[發(fā)明專利]基于微帶傳輸線的皮秒脈沖采樣系統(tǒng)及其采樣方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310314002.3
• 申請(qǐng)日: 2013-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN103427802A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳羽;尹林楓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): H03K3/64
• 分類號(hào): H03K3/64
• 代理公司: 深圳市恒申知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44312
• 代理人: 陳健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于微帶傳輸線的皮秒脈沖采樣系統(tǒng)及其采樣方法。

背景技術(shù)

皮秒脈沖具有脈沖寬度極窄、不可重復(fù)再現(xiàn)等特性。要在皮秒量級(jí)的時(shí)間內(nèi)將脈沖波完全采樣非常困難。

現(xiàn)有的采用微帶線的皮秒脈沖采樣設(shè)備是以4個(gè)二極管構(gòu)成的橋式電路作為采樣模塊，通過一系列選通信號(hào)開/關(guān)橋式電路以鎖住脈沖信號(hào)的信息，所采用的選通信號(hào)必須是一對(duì)嚴(yán)格對(duì)稱的窄脈沖信號(hào)。如果一條微帶線上有N個(gè)采樣點(diǎn)，則需要有N個(gè)橋式電路以及N對(duì)選通信號(hào)（嚴(yán)格對(duì)稱的窄脈沖選通信號(hào)），且N對(duì)選通信號(hào)必須保持嚴(yán)格的時(shí)序與嚴(yán)格的時(shí)間間隔。因此必須要求4N個(gè)二極管的特性一致性好，且2N個(gè)選通脈沖的參數(shù)（脈沖寬度與幅度）一致性好。這種方法在理論上來說是行得通的，但在現(xiàn)實(shí)操作中是非常困難的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題在于提供基于微帶傳輸線的皮秒脈沖采樣系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有設(shè)備無法完整地對(duì)皮秒脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，基于微帶傳輸線的皮秒脈沖采樣系統(tǒng)，其中，該皮秒脈沖采樣系統(tǒng)包括微帶傳輸線、耦合電容C01、耦合電容C02、分壓器件Ra、采樣模塊A1至采樣模塊Ak、觸發(fā)器和方波產(chǎn)生器；

所述分壓器件Ra的一端接正電壓，另一端同時(shí)接所述微帶傳輸線的第一端和所述觸發(fā)器的輸入端；所述耦合電容C01的一端接被測(cè)信號(hào)端子，另一端接所述微帶傳輸線的第一端，用于耦合輸入信號(hào)至所述微帶傳輸線；所述觸發(fā)器的輸出端與所述方波產(chǎn)生器的輸入端相連，用于觸發(fā)所述方波發(fā)生器產(chǎn)生方波信號(hào)；所述耦合電容C02的一端與所述微帶傳輸線的第二端相連，另一端與所述方波產(chǎn)生器的輸出端相連，用于耦合方波至所述微帶傳輸線；

所述微帶傳輸線上分布有k個(gè)接收點(diǎn)，所述k個(gè)接收點(diǎn)與所述采樣模塊A1至采樣模塊Ak一一對(duì)應(yīng)連接。

進(jìn)一步地，所述采樣模塊A1至采樣模塊Ak中，每個(gè)采樣模塊均包括：二極管D、電容C和電阻Rb；

所述二極管D的陽極與所述微帶傳輸線上相應(yīng)的接收點(diǎn)相連，所述二極管D的陰極分別與所述電容C的第一端、電阻Rb的一端相連，所述電容C的第一端作為采樣點(diǎn)A，所述電容C的第二端、所述電阻Rb的另一端均接地。

進(jìn)一步地，所述觸發(fā)器包括一閾值調(diào)節(jié)器，所述閾值調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)所述觸發(fā)器的觸發(fā)閾值,當(dāng)輸入信號(hào)的幅度超過觸發(fā)閾值時(shí)，觸發(fā)器將輸出一個(gè)信號(hào)至方波產(chǎn)生器，使其產(chǎn)生一個(gè)負(fù)極性的方波。

進(jìn)一步地，所述方波產(chǎn)生器包含幅度調(diào)節(jié)器和延時(shí)調(diào)節(jié)器；

所述幅度調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)所述方波產(chǎn)生器所產(chǎn)生的方波的幅度；

所述延時(shí)調(diào)節(jié)器對(duì)所述方波產(chǎn)生器產(chǎn)生的方波進(jìn)行延時(shí)。

進(jìn)一步地，所述方波產(chǎn)生器為負(fù)極性方波產(chǎn)生器。

進(jìn)一步地，所述方波產(chǎn)生器產(chǎn)生的方波的寬度為所述方波在所述微帶傳輸線上的傳輸時(shí)間Tw。

本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題還在于提供如上所述的皮秒脈沖采樣系統(tǒng)的采樣方法，其中，所述采樣方法包括下述步驟：

步驟A：向分壓器件Ra的一端通入直流電壓，使每個(gè)采樣模塊中的二極管D保持正向?qū)ǎ?/p>

步驟B：從耦合電容C01的一端輸入被測(cè)信號(hào)，當(dāng)所述被測(cè)信號(hào)從微帶傳輸線的第一端傳輸至微帶傳輸線的第二端時(shí)，各個(gè)采樣模塊的電容C上均記錄有對(duì)應(yīng)時(shí)刻的信號(hào)電壓數(shù)值；

步驟C：當(dāng)被測(cè)信號(hào)達(dá)到微帶傳輸線的第二端時(shí)，方波產(chǎn)生器從電容C02的一端輸入負(fù)極性的方波，并由微帶傳輸線的第二端向第一端傳播；當(dāng)負(fù)極性的方波達(dá)到二極管D時(shí)，使得二極管D反向截止，電容C進(jìn)入保持狀態(tài)，并保留被測(cè)信號(hào)的信息；隨著負(fù)極性方波向所述微帶傳輸線的第一端傳輸，采樣模塊Ak至采樣模塊A1依次完成對(duì)信號(hào)的采樣保持工作；

步驟D：從采樣模塊A1至采樣模塊Ak中的各個(gè)采樣點(diǎn)提取采樣信息。

本發(fā)明所要解決的第三個(gè)技術(shù)問題還在于提供基于如上所述的皮秒脈沖采樣系統(tǒng)的皮秒脈沖信號(hào)產(chǎn)生方法，其中，所述皮秒脈沖信號(hào)產(chǎn)生方法包括以下步驟：

步驟1：耦合電容C01的一端空置；

步驟2：通過分壓器件Ra的一端向所述微帶傳輸線提供一持續(xù)的正直流電壓，使每一采樣點(diǎn)上均有一正直流電平信號(hào)；采樣點(diǎn)上的正直流電平即為所產(chǎn)生的皮秒脈沖信號(hào)的高電平。