[发明专利]一种数字示波器带宽增强方法

摘要

本发明公开了一种数字示波器带宽增强方法，通过实际频率响应函数、选取的目标频率响应函数计算出数字带宽增强滤波器的期望频率响应函数。根据期望频率响应函数获得FIR数字滤波器初始系数，然后得到FIR滤波器频率响应函数，并计算性能函数，如果在通带[0，ωc]内，性能函数大于设定的最小值，则对性能函数求偏导，重新计算FIR滤波器的系数、频率响应函数以及误差函数、性能函数并判断，直到性能函数J小于设定的最小值Jmin，用得到的第i次迭代获取的FIR滤波器的系数h(i)(n)构造FIR滤波器作为数字带宽增强滤波器，这样用一个FIR滤波器就实现了现有技术的数字带宽增强滤波器的功能，结构比较简单。

主权项

一种数字示波器带宽增强方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、对数字示波器各个条件下的通道响应进行测试，获得实际通道频率响应函数Ht(ejω)；(2)、根据实际测试需要，选取合适的通道频率响应函数作为目标频率响应函数Hr(ejω)；(3)、根据实际通道频率响应函数Ht(ejω)、目标频率响应函数Hr(ejω)获得数字带宽增强滤波器的期望频率响应函数Hd(ejω)： H d ( e jω ) = H r ( e jω ) H t ( e jω ) - - - ( 1 ) (4)、数字带宽增强滤波器用有限长单位冲激响应(FIR)数字滤波器来实现，对期望频率响应函数Hd(ejω)进行等间隔频率抽样，对将其离散化为Hd(k)，其中k＝1，2，…，N，N为FIR数字滤波器的阶数；用频域的N个抽样值Hd(k)确定FIR数字滤波器初始系数h(0)(n)：h(0)(n)＝IFFT{Hd(k)}                     (2)其中，IFFT{}为反傅里叶变换；(5)、然后对FIR数字滤波器初始系数h(0)(n)进行频谱分析，得到FIR滤波器频率响应函数H(ejω)，然后，计算误差函数E(ω)：E(ω)＝||Hd(ω)|‑|H(ω)||+|θd(ω)‑θ(ω)|(3)其中，|Hd(ω)|、|H(ω)|分别表示期望频率响应函数Hd(ejω)、FIR滤波器频率响应函数H(ejω)的幅度函数，θd(ω)、θ(ω)分别表示期望频率响应函数Hd(ejω)、FIR滤波器频率响应函数H(ejω)的相位函数；(6)、计算性能函数J： J = max ω ∈ [ 0 , ω c ] { | E ( ω ) | } - - - ( 4 ) 性能函数J表示在通带[0，ωc]内，误差函数E(ω)的最大绝对值；(7)、判断性能函数J，如果性能函数J大于设定的最小值Jmin，则进行以下运算： ∂ J ∂ h ( n ) = ∂ ∂ h ( n ) max ω ∈ [ 0 , ω c ] { | E ( ω ) | } = 0 - - - ( 5 ) 重新计算FIR滤波器的系数h(i)(n)，并计算FIR滤波器频率响应函数H(ejω)和误差函数E(ω)，返回步骤(6)，其中i表示迭代次数；如果性能函数J小于设定的最小值Jmin，即此时误差函数的最大值满足设计要求，用得到的第i次迭代获取的FIR滤波器的系数h(i)(n)构造FIR滤波器作为数字带宽增强滤波器。