DBI示波器的交錯(cuò)處理

時(shí)間交錯(cuò)使用了2個(gè)數(shù)字化儀。注意digitizerB的輸入延時(shí)了半個(gè)采樣周期。因此，digitizerB的數(shù)字化數(shù)據(jù)被延遲了半個(gè)采樣周期。兩個(gè)digitizer的輸出數(shù)據(jù)以半個(gè)采樣周期的延時(shí)交替讀出，這個(gè)可以在每個(gè)數(shù)據(jù)流和稍后匯總時(shí)交替插入0實(shí)現(xiàn)，如Figure2處理。

為了更好的討論DBI示波器中的過(guò)采樣技術(shù)，先看一下Figure3所示的頻域中的時(shí)間交錯(cuò)。

我們?cè)诜Q(chēng)為“舊采樣頻率”的每個(gè)輸入通道采樣。低于耐奎斯特的頻率成份完全正確。高于耐奎斯特的成份將沿耐奎斯特頻率對(duì)折到位于耐奎斯特范圍之內(nèi)。如果以寫(xiě)入交錯(cuò)的0而獲得升頻采樣，雖然能使有效采樣率加倍，但由于原始的數(shù)據(jù)以舊采樣率采樣和耐奎斯特以上的成份被折回仍然存在問(wèn)題。此外，我們只獲得了新采樣頻率的低單邊帶映像。因此digitzerA的輸出展示了基帶（低于舊耐奎斯特）的原始頻譜成份1隨著頻率反向鏡像2（2，2的復(fù)數(shù)共軛）的變化。在舊耐奎斯特和舊采樣率（如果我們加倍也是新耐奎斯特）之間的波段，我們看到1的復(fù)數(shù)共軛和標(biāo)記為2的原始頻譜成份。

同理，digitizerB頻譜被推遲的例外由上標(biāo)D表示。這一點(diǎn)，我們調(diào)整了延遲以便digitizerB的樣點(diǎn)與在A和反之亦然插入的0對(duì)齊。由U操作表明的標(biāo)記為C的頻譜圖展示了這個(gè)操作。如果你觀察到隸屬于延遲和延遲調(diào)整的頻譜成份和原始的頻譜成份是一致的規(guī)律。同樣，應(yīng)用到復(fù)數(shù)共軛成份的延遲/延遲調(diào)整操作在共軛反向上產(chǎn)生結(jié)果。

如果將digitizerA的頻譜輸出和digitizerB的延遲調(diào)整頻譜相加，頻譜結(jié)果由原始成份1和2構(gòu)成。共軛成份被忽略。這點(diǎn)，我們有效地增加采樣率到2倍的原始采樣率。由于低于采樣數(shù)據(jù)不會(huì)導(dǎo)致混淆的頻譜成份，他們將在總和操作中被忽略。

回到DBI示波器的過(guò)采樣操作，參見(jiàn)Figure4。

升頻采樣過(guò)程替代了digitizer后邊的數(shù)字信號(hào)處理電路。這點(diǎn)的數(shù)據(jù)是數(shù)字，所以操作可以在軟件中執(zhí)行。關(guān)鍵點(diǎn)是下圖所示的原理框圖。

升頻采樣過(guò)程是濾波器和混頻器之后的過(guò)采樣模塊的函數(shù)。進(jìn)入這個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以40GS/s采樣。升頻采樣器在有效采樣率增加到80GS/s的數(shù)據(jù)流中交替插入0。插入的交替0將原始數(shù)據(jù)和40GHz信號(hào)混頻。在任何混頻處理，這將導(dǎo)致原始基帶數(shù)據(jù)結(jié)果被鏡像到混合頻率的周?chē)?。這個(gè)進(jìn)程在頻域中的最好理解如Figure5所示。

使用一個(gè)雙工器將輸入信號(hào)頻譜分離到每個(gè)包含了一半頻譜內(nèi)容上或下波段。16~30GHz的上波段下變頻到基帶。注意這個(gè)是頻譜反變換。

交替插入0到兩個(gè)波段的波形。這個(gè)過(guò)程將采樣率上變頻到80GS/s。這相當(dāng)于將信號(hào)和40GHz的本振混頻，并且作為大約40GHz的基帶頻譜鏡像結(jié)果和諧波。在這點(diǎn)兩個(gè)波段的信號(hào)被低通濾波并且保留基帶頻譜和新的80GS/s采樣率下的40GHz耐奎斯特頻率。

高波段頻譜在基帶和依然頻譜反變換。將高波段和本振混頻以去除反變換的頻譜，并且將其恢復(fù)到原始的頻率范圍?；祛l器的輸出是消除了高單邊帶鏡像的帶通濾波器，如Figure6所示。

這個(gè)過(guò)程的結(jié)果將高波段還原到原始位置和打開(kāi)基帶區(qū)域。

記住，由于濾波操作，低波段僅有超過(guò)16GHz的部分轉(zhuǎn)換成現(xiàn)在延伸到和舊有的20GHz耐奎斯特頻率重復(fù)的16GHz~30GHz高波段部分。

在這點(diǎn)我們用合適的交躍相位糾正匯總低和高波段頻譜。80GS/s的采樣率能產(chǎn)生從DC到30GHz的持續(xù)頻譜。

因此你可以看到當(dāng)數(shù)字帶寬交錯(cuò)依賴(lài)于濾波器時(shí)利用時(shí)間采樣交錯(cuò)的升頻采樣是基于相位消除的；但是，這兩種情況下采樣率加倍而不產(chǎn)生混淆是可能的。

最好的評(píng)估DBI過(guò)采樣技術(shù)的方法是在WaveMaster830Zi上查看21GHz的輸入信號(hào)。每個(gè)digitizer的輸入采樣率是40GS/s。

在這個(gè)采樣率下耐奎斯特頻率是20GHz。如果聯(lián)合輸入不是真實(shí)的80GS/s過(guò)采樣，21GHz信號(hào)將會(huì)混疊到19GHz。21GHz正弦輸入的頻譜如Figure7所示。

Figure7中FFT的刻度橫軸是3GHz/div，縱軸是10dB/div。21GHz譜線是47dB高過(guò)19GHz的譜線和筆其他雜散響應(yīng)高40dB。這是力科DBI示波器升頻采樣處理良好工作最有說(shuō)服力的證據(jù)。