高速非均匀采样信号的重构方法

恢复， 严重降低系统 的无杂散 动态范 围和信 噪 比。为 了提升非均匀采样信号重 构 的实 时性 ， 降低 算法 的复
杂程度 ， 结合 实验室现有 的双通道并行采样硬件平 台， 讨论 了一种实用的迭代重构 信号算 法 ， 以降低实 际运
算量。
进行信号重构 ， 恢复理想均匀时间间隔的采样序列 。 设系统输入 的周期带限信号 为 （） 非均匀 采样 ｔ， 时间序列为 ｛ ｝采 样长度 为 Ⅳ， ｔ ， 则经过非 均匀采 样 以
ｆｒ ｌｏｉ ｍ （ Ｆ ＇ ｎ ｎｅｓ Ｆｒ ｈ ｍｅｂ ｓ ｒ ｒ ｅｗ ｅ ｈ ｎ ｅｓ ｅｃｒ ｃｅ ａ—ｍｅ ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｅ ｆ ｓｈ ａｉｉｔ ｏ ｏ ຫໍສະໝຸດ Baiduｇｒｈ Ｆ Ｉ ｍ ｔ ）ａ ｄｉｖｒ Ｆ ，ｔｅｔ ａｅｅｒ ｔｅｎｃａ ｎｌ ａ ｏｒ ｔｄｉ ｒｌ ｔ ．Ｔ ｅｅｐｒ ｎ ｒ ｅ ｅｆ ｓ ｌｙ ｆ ｅ ｉ ｏｂ ｒ ｅ ｎｅ ｉ ｉ ｖｉ ｔ ｅ ｂ ｉ ｉ
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过 分析信 号的频 谱特 征 ， 出 了一 种实 时 ｆ较 高 的双通道 并行采 样 重构 算法 ； 采用 Ｆ ｒ 法 及反 傅 里叶 变换 对 通 道 时基 误差 进行 提 生 并 Ｆ算 了实 时校 正 。实 验结果 验证 了该算 法 的可行性 。 关键 词 ：数 据采 集 并 行交 替采样 波形 重构 非 均匀采 样 傅 里 叶变换
中图分类 号 ：Ｔ ３ ２ Ｐ ０
文 献标志码 ：Ａ
Ａｂ ｔａｃ ： Ｉ ａａｌｌｔ —ｎｅ ｌａ ｅ ａ ｌ ｇ。ｔ ｅｔ ａ ｅｄ ｖａｉｎｂ ｔ ｅ ｈ ｎ ｅｓｌａ ｓｔｅｉｈ ｍｏ ｅ ｏ ａ ｌｎ ｓｒ ｔ ｎ ｐ ｒ ｌ ｉ ｅ ｍｅ ｉｔｒｅ ｖ ｄ ｓｍｐｉ ｎ ｈ ｉ ｂ ｓ ｅ ｉｔ ｅｗｅ ｎ ｃ ａ ｎ ｌ ｅ ｄ ｈ ｎ ｏ ｇ ｎｅｕｓｓ ｍｐｉｇ，ａ ｘｓｉｇｍｅｈ ｍｅ ｏ ｎｄｅ ｉｔｎ ｔ一 ０ ｆｓｇ ａ ｅ ｏ ｓｒ ｃｉｎ ｆａｕｅ ａｇ ｒｏ ｅａｉｎ ｖ ｌｍｅａ ｄ ｍａ ｅ ａ ｌｎ ｅ ｏｍａ ｃ ｅ ｒ ｄ ｄ．Ｔ ｒｕ ｈ ａ ａｙ ｉｇｔｅｆｅ ｕ ｎ ｙ ｓｅ ｔｕ ｄ ｏ ｉｎ ｒ ｃ ｎ ｔｕ ｔｏ ｅ ｔｒ ｓｌｒ ｅ ｐ ｒｔ ｏｕ ｎ ｋ ｓｓ ｍｐｉｇｐ ｒ ｒ ｎ ｅｄ ｇａ ｅ ｌ ｏ ｆ ｈ ｏ ｇ ｎ ｌｚｎ ｈ ｒｑ ｅ ｃ ｐ ｃｒｍ ｏ ｉｎ ，ｔｅ ｄ ａ— ｈ ｎ ｅ ａａｌｌｓ ｍｐ ｉｇｒ ｃ ｎ ｔ ｔ ｎ ａｇ ｒｔｍ ｔ ｅｔｒｒ ａ—ｉ ｅｆｒ ａ ｃ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ｆｓｇ ａ ｌ ｈ ｕ ｌｃ ａ ｎ ｌｐ ｒ ｌ ａ ｌｎ ｅ ｏ ｓｒ ｉ ｌｏ ｈ ｗｉ ｂ ｔｅ ｅ ｌｔｍｅ ｐ ｒｏ ｅ ｕｃ ｏ ｉ ｈ ｍ ｎ ｅ ｉ ｒｐ ｓｄ． Ｂ ｓｎ ａｔＦ ｕ ｅ ｒｎ — ｙ ｕ ｉｇ ｆｓ ｏ ｒ ｒｔａ ｓ ｉ
曾 浩 馐 再昔 叶 冗 互厚
（ ７科技 大学 自动化 工程 学院 ， 川 成都 电－ － 四 ６１３ ） １ ７ １
摘
要 ：并 行交 替采样 中通 道间 的时基 偏差 易导致 采样 非均匀 ， 现有 的信 号 重构 方 法运 算 量较 大 ， 易使 采 集性 能 迅速 下 降 。通 且 容
０ 引言
高速模数转换 技 术 （ Ｄ ） 限制 我 国高 速数 据 ＡＣ是
采集技术研发的主要 因素。在现有 条件下 ， 采用并行 交替采样 （ｉｅｉ ｅｌ ｖｄ 结构 仍是迅 速提高 系统 实 ｔ ．ｔ ｅ ｅ ） ｍ ｎｒａ 时采样 率的重要途径 ” 。 并行通道 之 间采 样 时钟 的相位偏 差 （ 时基偏 差 ）
１１ 非均 匀信 号 的 数 字 谱 特 征 ．
易引起 采样 时间 的非均 匀 一 使得 获取 的信 号杂散 ， 度较高 ， 产生寄生谱峰 ， 致采样 波形非 线性失 真 ， 导 从
而使得输入信号被多通道交替系统采样后难 以无失真
由于实际的并 行采 集 系统采 样 时钟 无法 严 格一 致， 导致 实际采样是非 均匀 的 ， 因此 ， 要对采样 结果 需
后 的离 散 序 列 为 ：
１ 信 号重构 方法
信号重构就是将有限样点采样得到 的数据样本值 按照一定 的法则进行计算 ， 从而确定原始信号在其理想 时间点上 的值的方法。采用这 种方法在实际采样点之
间经过计算法则运算得到的样值点能够获取信号 的全
貌 。众多学者对并行采样 的时间非 均匀误差校正和 波 形重构技术进 行了研 究 ， 常见 的算法有 多项 式法 、 带
限内插法 等。由于运算量过大 ， 多项式法不适用于高 速实时仪器中； 带限内插法在系统出现频谱泄漏的情况 下将导致重建 系统 出现较大 误差 ， 同时 ， 由于采用截止 频率为Ｅ － ， ］ 的低通滤波器 ， 造成系统带宽迅 速下降， 这很大程度上影响 了系统性能 。
高速非均 匀采样信号的重构方法 曾 浩 ， 等
高速 非均 匀采样信 号的重构方法
Ｒ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｎ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｈ ｓ ｅ ｄ Ｉ ｈ ｍ ｏ ｅ ｅ ｕ ａ ｐ ｉｇ Ｓｉｎ ｌ ｅ Ｏ ｓｒｃｉ Ｏ ｔ ｏ ｆ Ｈｉ — ｐ ｅ ｏ ｇ ｎ ｇ ｎ ｏ ｓ Ｓ ｍ ｌ ｇ ａｓ ｎ