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电子发烧友网>电子资料下载>DSP>DSP滤波器用于扩展数字化仪器的性能实例解析

DSP滤波器用于扩展数字化仪器的性能实例解析

2017-10-31 | rar | 0.2 MB | 次下载 | 1积分

资料介绍

 DSP在数字化测量系统中有多种功能获得广泛采用,它们可改善有限取样率引起的频率响应、相位响应、噪声性能、带宽扩展等指标。数字化测量系统(如数字化仪、数字示波器)的DSP配置如图1所示,DSP对A/D转换后的模拟信号数据流进行数字处理,最常用的功能有快速傅立叶变换(FFT)、数字调制、
  DSP滤波器用于扩展数字化仪器的性能实例解析
  波形重建
  数字示滤器受A/D转换器取样率的限制,波形的取样点是有限的和非连续的,为了便于观察,必须对变换后的离散样点作波形重建,亦即在样点之间添加数据点,使数字化后的波形具有更好的可视性和测量精度。在实时数字示波器中,对被测信号只有单次数据采集,采用软件波形重建是唯一的选择。
  最简单的波形重建是线性内插滤波器,显然将两取样点作直线连接后的重建波形不够平滑,在波形突变段的可视性更差。更精确的波形重建采用Sinx函数的内插滤波器,Sin(x)/X内插滤波器可获得平滑的波形重建和更准确的绝对值,而且不会引入混淆频率。根据取样原理,定义取样频率fs=2fN,fN是奈奎斯特频率,亦即fN是数字化后的最高频率,需要采用砖墙型滤波器抑制fN以上频率,否则将引入混淆频率,产生不可接受的测量误差。例如数字示滤器采用20GS/s的取样率的,fN等于10GHz。为了保证获得最高10GHz的带宽,必须采用10GHz的砖墙型硬件滤波器。如图2所示,红线(右)表示10GHz的fN砖墙型滤波器,这种理论滤波器实际上无法用硬件来实现的。传统上模拟示波器采用高斯型滚降特性,用绿线(左)表示的-3dB带宽是5GHz,由于滚降曲线的下降段非常缓慢,在-3dB点后面还有超过奈奎斯特频率的高频分量,如图中斜线部分所示。因此,数字示波器不采用高斯响应滤波器而采用最大平滑响应滤波器,用篮线(中)表示的-3dB带宽达到8GHz。这种高防最大平滑响应滤波器使数字示波器的带宽接近
  DSP滤波器用于扩展数字化仪器的性能实例解析
  幅度平滑
  数字化测量系统由于硬件的不均匀性,导导致频率特性在通带内不够平滑,数字示波器的频率响应特性曲线在低频段具有一致的幅度,然后进入高频的滚降段,如图2的绿线所示。实际上,频率响应曲线在中频段开始变差,在某些频点上硬体会衰减或建峰信号,特别是接近带宽限值时出现频率响应的异常峰值。按照频率带宽的定义,只提及-3dB滚降点,故电路设计工程师为了扩展带宽,在高频段加入建峰补偿。图3是某种数字示波器的实测频率响应曲线,红线(上)表明具有6GHz的实时带宽,但同时可见在3.5GHz和5.5GHz分别出现+1dB和+2dB的建峰响应。由于示波器供应商不提供频率响应的不平整度数据,只按-3dB确定实时带宽,这样必然引入幅度测量的严重误差。
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