[发明专利]一种基于等时间间隔等效取样的波形恢复数据处理方法

说明书

本发明属于波形恢复数据处理技术领域，具体涉及一种基于等时间间隔等效取样的波形恢复数据处理方法，包括下列步骤：S1、采用等时间间隔脉冲信号对超高频信号进行等效取样；S2、在频域内逐次逼近超高频信号的幅值最大值所对应的频率值；S3、通过欠取样时域波形和频率值的确定，重建原始信号。所述S1中对超高频信号进行取样的方法为：采用三个相邻采样频率对被测超高频信号分别进行取样，得到采样值。本发明采用三个相邻采样频率对被测信号进行取样，可克服被测信号含有整倍频采样率成分时的漏频问题，同时也可以基于三个不同取样率的取样信号进行频谱信号的频率计算。本发明用于波形的恢复及数据处理。

技术领域

本发明属于波形恢复数据处理技术领域，具体涉及一种基于等时间间隔等效取样的波形恢复数据处理方法。

背景技术

随着5G通信技术的发展，以及雷达、信息对抗等高速、超宽带信号的广泛使用，对这些信号的取样、波形恢复、频谱分析等对科学仪器提出了更高的要求。

取样示波器是基于等效采样的原理，可将超高频的宽带信号转换为中高频信号，通过数据处理方式实现超高频信号波形重现和分析的通用仪器。取样器作为取样示波器的核心部件，由其将超宽带信号变频为中高频信号进行后续处理。取样器主要采用等效取样的方式实现超宽带信号的取样，目前常用的取样方式主要有：差频式取样、顺序式取样、随机式取样等。

差频式取样只适用于频率相近或近似为整数倍的两个信号，它的取样方式就是频闪效应过程。由于其对脉冲信号观测不方便，这种方法已经不再采用；随机等效取样不仅需要记录取样值，而且需要精确测量时间值，数据量大，且处理难度大，目前使用较少；顺序等效取样符合人的逻辑思维，但每次采样都需要增加一个微小的时间延时。目前基于斜波法产生微小延时，尤其是ps级的延时较难实现；且目前通过可编程延时芯片不能实现10ps级以下的精确延时。

针对目前雷达、信息对抗、核试验、通信等信号的带宽已经达到50GHz以上、要求信号的取样周期小于10ps，以及目前取样示波器的取样方法很难满足取样要求的现状，因此，有必要研究新的取样方法以及相应的数据处理方法。

发明内容

针对上述差频式取样适用范围小、随机等效取样处理难度大、顺序式取样ps级的延时较难实现的技术问题，本发明提供了一种适用范围广、处理难度小、精度高的基于等时间间隔等效取样的波形恢复数据处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于等时间间隔等效取样的波形恢复数据处理方法，包括下列步骤：

S1、采用等时间间隔脉冲信号对超高频信号进行等效取样；

S2、在频域内逐次逼近超高频信号的幅值最大值所对应的频率值；

S3、通过欠取样时域波形和频率值的确定，重建原始信号。

所述S1中采用50GHz的取样器对超高频信号进行取样，所述脉冲信号的取样率为500kHz，所述脉冲信号的周期为2us，所述脉冲信号的脉冲宽度小于10ps。所述S1中对超高频信号进行取样的方法为：采用三个相邻采样频率对被测超高频信号分别进行取样，得到三组采样值。

三个相邻采样频率分别为500kHz的等效取样脉冲信号、500kHz+1Hz的正偏差信号、500kHz-1Hz的负偏差信号。

所述S3中欠取样时域波形的恢复和频率的确定方法为：包括下列步骤：

S3.1、利用三个相邻采样频率以及三个相邻采样频率的逼近频率，计算被测信号频域的偏移次数和剩余频率，分别基于三个采样频率f_si和三个相邻采样频率的逼近频率f_xi建立剩余频率矩阵，剩余频率矩阵估计为：