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數(shù)字示波器在高頻信號(hào)采集中的應(yīng)用
2012-08-12
1 高頻信號(hào)的采集
當(dāng)要對一個(gè)高頻信號(hào)(比如高達(dá)100MHz的雷達(dá)波形)進(jìn)行采集和處理的時(shí)候。通常會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)高速或者超高速硬件采集電路，包括放大部分、濾波部分；A／D和D／A轉(zhuǎn)換部分等，這種電路的要求非常高，要求邊采集邊存儲(chǔ)，電路速度高，而且要考慮各種輻射干擾等，同時(shí)，目前市場上成品價(jià)格很難承受。并且根據(jù)采樣定理，一個(gè)最高頻率為／的連續(xù)信號(hào)，完全可以用時(shí)間上相隔了＝1／2f的一系列離散采樣值來表示。所以采樣頻率F應(yīng)等于或大于被采樣信號(hào)的最高頻率f的2倍，即F≥2f。考慮到實(shí)際恢復(fù)波形的低通濾波器不可能具有完全理想的特性，為了正確恢復(fù)信號(hào)，通常取9＝(2．5-5)f或更高。當(dāng)采樣的信號(hào)高達(dá)100MHz時(shí)，就應(yīng)該達(dá)到500MHz的采樣率。
2 示波器與計(jì)算機(jī)的通信
Tektronix公司的TDS系列數(shù)字實(shí)時(shí)示波器早已經(jīng)在各處得到廣泛應(yīng)用，并且其配套的擴(kuò)展模塊TDS2CM和TDS2MM模塊具有與外部設(shè)備雙向通訊的功能，可直接與打印機(jī)、微機(jī)連接，使波形的存儲(chǔ)打印等工作變得十分方便。其中TDS220數(shù)字示波器擁有100MHZ的帶寬，以10 倍的掃描方式，達(dá)到1GS/s的采樣率。當(dāng)配套的TDS2CM模塊采用RS232電纜用串口通信與計(jì)算機(jī)連接后，利用相應(yīng)軟件(如Matlab等）可以對示波器的數(shù)據(jù)、波形直接進(jìn)行讀取、處理。
因此可以采用數(shù)字示波器與PC機(jī)間的通訊，在數(shù)字信號(hào)處理方面，此時(shí)數(shù)字示波器相當(dāng)于一個(gè)高速信號(hào)采集器，他把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，配合Matlab，能實(shí)現(xiàn)對高頻信號(hào)的采集與處理，而且與一般意義上的硬件處理器相比沒有了A/D和D/A轉(zhuǎn)換過程，是處理的精度和速度都有了明顯的提高，而且價(jià)格上示波器配套模塊TDSCM2模塊也比相應(yīng)功能的硬件處理器便宜不少。
3 優(yōu)缺點(diǎn)
數(shù)字示波器與PC機(jī)的通訊不僅具有一般臺(tái)式數(shù)字存儲(chǔ)示波器的功能，而且充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的功能和軟件設(shè)計(jì)的靈活性，他具有4個(gè)顯著特征：
(1)采用編程語言Matlab和面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，軟件開發(fā)效率高，可操作性和可維護(hù)性好；
(2)為數(shù)字存儲(chǔ)示波器增加了頻域分析功能；
(3)充分利用了計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)與外設(shè)連接的能力，測量結(jié)果和波形可直接打印輸出或通過網(wǎng)絡(luò)共享；
(4)在相同硬件條件下，可以通過修改或增加軟件模塊，形成新的儀器功能。
由于要用到示波器，計(jì)算機(jī)以及RS232的連接，沒有單個(gè)硬件電路簡單明了，是其不足之處。
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