相位信息可恢复的扫频源法

摘要

相位信息可恢复的扫频源法属计量测试领域。是在宽带取样示波器的扫频源校准法基础上利用离散Hilbert变换，恢复其丢失的相位信息，从而重构示波器的阶跃响应。该方法中扫频源输出已校准过的等幅正弦波扫描信号；示波器得到该台示波器的幅频响应；在计算机处理器中完成对示波器的幅频响应数据的处理；处理步骤包括：通过使频域窗加宽和给延长部分的数据加噪声对幅频响应数据进行的预处理；利用离散Hilbert变换恢复示波器幅频响应对应的相位、以得到完整的包括有幅频和相频响应的数据；对所得数据进行取指数运算后，再对结果进行快速傅立叶反变换，得到示波器的冲激响应，然后积分得到阶跃响应，并从中求出示波器的时域参数；最后示波器的时域参数在输出设备上打印输出。本发明实现了对示波器的精确校准。

主权项

1、一种相位信息可恢复的扫频源法，包括扫频源和示波器构成标准的示波器扫频源校准系统，在本系统中扫频源(1)输出已校准过的等幅正弦波扫描信号，示波器(2)得到该台示波器的幅频响应，在计算机处理器(3)中完成对示波器的幅频响应数据的处理，最后示波器的时域参数在输出设备(4)上打印输出，本发明的特征在于：该方法在计算机处理器中还依次包括下述步骤：1)在计算机处理器中通过使频域窗加宽和给延长部分的数据加噪声，对幅频响应数据进行预处理，对幅频响应数据进行预处理的方法为：①将频域窗加宽，也就是将数据长度延长，将其延长一倍，即频率从f_H扩展到2f_H，延长部分补成零；②将步骤①延长部分补成零的数据加噪声，与幅度数值相比，噪声电平控制在-36dB左右；③对经步骤②处理后的数据关于最大值进行归一化，即用数据的最大值去除所有的数据；④使数据点数N为2的整数次幂，即N＝2^L，L为整数；⑤将经步骤④处理后的数据以数字频率π为中心镜象延拓，得到(0，2π)内的完整的示波器的幅频响应|H(e^jω)|。2)利用离散Hilbert变换恢复示波器幅频响应对应的相位，以得到完整的包括有幅频和相频响应的数据，方法为：在取对数，即对示波器的幅频响应|H(e^jω)|取自然对数，得到幅频响应对数形式1n|H(e^jω)|后，用离散Hilbert变换实现由1n|H(e^jω)|到示波器频率响应的对数形式1n[H(e^jω)]的转换，具体方法如下：①计算输入序列，即已知的幅频响应对数形式1n|H(e^jω)|的快速傅立叶反变换(IFFT)，生成向量h(i)中；②定义向量x(i)N为向量h(i)和向量x(i)的长度和数据点数；③计算x(i)·h(i)，i＝1，2，...，N，并作快速傅立叶变换(FFT)，所得结果即为示波器频率响应的对数形式1n[H(e^jω)]，它的虚部即为示波器相频响应arg[H(e^jω)]；④由幅频响应对数形式1n|H(e^jω)|和相频响应arg[H(e^jω)]得到复数1n[H(e^jω)]。3)对所得数据进行取指数运算后，再对结果进行快速傅立叶反变换(IFFT)，则得到示波器的冲激响应，然后积分得到阶跃响应，并从中求出示波器的时域参数。取指数运算和快速傅立叶反变换(IFFT)的步骤为：①取指数即对示波器频率响应的对数形式1n[H(e^jω)]进行取指数运算，亦即去掉指数运算符，得示波器频率响应H(e^jω)；②求示波器的冲激响应对示波器频率响应H(e^jω)进行快速傅立叶反变换(IFFT)，去掉上述变换和运算结果中由计算误差引入的虚部，只取实部即得示波器的冲激响应；③求示波器的阶跃响应对冲激响应进行积分得阶跃响应，确定示波器的时域参数，由上述阶跃响应求出示波器的时域参数：上升时间，过冲，振铃。