數字示波器在高頻信號采集中的應用
2012-08-12
1 高頻信號的采集
當要對一個高頻信號(比如高達100MHz的雷達波形)進行采集和處理的時候。通常會設計一個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轉換部分等，這種電路的要求非常高，要求邊采集邊存儲，電路速度高，而且要考慮各種輻射干擾等，同時，目前市場上成品價格很難承受。并且根據采樣定理，一個最高頻率為／的連續信號，完全可以用時間上相隔了＝1／2f的一系列離散采樣值來表示。所以采樣頻率F應等于或大于被采樣信號的最高頻率f的2倍，即F≥2f。考慮到實際恢復波形的低通濾波器不可能具有完全理想的特性，為了正確恢復信號，通常取9＝(2．5-5)f或更高。當采樣的信號高達100MHz時，就應該達到500MHz的采樣率。
2 示波器與計算機的通信
Tektronix公司的TDS系列數字實時示波器早已經在各處得到廣泛應用，并且其配套的擴展模塊TDS2CM和TDS2MM模塊具有與外部設備雙向通訊的功能，可直接與打印機、微機連接，使波形的存儲打印等工作變得十分方便。其中TDS220數字示波器擁有100MHZ的帶寬，以10 倍的掃描方式，達到1GS/s的采樣率。當配套的TDS2CM模塊采用RS232電纜用串口通信與計算機連接后，利用相應軟件(如Matlab等）可以對示波器的數據、波形直接進行讀取、處理。
因此可以采用數字示波器與PC機間的通訊，在數字信號處理方面，此時數字示波器相當于一個高速信號采集器，他把數據傳輸到計算機中，配合Matlab，能實現對高頻信號的采集與處理，而且與一般意義上的硬件處理器相比沒有了A/D和D/A轉換過程，是處理的精度和速度都有了明顯的提高，而且價格上示波器配套模塊TDSCM2模塊也比相應功能的硬件處理器便宜不少。
3 優缺點
數字示波器與PC機的通訊不僅具有一般臺式數字存儲示波器的功能，而且充分發揮了計算機強大的功能和軟件設計的靈活性，他具有4個顯著特征：
(1)采用編程語言Matlab和面向對象編程技術，軟件開發效率高，可操作性和可維護性好；
(2)為數字存儲示波器增加了頻域分析功能；
(3)充分利用了計算機的存儲與外設連接的能力，測量結果和波形可直接打印輸出或通過網絡共享；
(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，計算機以及RS232的連接，沒有單個硬件電路簡單明了，是其不足之處。
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