[实用新型]一种基于延时控制的等效采样电路

说明书

一种基于延时控制的等效采样电路，通过接收天线接收雷达电路的周期回波信号，FPGA控制电路通过内部锁相环倍频产生10MHz方波信号，时钟经过延时电路对每个周期的时钟方波产生100皮秒的信号延时，再经过采样脉冲产生电路产生一个周期为100.1ns的采样脉冲。采样脉冲主要用来控制采样保持电路的采样与保持，由于脉冲信号和回波信号的频率不同，经过1000个采样脉冲，整个电路最终完成一次完整回波信号的采样。根据上述方案设计的一种基于延时控制的等效采样电路，采样输出波形与原始信号包络基本类似，同时频率降低了1000倍。这种等效采样电路可实现利用低速A/D对高速信号的数据采集，大大降低了整个电路设计的成本。

技术领域

本实用新型涉及电子领域，具体涉及一种基于延时控制的等效采样电路。

背景技术

近年来，超宽带探地雷达作为一种无损检测技术被应用于交通设施的结构检测，其工作频率范围为1MHz-1GHz。探地雷达利用发射天线发射极窄的探测脉冲，经过数据采集系统，将回波中包含的有效信息提取出来，从而推断出地下的介质结构。由于电磁波在地下介质传播过程中，其电磁场强度、传播路径与波形信息将随着介质的差异而发生变化，根据接收到回波的往返时间，相位与幅度信息，就可以推断出地下介质的性质与物理结构。探地雷达不仅可以定位出地下目标的位置与构造信息，还可以通过数字信号处理技术对波形数据进行成像处理，方便使用者进行合理的判断。目前广泛应用在石油矿产资源勘探，考古，无损检测，地下管线探测以及灾害地质调查等领域。

超宽带探地雷达由于采用随机等效采样技术，可以实现很高的等效采样率，频谱信息更加丰富，可获得更高的探测精度，从而实现对地下目标的成像处理，因此成为最近几年来国内外透视成像技术研究的新方向。国外探地雷达产品价格比较昂贵，国内探地雷达设备主要依靠进口，使用成本极高，因此必须自主研发出低成本高性能的探地雷达产品。在整个探地雷达系统中，数据采集系统是核心关键，不仅担任了捕获雷达回波信号的重要任务，还起了承上启下的数据通信作用。数据采集系统不仅要控制脉冲源将探测脉冲通过发射天线发射出去，还要控制接收机对雷达回波信号的调理，以满足模数转换器的动态范围。然后将量化后的波形数据与监控数据传输至地面上位机，进行后期的成像处理。因此，设计并实现高速度，高分辨率，高精度的探地雷达数据采集系统至关重要。

国内研究的探地雷达数据采集系统一般采用实时采样技术，采样率最高为2.5GSPS，受模数转换器实时采样率的限制，频谱信息会有所损失，限制了探地雷达的性能。超宽带探地雷达技术是近几年探地雷达技术研究的热点，采用等效采样的方式实现对回波信号的捕获，从而提取出丰富的频谱信息，完成对目标的高精度探测。其中，基于顺序等效取样技术的探地雷达采样率已经可以达到10GSPS，但是受延迟器件精度影响，一般要求条件比较苛刻，实用价值不高。

综上所述，在高速数据采集系统的研究方面国内外研究学者、公司做了大量的工作，但是在高速数据采集技术方面国内与国外的差具还很大。国内的高速采样技术不成熟且采集系统的可行性不高。而国外的高速数据采集技术可行性高但是操作复杂、价格昂贵。所以，设计出一款简单的高速数据采样系统具体较大的意义。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种采样率效率高、体积小、成本低廉的一种基于延时控制的等效采样电路。

一种基于延时控制的等效采样电路，置于雷达系统中，包括FPGA控制电路、延时电路、采样脉冲产生电路和采样保持电路，其特征在于：

所述FPGA控制电路、延时电路、采样脉冲产生电路和采样保持电路依次连接，所述延时电路和采样脉冲产生电路均连接电源电路，所述延时电路接收时钟输入，所述采样保持电路包括信号输入和信号输出；

其中，通过接收天线接收雷达系统的周期回波信号为信号输入，FPGA控制电路通过内部锁相环倍频产生10MHz方波信号，时钟经过延时电路对每个周期的时钟方波产生100皮秒的信号延时，经过采样脉冲产生电路产生一个周期为100.1ns的采样脉冲主要用来控制采样保持电路的工作状态。