[發明專利]示波器高性能數字熒光波形成像系統

在審

• 申請號: 201410593254.9
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN105629015A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 劉禮偉;宋云衢
• 申請（專利權）人: 江蘇綠揚電子儀器集團有限公司
• 主分類號: G01R13/02
• 分類號: G01R13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于信號處理領域，尤其涉及一種示波器高性能數字熒光波形成像 技術。

背景技術

當前的數字熒光示波器都是利用信號捕獲、實時波形成像處理來實現在數 字設備上存儲和顯示模擬波形，但目前這一技術速率低、信號損失率高、顯示 效果差。

發明內容

本發明的技術效果能夠克服上述缺陷，提供一種示波器高性能數字熒光波 形成像系統，其實現大量復雜的信號處理計算，并以數字化的形式模擬出熒光 顯示的效果，從而在屏幕上顯示出三維信息。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，其包括熒光屏、偏轉系統和 電子槍，其中電子槍的陰極產生電子，被陽極加速后形成電子束，而電子束受 到X和Y兩對偏轉板的靜電偏轉，轟擊到熒光屏上產生和偏轉板電壓變化對應 軌跡的運動光斑，由于人眼的視覺暫留特性以及化學熒光粉的磷光特性，結合 掃描電路的作用，波形將直接顯示在熒光屏上。

通過信號分析與處理手段捕獲波形、捕獲瞬變成分，運用高速、高分辨成 像算法，并以數字化的形式模擬出熒光顯示的效果，從而在屏幕上顯示出三維 信息(信號的幅度、時間以及幅度隨時間出現的頻率)。

附圖說明

圖1為數字熒光成像技術的原理示意圖。

圖中：1-熒光屏；2-偏轉系統；3-電子槍。

具體實施方式

本發明的示波器高性能數字熒光波形成像系統采用高速、高分辨成像算法， 將信號分析與處理手段捕獲波形、捕獲瞬變成分的信號進行數字化處理，模擬 出熒光顯示的效果。高速、高分辨成像算法具有極高的成像速度和成像分辨率， 可達10～50萬幀/秒。該算法特別適合于需要快速信號捕捉的示波器應用。該 算法利用了高速存儲器和高速邏輯運算單元實現了傳統示波管的算法模擬。這 里對該算法進行了大幅度改進，能夠在需要時將分辨率提升至512×1024，亮度 等級提升至512級，極大地提高了波形成像效果。

數字熒光成像技術是對模擬示波器的數字化模擬，其原理與模擬示波器十 分類似。圖1為數字熒光成像技術的原理示意圖。

物理示波管通常包括熒光屏1、偏轉系統2和電子槍3三部分。電子槍3的 陰極產生電子，被陽極加速后形成電子束。而電子束受到X和Y兩對偏轉板的 靜電偏轉，轟擊到熒光屏1上產生和偏轉板電壓變化對應軌跡的運動光斑。由 于人眼的視覺暫留特性以及化學熒光粉的磷光特性(激發-余輝)，結合掃描電 路的作用，波形將直接顯示在熒光屏1上。

先進數字熒光波形成像引擎的工作方式與此類似，其本質是通過對物理示 波管的數字化模擬實現高性能的波形成像技術。數字掃描器產生掃描信號經過 數字光柵的控制在數字熒光體上成像，其成像位置受進入數字光柵的數字化波 形信號流而偏轉。而數字熒光體的特性類似于化學熒光粉，被“激發”時會增 加“亮度”，其余時間“亮度”會逐漸衰減。所不同的是，其激發過程和余輝過 程都是完全可編程決定的。在先進數字熒光波形成像引擎中，數字熒光體由高 速半導體存儲器實現，其寫入時鐘頻率為300M字/s。由于數字熒光體寬度為512 點，因此可得，理想情況下的波形成像速率：

300M/512＝586kfps

即58.6萬幀/秒。但是實際中，由于受到觸發響應、流水線延遲等因素以 及快照生成時間的影響，成像速率會略有降低。在掃速較高時，數字光柵在數 字熒光體上的重復掃描速率可達每通道50萬幀/秒，大體相當于傳統示波管以 250ns/div的速度在一秒鐘內重復掃描50萬次。每隔一定時間(約16.5ms)， 快照生成器對數字熒光體“拍”下一張快照，并送入顯示控制器進行顯示處理， 從而在屏幕上顯示出完整的信號。