一種採樣率自適應的雙通道信號採集方法及裝置製造方法
2023-05-27 01:50:21 2
一種採樣率自適應的雙通道信號採集方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種採樣率自適應的雙通道信號採集方法及裝置，其中，方法包括步驟：讀取初次採樣的樣本點、獲取兩個通道的目標信號的帶寬大小、調節通道切換控制信號的高低電平寬度比、控制切換採集通道以及數字濾波；裝置包括：樣本讀取模塊、帶寬獲取模塊、通道切換控制信號設定模塊、通道切換控制模塊以及數字濾波模塊。該方法及裝置能夠有效地對兩路不同帶寬的信號進行同時採集，能夠有效防止寬帶寬的信號欠採樣或窄帶寬的信號過採樣的現象。
【專利說明】一種採樣率自適應的雙通道信號採集方法及裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種雙通道信號採集方法及裝置，尤其是一種能夠對不同帶寬的雙通 道信息進行同時採集的方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 目前，現有的數字存儲示波器通常是多通道的，在對多通道信號進行觀察時，多個 通道信號的帶寬相差較大的情況是常見的，傳統設計方案所採用的是每一個通道配一個A/ D晶片，各個通道的採樣率相同，這樣做在對不同帶寬的信號進行同時採集時，往往會造成 寬帶寬的信號欠採樣或窄帶寬的信號過採樣，使示波器觀察能力發揮不充分。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是在對兩路不同帶寬的信號進行同時採集時，會造成寬 帶寬的信號欠採樣或窄帶寬的信號過採樣。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種採樣率自適應的雙通道信號採集方 法，包括如下步驟：
[0005] 步驟1，從存儲單元中讀取兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點；
[0006] 步驟2,對兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點進行快速傅立葉變換，獲取兩 個通道的目標信號的帶寬大小；
[0007] 步驟3,計算兩個通道中的寬帶寬目標信號與窄帶寬目標信號的帶寬比值，並根據 帶寬比值調節通道切換控制信號的低電平與高電平的比值；
[0008] 步驟4,向多路選擇開關發送通道切換控制信號，在通道切換控制信號為高電平時 使多路選擇開關切換到窄帶寬的通道，在通道切換控制信號為低電平時使多路選擇開關切 換到寬帶寬的通道；
[0009] 步驟5,對兩個通道的採集信號進行數字濾波。
[0010] 採用對兩個通道的目標信號帶寬進行分析，設定通道切換控制信號的低電平與高 電平的比值，利用通道切換控制信號控制切換採集通道，使兩個通道的採樣率與自身的信 號帶寬相適應，即在一個通道切換控制信號周期內，寬帶寬信號的採集次數/窄帶寬信號 的採集次數=通道切換控制信號的低電平寬度/通道切換控制信號的高電平寬度；採用 對兩個通道的採集信號進行數字濾波，能夠防止在兩個通道相互切換過程中引入的尖峰脈 衝。
[0011] 本發明還提供了一種採樣率自適應的雙通道信號採集裝置，包括如下模塊：
[0012] 樣本讀取模塊，用於從存儲單元中讀取兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本 佔.
[0013] 帶寬獲取模塊，用於對兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點進行快速傅立葉 變換，獲取兩個通道的目標信號的帶寬大小；
[0014] 通道切換控制信號設定模塊，用於計算兩個通道中的寬帶寬目標信號與窄帶寬目 標信號的帶寬比值，並根據帶寬比值調節通道切換控制信號的低電平與高電平的比值；
[0015] 通道切換控制模塊，用於向多路選擇開關發送通道切換控制信號，在通道切換控 制信號為高電平時使多路選擇開關切換到窄帶寬的通道，在通道切換控制信號為低電平時 使多路選擇開關切換到寬帶寬的通道；
[0016] 數字濾波模塊，用於對兩個通道的採集信號進行數字濾波。
[0017] 本發明的有益效果在於：（1)採用對兩個通道的目標信號帶寬進行分析，設定通 道切換控制信號的低電平與高電平的比值，利用通道切換控制信號控制切換採集通道，使 兩個通道的採樣率與自身的信號帶寬相適應，即在一個通道切換控制信號周期內，寬帶寬 信號的採集次數/窄帶寬信號的採集次數=通道切換控制信號的低電平寬度/通道切換控 制信號的高電平寬度；（2)採用對兩個通道的採集信號進行數字濾波，能夠防止在兩個通 道相互切換過程中引入的尖峰脈衝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明的方法流程圖；
[0019] 圖2為本發明的裝置結構示意圖；
[0020] 圖3為本發明的信息採集時序圖。
【具體實施方式】
[0021] 如圖1所示，本發明的採樣率自適應的雙通道信號採集方法，包括如下步驟：
[0022] 步驟1，從存儲單元中讀取兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點；
[0023] 步驟2,對兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點進行快速傅立葉變換，獲取兩 個通道的目標信號的帶寬大小；
[0024] 步驟3,計算兩個通道中的寬帶寬目標信號與窄帶寬目標信號的帶寬比值，並根據 帶寬比值調節通道切換控制信號的低電平與高電平的比值；
[0025] 步驟4,向多路選擇開關發送通道切換控制信號，在通道切換控制信號為高電平時 使多路選擇開關切換到窄帶寬的通道，在通道切換控制信號為低電平時使多路選擇開關切 換到寬帶寬的通道；
[0026] 步驟5,對兩個通道的採集信號進行數字濾波。
[0027] 採用對兩個通道的目標信號帶寬進行分析，設定通道切換控制信號的低電平與高 電平的比值，利用通道切換控制信號控制切換採集通道，使兩個通道的採樣率與自身的信 號帶寬相適應，即在一個通道切換控制信號周期內，寬帶寬信號的採集次數/窄帶寬信號 的採集次數=通道切換控制信號的低電平寬度/通道切換控制信號的高電平寬度；採用 對兩個通道的採集信號進行數字濾波，能夠防止在兩個通道相互切換過程中引入的尖峰脈 衝。
[0028] 如圖2所示，本發明的採樣率自適應的雙通道信號採集裝置，包括如下模塊：
[0029] 樣本讀取模塊，用於從存儲單元中讀取兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本 佔.
[0030] 帶寬獲取模塊，用於對兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點進行快速傅立葉 變換，獲取兩個通道的目標信號的帶寬大小；
[0031] 通道切換控制信號設定模塊，用於計算兩個通道中的寬帶寬目標信號與窄帶寬目 標信號的帶寬比值，並根據帶寬比值調節通道切換控制信號的低電平與高電平的比值；
[0032] 通道切換控制模塊，用於向多路選擇開關發送通道切換控制信號，在通道切換控 制信號為高電平時使多路選擇開關切換到窄帶寬的通道，在通道切換控制信號為低電平時 使多路選擇開關切換到寬帶寬的通道；
[0033] 數字濾波模塊，用於對兩個通道的採集信號進行數字濾波。
[0034] 本系統在工作時，可以採用FPGA來實現上述各個模塊的功能，首先由樣本讀取模 塊從FPGA外部的存儲單元中讀取兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點，並將兩個通 道的目標信號的初次採樣的樣本點發送給帶寬獲取模塊，外部的儲存單元可以是SDRAM存 儲晶片；再由帶寬獲取模塊對兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點進行快速傅立葉變 換，獲取兩個通道的目標信號的帶寬大小，並將兩個通道的目標信號的帶寬大小發送給通 道切換控制信號設定模塊；然後再由通道切換控制信號設定模塊計算兩個通道中的寬帶寬 目標信號與窄帶寬目標信號的帶寬比值，並根據帶寬比值調節通道切換控制信號的低電平 與高電平的比值，通道切換控制信號為高電平和低電平組成的脈衝信號，並將通道切換控 制信號發送給通道切換控制模塊；然後再由通道切換控制模塊向多路選擇開關發送通道切 換控制信號，在通道切換控制信號為高電平時使多路選擇開關切換到窄帶寬的通道，在通 道切換控制信號為低電平時使多路選擇開關切換到寬帶寬的通道；然後再由多路選擇開關 將選擇的通道信號發送給A/D採集晶片進行採集；並通過數字濾波模塊對兩個通道的採集 信號進行數字濾波，濾除兩個通道在相互切換過程中引入的尖峰脈衝，並將濾波後的採集 信號發送給信號緩存單元進行緩衝處理，信號緩存單元可以由FIFO實現；然後再將採集信 號存儲到FPGA外部的存儲單元中，供顯示器進行雙通道波形信號處理和顯示。
[0035] 如圖3所示，在對兩通道信號進行採集時，由通道切換控制信號控制多路選擇開 關進行切換，當通道切換控制信號為高電平時，則對通道A的窄帶寬信號進行採集，當通道 切換控制信號為低電平時，則對通道B的寬帶寬信號進行採集，在通道切換控制信號的一 個周期內，寬帶寬信號的採集次數/窄帶寬信號的採集次數=3/1 =通道切換控制信號的 低電平寬度/通道切換控制信號的高電平寬度。在通道切換控制信號的一個周期內對兩個 通道上的信號具體採集次數是根據現有的A/D採集的能力決定的，採樣頻率應不小於輸入 模擬信號頻譜中最高頻率的兩倍，從而確保採集後的信號不失真。
【權利要求】
1. 一種採樣率自適應的雙通道信號採集方法，其特徵在於，包括如下步驟： 步驟1，從存儲單元中讀取兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點； 步驟2,對兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點進行快速傅立葉變換，獲取兩個通 道的目標信號的帶寬大小； 步驟3,計算兩個通道中的寬帶寬目標信號與窄帶寬目標信號的帶寬比值，並根據帶寬 比值調節通道切換控制信號的低電平與高電平的比值； 步驟4,向多路選擇開關發送通道切換控制信號，在通道切換控制信號為高電平時使多 路選擇開關切換到窄帶寬的通道，在通道切換控制信號為低電平時使多路選擇開關切換到 寬帶寬的通道； 步驟5,對兩個通道的採集信號進行數字濾波。
2. -種採樣率自適應的雙通道信號採集裝置，其特徵在於，包括如下模塊： 樣本讀取模塊，用於從存儲單元中讀取兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點； 帶寬獲取模塊，用於對兩個通道的目標信號的初次採樣的樣本點進行快速傅立葉變 換，獲取兩個通道的目標信號的帶寬大小； 通道切換控制信號設定模塊，用於計算兩個通道中的寬帶寬目標信號與窄帶寬目標信 號的帶寬比值，並根據帶寬比值調節通道切換控制信號的低電平與高電平的比值； 通道切換控制模塊，用於向多路選擇開關發送通道切換控制信號，在通道切換控制信 號為高電平時使多路選擇開關切換到窄帶寬的通道，在通道切換控制信號為低電平時使多 路選擇開關切換到寬帶寬的通道； 數字濾波模塊，用於對兩個通道的採集信號進行數字濾波。
【文檔編號】G01R13/02GK104049119SQ201410273460
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2014年6月18日
【發明者】顧斌, 湯灩, 李晨傑, 殷格林, 高燕, 劉磊, 奚盎, 徐瑞亞, 聶佰玲 申請人:南京信息職業技術學院