現不同的測量方式，應用于不同場合。
【附圖說明】
[0041]圖1是本發明等效采樣系統原理圖；
[0042]圖2是信號產生模塊原理圖；
[0043]圖3是順序等效采樣原理圖；
[0044]圖4是偽隨機等效采樣數據排列組合原理圖。
【具體實施方式】
[0045]本發明用于實現等效高采樣率，該等效采樣方法可以廣泛應用在各類型雷達中，例如采用周期性脈沖信號作為測量載體的穿墻雷達、防撞雷達等，采用周期性連續波信號作為測量載體的探地雷達、時域反射儀等。
[0046]參見圖1，該系統主要包括時鐘基準模塊U1、信號產生模塊U2、輸入輸出模塊U3、數據采集模塊U4、數據處理模塊U5、控制模塊U6、待測模塊U7。
[0047]控制模塊U6控制信號產生模塊U2的兩路輸出信號，控制數據處理模塊U5，對采樣數據進行排列，恢復出時間展寬的待采樣信號波形，根據波形推出待測模塊U7的性質。
[0048]信號產生模塊U2產生兩路頻率差很小/兩路頻率近似成倍數N關系的信號，最終兩路信號分別作為數據采集模塊U4的采樣時鐘信號、待采樣信號，當兩路信號之間的頻率差很小，采樣時鐘信號頻率小于待采樣信號頻率，通過數據處理模塊U5對數據順序排列，實現順序等效采樣，通過調整兩路信號之間的頻率差，實現不同的順序等效采樣率；當兩路信號之間的頻率有近似倍數N的關系，采樣時鐘信號頻率為待采樣信號頻率的倍數，通過數據處理模塊U5對數據進行組合排列，實現偽隨機等效采樣；在相同的等效采樣率下，偽隨機等效采樣時間是順序等效采樣所需時間的1/N。
[0049]根據恢復出的時間展寬的待采樣信號波形，推出待測模塊U7的性質。
[0050]以下結合本發明，對順序等效采樣方法和偽隨機等效采樣方法的原理及其實施作具體介紹。
[0051]信號產生模塊U2產生兩路頻率差很小的信號，最終兩路信號分別作為數據采集模塊U4的采樣時鐘信號、待采樣信號，兩路信號之間的頻率差很小，采樣時鐘信號頻率小于待采樣信號頻率。兩路信號f；lk、fdata之間的頻率差Af很小，反映到時域上，兩路信號的周期有微小時間差別At，At就是等效采樣的步進延時，其原理如圖3所示。
[0052]下面舉例說明順序等效采樣，采用lOMS/s的實時采樣率實現lOGS/s的順序等效采樣率。將采樣時鐘信號頻率設置為10MHz，fclk= 1MHz = 10000000Hz，周期T elk=lOOOOOpso要達到10GS/s的順序等效采樣率，At = 100ps，那么，對應待采樣信號的周期為 Tdata= Tclk-At = 99900ps，fdat 產 10010010Hz，Af = f data_fclk= 10010Hz。同樣以采用10MS/s的實時采樣率實現500GS/s的順序等效采樣率為例，felk= 10MHz = 10000000Hz,周期Tclk= lOOOOOpso要達到500GS/s的順序等效采樣率，At = 2ps，那么，對應待采樣信號的周期為 Tdata= Tdk-At = 99998ps，fdat 產 10000200Hz，Δ f = f data-fclk= 200Hzo通過信號產生模塊U2產生兩路信號，頻率分別為10000000Hz、10000200Hz，可以采用10MS/s的實時采樣率實現500GS/S的順序等效采樣率，因為每個待采樣信號周期99998ps只采樣一個點，所以，最終采集完成并恢復出展寬的待采樣信號波形，需要較長的總的等效采樣時間，如果采樣點為65536點，那么總的等效采樣時間為65536X99998ps ^ 6.55ms，這個量級的總的等效采樣時間是可以接受的。但是，當待采樣信號頻率為fdata= 10000Hz，對應周期為lOOus，那么，在相同的等效采樣率和采樣點的情況下，采樣時鐘信號頻率為felk =9999.9998Hz，Af = fdata-fclk= 0.0002Hz，等效采樣時間為6.55s。這時候，可以通過偽隨機等效采樣，即保證了高的等效采樣率，又降低了總的等效采樣時間。
[0053]以頻率為fdata= 10000Hz的待采樣信號為例，說明偽隨機等效采樣方法，其數據排列組合原理如圖4所示。等效采樣率為500GS/S，采樣點數65536點，對順序等效采樣來講，其對應的felk= 9999.9998Hz，總的等效采樣時間約為6.55s。假設偽隨機等效采樣率500GS/s，采樣點為65536點，如果采樣時鐘信號頻率為felk= 29999.9994Hz，和待采樣信號頻率大約有3倍關系，N = 3，那么總的等效采樣時間約為6.55s/3 = 2.18s ;如果采樣時鐘信號頻率為felk= 29999999.4Hz，和待采樣信號頻率大約有3000倍關系，N = 3000，那么總的等效采樣時間約為6.55s/3000 = 2.18ms。在偽隨機等效采樣中，N的倍數越大，總的等效采樣時間越小，相應地，其偽隨機等效采樣數據排列組合越復雜。
【主權項】
1.一種基于頻差法和DDS實現的尚米樣率等效米樣方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)產生一個高穩時鐘基準； 2)根據高穩時鐘基準產生兩路信號，對信號進行濾波、波形轉換處理；其中一路作為采樣時鐘信號，另一路經過待測模塊的反射，作為待采樣信號； 所述兩路信號的頻率按照采樣方式不同按以下方式確定: 若進行順序等效采樣，則兩路信號之間的頻率差很小且采樣時鐘信號頻率小于待采樣信號頻率； 若進行偽隨機等效采樣，則采樣時鐘信號頻率為待采樣信號頻率的近似倍數N ; 3)根據采樣時鐘信號的控制，數據采集系統對待采樣信號進行采樣，得到采樣數據； 4)若進行順序等效采樣，則對采樣數據按順序排列并輸出； 若進行偽隨機等效采樣，則對采樣數據進行排列組合并輸出。
2.根據權利要求1所述基于頻差法和DDS實現的高采樣率等效采樣方法，其特征在于: 還包括調節等效采樣率的步驟:通過調節兩路信號之間的頻率差，實現不同的等效采樣率。
3.根據權利要求1或2所述基于頻差法和DDS實現的高采樣率等效采樣方法，其特征在于: 還包括降低等效采樣時間的步驟:通過調節采樣時鐘信號頻率和待采樣信號頻率之間的N倍數關系，可以N倍降低系統的總的等效采樣時間。
4.根據權利要求3所述基于頻差法和DDS實現的高采樣率等效采樣方法，其特征在于: 還包括調節采樣起始點的步驟:通過調節相位差和延時，實現不同的起始點開始采樣。
5.一種基于頻差法和DDS實現的高采樣率等效采樣系統，其特征在于:包括時鐘基準模塊(Ul)、信號產生模塊(U2)、輸入輸出模塊(U3)、數據采集模塊(U4)、數據處理模塊(U5)和控制模塊(U6)； 所述時鐘基準模塊(Ul)產生一個高穩時鐘基準，并送入信號產生模塊(U2); 所述信號產生模塊(U2)根據高穩時鐘基準產生兩路信號，并對信號進行濾波、波形轉換等處理，其中一路信號送入數據采集模塊(U4)作為采樣時鐘信號，另一路信號經過輸入輸出模塊(U3)送入待測模塊(U7)，其信號反射部分經過輸入輸出模塊(U3)作為數據采集模塊(U4)的待采樣信號； 所述控制模塊(U6)控制信號產生模塊(U2)的輸出信號，控制數據處理模塊(U5)對采樣數據進行排列組合； 所述數據處理模塊(U5)對數據采集模塊(U4)輸出的采樣數據進行排列組合，恢復出時間展寬的待采樣信號波形。
6.根據權利要求5所述的基于頻差法和DDS實現的高采樣率等效采樣系統，其特征在于:所述信號產生模塊(U2)包括帶有雙通道輸出、高頻率控制字、高相位控制字、高分辨率DAC的DDS芯片，或者是兩片單道輸出、高頻率控制字、高相位控制字、高分辨率DAC的DDS芯片；所述控制模塊(U6)通過信號產生模塊(U2)調節兩路信號之間的頻率差、相位差和延時參數。
【專利摘要】一種等效采樣方法和系統，該方法基于頻差法原理，在同一頻率基準上產生的兩路信號，經過處理，一路作為采樣時鐘信號，一路作為待采樣信號。可以使兩路信號頻率差很小，每個待采樣信號周期進行一次采樣，通過多次順序采樣，獲得完整的、時間展寬的待采樣信號波形，實現順序等效采樣；還可以使兩個信號頻率有倍數關系，每個待采樣信號周期進行多次采樣，再對采樣數據進行排列組合，恢復出時間展寬的待采樣信號波形，在實現偽隨機等效采樣的同時，降低等效采樣時間。本發明可以廣泛應用在采用周期性脈沖信號作為測量載體的穿墻雷達、防撞雷達等，采用周期性連續波信號作為測量載體的探地雷達、時域反射儀等。
【IPC分類】H03K19-0185
【公開號】CN104734692
【申請號】CN201510043845
【發明人】李海濤, 阮林波, 田耕, 田曉霞, 張雁霞, 渠紅光, 李顯寶, 王晶
【申請人】西北核技術研究所
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月28日