)要求每個(gè)ADC轉(zhuǎn)換芯片的最低無(wú)失真采樣頻率是采用單個(gè)ADC轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行采樣的1/M，隨著對(duì)ADC采樣速率要求的大幅度降低，使信號(hào)帶寬與采樣速率之間的矛盾得到了很大的改善。實(shí)際使用過(guò)程中，上述多通道采樣系統(tǒng)一方面在保持ADC采樣速率不變時(shí)，可以將系統(tǒng)允許輸入的最大信號(hào)帶寬提高為單個(gè)ADC轉(zhuǎn)換芯片采樣時(shí)的M倍；另一方面，在保持系統(tǒng)允許輸入的最大信號(hào)帶寬不變時(shí)，可以采用低速率、高精度的ADC轉(zhuǎn)換芯片對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，達(dá)到以M個(gè)低速率、高精度采樣序列重構(gòu)出信號(hào)的高速高精度采樣序列的目的，解決采樣速率與采樣精度之間的矛盾。并行交替采樣技術(shù)，即前端利用多片ADC轉(zhuǎn)換芯片并行逐次采樣，后端串行多路復(fù)用，可以有效解決采樣速率與信號(hào)帶寬以及采樣速率與采樣精度之間的矛盾。但是，由于其依賴(lài)于各通道間的精確配合，相對(duì)于單通道采樣，存在更多的系統(tǒng)誤差。再加之，目前并行交替采樣技術(shù)還不夠成熟和完善，因而實(shí)際使用時(shí)，存在電路復(fù)雜、采樣誤差較大、不能對(duì)采樣誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償、采樣精度難以保證等多種缺陷和不足。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其電路設(shè)計(jì)合理、使用操作簡(jiǎn)便且使用效果好、采樣精度高，能有效解決現(xiàn)有多通道采樣系統(tǒng)存在的電路復(fù)雜、采樣誤差較大、不能對(duì)采樣誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償、采樣精度較低等問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征在于:包括多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換芯片、用于輸入多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片的采樣通道失配誤差的參數(shù)輸入單元、多個(gè)分別對(duì)多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片的采樣時(shí)間進(jìn)行控制的延時(shí)控制電路、多個(gè)分別對(duì)多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片所采樣信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換處理的數(shù)據(jù)處理單元、將多個(gè)所述數(shù)據(jù)處理單元處理后的采樣信號(hào)以數(shù)據(jù)陣列形式輸出的多路復(fù)用器、根據(jù)參數(shù)輸入單元所輸入的采樣通道失配誤差對(duì)多路復(fù)用器所輸出信號(hào)進(jìn)行誤差補(bǔ)償并以數(shù)據(jù)陣列形式輸出誤差補(bǔ)償后的采樣信號(hào)的數(shù)據(jù)處理器一、對(duì)數(shù)據(jù)處理器一所輸出的誤差補(bǔ)償后的采樣信號(hào)進(jìn)行分析并形成自適應(yīng)波束且將所形成自適應(yīng)波束中存在的所有混疊的頻譜分量取出的自適應(yīng)波束形成器和按頻率大小對(duì)所取出的所有混疊的頻譜分量進(jìn)行排列以獲得重構(gòu)后采樣信號(hào)的數(shù)據(jù)處理器二，多個(gè)所述延時(shí)控制電路分別與多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片相接，多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片分別與多個(gè)所述數(shù)據(jù)處理單元相接，多個(gè)所述數(shù)據(jù)處理單元均與多路復(fù)用器相接，所述多路復(fù)用器與數(shù)據(jù)處理器一相接，所述數(shù)據(jù)處理器一與自適應(yīng)波束形成器相接，且自適應(yīng)波束形成器與數(shù)據(jù)處理器二相接，所述參數(shù)輸入單元與數(shù)據(jù)處理器一相接。上述一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征是:還包括與數(shù)據(jù)處理器一相接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊一。上述一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征是:還包括與數(shù)據(jù)處理器二相接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊二和計(jì)時(shí)電路，多個(gè)所述延時(shí)控制電路均由數(shù)據(jù)處理器二進(jìn)行控制，且多個(gè)所述延時(shí)控制電路均與數(shù)據(jù)處理器二相接。上述一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征是:所述數(shù)據(jù)處理器一和數(shù)據(jù)處理器二均為ARM微處理器。上述一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征是:還包括分別與數(shù)據(jù)處理器二相接的參數(shù)設(shè)置單元和顯示單元。上述一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征是:所述A/D轉(zhuǎn)換芯片為芯片AD7723。上述一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征是:所述A/D轉(zhuǎn)換芯片為芯片AD9240。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1、電路設(shè)計(jì)合理、接線方便且投入成本低。2、使用操作簡(jiǎn)便且實(shí)現(xiàn)方便、使用效果好，實(shí)際使用之前，先通過(guò)參數(shù)輸入單元輸入多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換芯片的采樣通道失配誤差。實(shí)際使用時(shí)，先通過(guò)多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換芯片對(duì)需采集的寬帶信號(hào)進(jìn)行逐次采樣，且各A/D轉(zhuǎn)換芯片的采樣時(shí)間均由一個(gè)延時(shí)控制電路進(jìn)行控制；后，通過(guò)多個(gè)數(shù)據(jù)處理單元對(duì)多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換芯片所采樣信號(hào)分別進(jìn)行傅里葉變換以將所采樣信號(hào)由時(shí)域變換至頻域，再通過(guò)多路復(fù)用器將多個(gè)數(shù)據(jù)處理單元處理后的信號(hào)以數(shù)據(jù)陣列形式輸出；隨后，采用數(shù)據(jù)處理器一且根據(jù)參數(shù)輸入單元所輸入的各A/D轉(zhuǎn)換芯片的采樣通道失配誤差，對(duì)多路復(fù)用器所輸出信號(hào)中各采樣通道所對(duì)應(yīng)的采樣信號(hào)分別進(jìn)行誤差補(bǔ)償，并相應(yīng)獲得誤差補(bǔ)償后的采樣信號(hào)且該采樣信號(hào)仍以數(shù)據(jù)陣列形式輸出；然后，通過(guò)自適應(yīng)波束形成器對(duì)誤差補(bǔ)償后的采樣信號(hào)進(jìn)行分析并形成自適應(yīng)波束，且通過(guò)自適應(yīng)波束形成器取出所形成自適應(yīng)波束中存在的所有混疊的頻譜分量；最后，通過(guò)數(shù)據(jù)處理器二對(duì)所取出的所有混疊的頻譜分量進(jìn)行重新排列后便獲得重構(gòu)后的采樣信號(hào)，這樣重構(gòu)后采樣信號(hào)的采樣精度得到大幅度提高。同時(shí)，實(shí)際使用時(shí)，本實(shí)用新型無(wú)需采樣間隔均勻，且系統(tǒng)誤差大幅減小，采樣精度能夠得到有效保證，尤其適用于寬度信號(hào)和超寬帶信號(hào)的采樣過(guò)程。綜上所述，本實(shí)用新型電路設(shè)計(jì)合理、使用操作簡(jiǎn)便且使用效果好、采樣精度高，能有效解決現(xiàn)有多通道采樣系統(tǒng)存在的電路復(fù)雜、采樣誤差較大、不能對(duì)采樣誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償、采樣精度較低等多種缺陷和不足。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明:I一A/D轉(zhuǎn)換芯片；2—參數(shù)輸入單兀；3—延時(shí)控制電路；4一數(shù)據(jù)處理單元；5—多路復(fù)用器；6—數(shù)據(jù)處理器一； 7-自適應(yīng)波束形成器；8—數(shù)據(jù)處理器二 ；9一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊一；10—數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊二； 11 一計(jì)時(shí)電路；12—參數(shù)設(shè)置單元；13—顯示單元；14一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換芯片1、用于輸入多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片I的采樣通道失配誤差的參數(shù)輸入單元2、多個(gè)分別對(duì)多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片I的采樣時(shí)間進(jìn)行控制的延時(shí)控制電路3、多 個(gè)分別對(duì)多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片I所采樣信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換處理的數(shù)據(jù)處理單元4、將多個(gè)所述數(shù)據(jù)處理單元4處理后的采樣信號(hào)以數(shù)據(jù)陣列形式輸出的多路復(fù)用器5、根據(jù)參數(shù)輸入單元2所輸入的采樣通道失配誤差對(duì)多路復(fù)用器5所輸出信號(hào)進(jìn)行誤差補(bǔ)償并以數(shù)據(jù)陣列形式輸出誤差補(bǔ)償后的采樣信號(hào)的數(shù)據(jù)處理器一
6、對(duì)數(shù)據(jù)處理器一 6所輸出的誤差補(bǔ)償后的采樣信號(hào)進(jìn)行分析并形成自適應(yīng)波束且將所形成自適應(yīng)波束中存在的所有混疊的頻譜分量取出的自適應(yīng)波束形成器7和按頻率大小對(duì)所取出的所有混疊的頻譜分量進(jìn)行排列以獲得重構(gòu)后采樣信號(hào)的數(shù)據(jù)處理器二 8，多個(gè)所述延時(shí)控制電路3分別與多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片I相接，多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片I分別與多個(gè)所述數(shù)據(jù)處理單元4相接，多個(gè)所述數(shù)據(jù)處理單元4均與多路復(fù)用器5相接，所述多路復(fù)用器5與數(shù)據(jù)處理器一 6相接，所述數(shù)據(jù)處理器一 6與自適應(yīng)波束形成器7相接，且自適應(yīng)波束形成器7與數(shù)據(jù)處理器二 8相接，所述參數(shù)輸入單元2與數(shù)據(jù)處理器一 6相接。本實(shí)施例中，本實(shí)用新型還包括與數(shù)據(jù)處理器一 6相接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊一 9。實(shí)際使用過(guò)程中，通過(guò)參數(shù)輸入單元2輸入各A/D轉(zhuǎn)換芯片I的采樣通道失配誤差時(shí)，所輸入的采樣通道失配誤差包括偏置誤差、時(shí)間誤差和增益誤差，通過(guò)數(shù)據(jù)處理器一6可以對(duì)多路復(fù)用器5所輸出信號(hào)的偏置、時(shí)間和增益誤差分別進(jìn)行補(bǔ)償。另外，實(shí)際操作過(guò)程中，也可以在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊一9內(nèi)預(yù)先存儲(chǔ)有多組適宜不同信號(hào)并行交替采樣系統(tǒng)的采樣通道失配誤差，實(shí)際使用之前，只需自所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊一 9內(nèi)調(diào)取出對(duì)應(yīng)的采樣通道失配誤差即可，因而實(shí)際操作使用非常簡(jiǎn)便。本實(shí)施例中，本實(shí)用新型還包括與數(shù)據(jù)處理器二 8相接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊二 10和計(jì)時(shí)電路11，多個(gè)所述延時(shí)控制電路2均由數(shù)據(jù)處理器二 8進(jìn)行控制，且多個(gè)所述延時(shí)控制電路2均與數(shù)據(jù)處理器二 8相接。本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理器一 6和數(shù)據(jù)處理器二 8均為ARM微處理器。實(shí)際使用時(shí)，所述數(shù)據(jù)處理器一 6和數(shù)據(jù)處理器二 8還可以采用其它類(lèi)型的可編程處理器，同時(shí)所述所述數(shù)據(jù)處理器一 6和數(shù)據(jù)處理器二 8也可以直接采用PC機(jī)。[0030]同時(shí)，為操作使用方便，本實(shí)用新型還包括分別與數(shù)據(jù)處理器二 8相接的參數(shù)設(shè)置單元12和顯示單元13。本實(shí)施例中，還包括與自適應(yīng)波束形成器7相接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器14。本實(shí)施例中，所述A/D轉(zhuǎn)換芯片I為芯片AD7723。實(shí)際使用時(shí)，所述A/D轉(zhuǎn)換芯片I也可以采用芯片AD9240或者其它型號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換芯片。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征在于:包括多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換芯片(I)、用于輸入多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片(I)的采樣通道失配誤差的參數(shù)輸入單元(2)、多個(gè)分別對(duì)多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片(I)的采樣時(shí)間進(jìn)行控制的延時(shí)控制電路(3)、多個(gè)分別對(duì)多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片(I)所采樣信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換處理的數(shù)據(jù)處理單元(4)、將多個(gè)所述數(shù)據(jù)處理單元(4)處理后的采樣信號(hào)以數(shù)據(jù)陣列形式輸出的多路復(fù)用器(5)、根據(jù)參數(shù)輸入單元(2)所輸入的采樣通道失配誤差對(duì)多路復(fù)用器(5)所輸出信號(hào)進(jìn)行誤差補(bǔ)償并以數(shù)據(jù)陣列形式輸出誤差補(bǔ)償后的采樣信號(hào)的數(shù)據(jù)處理器一(6)、對(duì)數(shù)據(jù)處理器一(6)所輸出的誤差補(bǔ)償后的采樣信號(hào)進(jìn)行分析并形成自適應(yīng)波束且將所形成自適應(yīng)波束中存在的所有混疊的頻譜分量取出的自適應(yīng)波束形成器(7 )和按頻率大小對(duì)所取出的所有混疊的頻譜分量進(jìn)行排列以獲得重構(gòu)后采樣信號(hào)的數(shù)據(jù)處理器二(8)，多個(gè)所述延時(shí)控制電路(3)分別與多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片(I)相接，多個(gè)所述A/D轉(zhuǎn)換芯片(I)分別與多個(gè)所述數(shù)據(jù)處理單元(4)相接，多個(gè)所述數(shù)據(jù)處理單元(4)均與多路復(fù)用器(5)相接，所述多路復(fù)用器(5)與數(shù)據(jù)處理器一(6)相接，所述數(shù)據(jù)處理器一(6)與自適應(yīng)波束形成器(7)相接，且自適應(yīng)波束形成器(7 )與數(shù)據(jù)處理器二( 8 )相接，所述參數(shù)輸入單元(2 )與數(shù)據(jù)處理器一(6 )相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征在于:還包括與數(shù)據(jù)處理器一(6)相接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊一(9)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征在于:還包括與數(shù)據(jù)處理器二(8)相接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊二(10)和計(jì)時(shí)電路(11)，多個(gè)所述延時(shí)控制電路(3)均由數(shù)據(jù)處理器二(8)進(jìn)行控制，且多個(gè)所述延時(shí)控制電路(3)均與數(shù)據(jù)處理器二(8)相接。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理器一(6)和數(shù)據(jù)處理器二(8)均為ARM微處理器。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征在于:還包括分別與數(shù)據(jù)處理器二(8)相接的參數(shù)設(shè)置單元(12)和顯示單元(13)。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換芯片(I)為芯片AD7723。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，其特征在于:所述A/D轉(zhuǎn)換芯片(I)為芯片AD9240。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種采樣誤差自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男盘?hào)并行交替采樣系統(tǒng)，包括多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換芯片、用于輸入多個(gè)A/D轉(zhuǎn)換芯片的采樣通道失配誤差的參數(shù)輸入單元、多個(gè)延時(shí)控制電路、多個(gè)數(shù)據(jù)處理單元、多路復(fù)用器、根據(jù)參數(shù)輸入單元所輸入的采樣通道失配誤差對(duì)多路復(fù)用器所輸出信號(hào)進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)處理器一、對(duì)數(shù)據(jù)處理器一所輸出信號(hào)進(jìn)行分析并形成自適應(yīng)波束且取出自適應(yīng)波束中所有混疊的頻譜分量的自適應(yīng)波束形成器和用于獲得重構(gòu)后采樣信號(hào)的數(shù)據(jù)處理器二。本實(shí)用新型電路設(shè)計(jì)合理、使用操作簡(jiǎn)便且使用效果好、采樣精度高，能解決現(xiàn)有多通道采樣系統(tǒng)存在的電路復(fù)雜、采樣誤差較大、不能對(duì)采樣誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償、采樣精度較低等問(wèn)題。
文檔編號(hào)H03M1/10GK203071911SQ20132006681
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者馬侖, 王元慶, 謝娟, 茹鋒 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)