[发明专利]一种大动态范围信号采集装置

说明书

本发明公开了一种大动态范围信号采集装置，在高速ADC动态范围有限的情况下，通过多个通道对同一信号进行不同增益的放大，并由多个ADC对信号进行同步采样，然后在多路采样数据中，按帧选取不失真且放大倍数最大的数据帧进行还原和拼合(重建)来提高信号采集的动态范围以及采样实时性，达到对高速大动态信号的采集，这样，在兼顾系统采样率和动态范围的同时，极大的减小采集系统规模与ADC数量。

技术领域

本发明属于信号采集技术领域，更为具体地讲，涉及一种大动态范围信号采集装置。

背景技术

近年来，在广泛的技术领域内，现代电子信号呈现出复杂化、多样性的特征，尤其是信号的频率范围不断拓宽，信号的瞬时性、复杂度不断增加，非平稳特性迅速增长。在科学研究和重大工程中经常测试诸多动态范围大、带宽高、波形特征丰富的电子信号，例如，为了评估大型爆轰试验的效果，必须对预定球面空间中持续时间极短、带宽极宽的瞬态信号进行精密的测量分析；再如，雷达等电子系统中，偶发的干扰往往是故障和失效的深层次原因。

实时大动态范围捕获是获取这些信号重要信息的前提，提高采集系统的采样率和动态范围是实现宽带复杂信号实时捕获的关键。然而，受集成电路制造工艺的限制，信号采集核心器件模数转换器(ADC)的分辨率和采样率始终是一对相互矛盾的指标，ADC难以同时达到较高的采样率和较大的动态范围，这是宽带时域分析技术在电子测量仪器中应用的一个主要瓶颈。

在商用芯片受限的背景下，提高采集系统采样率和动态范围(分辨率)的有效途径是从系统级设计入手。在现有的提升采集系统分辨率或动态范围的方法中，分级比较法(∑-△)、阶梯叠加法、过采样取平均法、加扰采样平均法、频谱感知滤波法等方法能够提高系统的有效分辨率，但是这些方法牺牲了采集系统的采样率。尽管多ADC分级放大并行采样法、多ADC并行采样求和法等同时兼顾了采样率和分辨率，但采集系统的电路规模与使用ADC的数量会呈指数增加。

发明内容

本发明的目的在于针对现有ADC无法兼顾采样率和分辨率以及并行采集的不足，从系统级进行创新，提出一种大动态范围信号采集装置，在兼顾系统采样率和动态范围的同时，极大的减小采集系统规模与ADC数量。

为实现上述发明目的，本发明大动态范围信号采集装置，其特征在于，包括：

一个功分电路，用于将待采集的输入信号分成相同的多路信号；

多路采集通道，每路采集通道由包括信号调理电路、限幅电路以及ADC，功分电路输出的多路信号分别输入到多路采集通道，经过信号调理电路调理、限幅电路限幅，ADC同步采样后得到多路采样数据；其中，信号调理电路的放大倍数α1<α2<,...,<αn，n为采集通道的路数；限幅电路使得信号调理电路调理后的信号限定在ADC输入范围内；

数据重建模块，多路采样数据存储至各自的数据缓存中，按帧判断各路采集数据，选取不失真且对应通道放大倍数最大的一路采样数据进行还原即除以对应的放大倍数，将选取的各帧采样数据进行拼合，(重建)得到完整的、高动态范围的采集结果。

本发明的目的是这样实现的。

本发明大动态范围信号采集装置，在高速ADC动态范围有限的情况下，通过多个通道对同一信号进行不同增益的放大，并由多个ADC对信号进行同步采样，然后在多路采样数据中，按帧选取不失真且放大倍数最大的数据帧进行还原和拼合(重建)来提高信号采集的动态范围以及采样实时性，达到对高速大动态信号的采集，这样，在兼顾系统采样率和动态范围的同时，极大的减小采集系统规模与ADC数量。

附图说明

图1是本发明大动态范围信号采集装置一种具体实施方式原理框图；