[發(fā)明專利]一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210166086.6
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102707252A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱江淼;高原
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法，屬于儀器儀表的數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對于10GHz及以上帶寬的高速取樣示波器，在進(jìn)行信號測量和校準(zhǔn)的過程中會出現(xiàn)時基抖動。時基抖動是由于實(shí)際取樣時刻與理想取樣時刻不相等所引起的。在實(shí)際的取樣過程中，取樣間隔往往不是精確等于理想取樣時間，而是與理想值之間存在一個時間偏差。在精密測量中,高速示取樣波器對信號取樣時，測量結(jié)果或多或少都存在時基抖動，它嚴(yán)重影響測試結(jié)果。例如，Nose-to-Nose校準(zhǔn)技術(shù)中重要的一步就是對時基抖動的去除。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于總體平均經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Ensemble?Empirical?Mode?Decomposition，EEMD)方法對高速取樣示波器對信號源采樣中的時基抖動去除的數(shù)據(jù)處理方法。首先用高速取樣示波器對一個信號源所產(chǎn)生的信號進(jìn)行N個點(diǎn)的采樣，采樣M次。其中，N表示采樣點(diǎn)數(shù)，M表示對于N個點(diǎn)的采樣次數(shù)。采樣次數(shù)越少時基抖動越明顯，使用EEMD方法只需要采樣1次得到一組包含N個數(shù)值的數(shù)據(jù)。其中當(dāng)N＞1000時時基抖動明顯。將得到的N個數(shù)值導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明提供的方法，特征在于數(shù)據(jù)處理過程中，通過EEMD方法得到本征模態(tài)函數(shù)（Intrinsic?Mode?Function，IMF），篩選出有用信號，將噪聲信號去除，進(jìn)而重構(gòu)出新的信號，達(dá)到去除時基抖動的效果。一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法流程圖如圖1所示，具體步驟為：

步驟1、用高速取樣示波器對信號源產(chǎn)生的信號進(jìn)行一次采樣，得到原始信號s(t)，s(t)中有N個數(shù)值的數(shù)據(jù)。將得到的N個數(shù)值導(dǎo)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其中N為采樣點(diǎn)數(shù)，t為采樣時間。

步驟2、通過計(jì)算機(jī)繪制待分析信號s(t)時域圖。信號波形為一不連續(xù)帶狀，即視為時基抖動造成原信號疊加了高頻噪聲。

步驟3、對采樣原始信號s(t)進(jìn)行總體平均經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（Ensemble?Empirical?Mode?Decomposition，EEMD）。原始信號s(t)的長度為N，經(jīng)EEMD分解得到i個本征模態(tài)函數(shù)（Intrinsic?Mode?Function，IMF）分量c_j(t)和一個殘余分量r(t)，其中j=1,2,…,i。c_j(t)為時域空間的瞬時幅值，r(t)為信號的平均趨勢；式中j表示IMF分量的標(biāo)示下標(biāo)，i表示本征模態(tài)函數(shù)IMF分量的個數(shù)，t表示采樣時間；

步驟4、對步驟3中得到得i個IMF分量c_j(t)分別進(jìn)行FFT變換，將橫坐標(biāo)值取10倍的以10為底對數(shù)，縱坐標(biāo)值取20倍的以10為底對數(shù)，求得各個IMF分量c_j(t)對應(yīng)的幅頻特性C_j(w)，其中w表示取10倍的以10為底對數(shù)后頻率；

步驟5、根據(jù)各個IMF分量對應(yīng)的幅頻特性，將最大幅值大于0的C_j(w)所對應(yīng)的IMF分量c_j(t)視為非噪聲信號，將最大幅值小于0的C_j(w)所對應(yīng)的IMF分量c_j(t)視為EEMD過程中原始數(shù)據(jù)噪聲成分和未抵消完全的白噪聲。

步驟6、將步驟5中得到的原始數(shù)據(jù)噪聲成分和未抵消完全的白噪聲從s(t)中剔除，將非噪聲的IMF分量c_j(t)進(jìn)行擬合，重構(gòu)成為新信號。即為去除時基抖動后的信號。根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法，其特征是：所述步驟3中EEMD分解的公式為：

s(t)=Σjcj(t)+r(t)]]>

式中：

s(t)為原信號；

c_j(t)為本征模態(tài)函數(shù)IMF；

r(t)為殘余分量；

j為IMF分量的標(biāo)示下標(biāo)；