[發明專利]一種基于頻譜分析測量數字BPM采樣時鐘抖動的方法及裝置

有效

• 申請號: 201711235337.0
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108037362B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 張醒兒;曹建社;岳軍會;隨艷峰;馬宇飛;葉強;汪林;麻惠洲;杜垚垚;盧艷華;黃璽洋;劉芳;魏書軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G01R23/167
• 分類號: G01R23/167
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 司立彬

本發明公開了一種基于頻譜分析測量數字BPM采樣時鐘抖動的方法及裝置。本方法為：對于待測時鐘源，將其輸出的時鐘信號作為數字BPM系統中ADC采樣模塊的采樣時鐘信號，對標定信號進行欠采樣；其中，f1為所述標定信號的頻率，f2為所述時鐘信號的頻率，f2<f1；對采樣數據進行FFT變換，得到采樣結果的頻譜圖；從所述頻譜圖中得到主頻率的全寬所對應的橫坐標的最大值fa和最小值fb；利用公式計算出所述時鐘信號的時鐘抖動Δt；其中，m、n的取值為滿足的最小非負整數值。本發明可以便捷、快速的得到采樣時鐘信號的抖動量。

技術領域

本發明涉及一種基于頻譜分析測量數字BPM采樣時鐘抖動的方法及裝置，屬于粒子加速器技術領域。

背景技術

采樣時鐘的抖動會導致具有高速ADC采樣的系統的精確度下降，以數字BPM(束流位置測量器)為例，在利用數字BPM(束流位置測量器)對環形粒子加速器的束流位置進行測量時，需要用高速ADC對環形加速器的束流信號進行采樣，而高速ADC采樣時鐘的抖動會在采樣過程中造成干擾，影響采樣的結果，從而降低數字BPM測量的精確度。

現有測量時鐘抖動的方法有很多種：

(1)直接測量時鐘周期的方法和利用直方圖的方法，其對測試儀器的要求較高，成本也就很高。

(2)利用相干采樣的方法測量時鐘抖動，雖然思路簡單，但是需要采樣時鐘與標定信號的頻率是相干的，實現起來比較復雜。

現有的測量時鐘抖動的方法沒有針對數字BPM系統的，即現有方法不能很有針對性的適應于數字BPM系統中采樣時鐘抖動的測量。

發明內容

針對現有方法中存在的技術問題，本發明的目的在于提供一種基于頻譜分析測量數字BPM采樣時鐘抖動的方法及裝置。

本發明的技術方案為：

一種基于頻譜分析測量數字BPM采樣時鐘抖動的方法，其步驟包括：

對于待測時鐘，將其輸出的時鐘信號作為數字BPM系統中ADC的采樣時鐘信號，用ADC對標定信號進行欠采樣；其中，用f1表示所述標定信號的頻率，用f2表示所述時鐘信號的頻率，f2<f1；

對采樣數據進行FFT變換，得到采樣結果的頻譜圖；從所述頻譜圖中得到主頻率的全寬(將主頻率幅度的10％處對應的頻譜寬度視作全寬)所對應的橫坐標的最大值fa和最小值fb；

利用本發明推導出的公式計算出所述時鐘信號的時鐘抖動Δt；

其中，m、n的取值為滿足的最小非負整數值。

進一步的，根據本發明推導出的公式計算得到抖動占采樣周期的百分比T％

進一步的，根據本發明推導出的公式計算得到抖動占采樣頻率的百分比f％。

進一步的，所述標定信號為一標準正弦信號；所述采樣時鐘信號為一方波信號。

進一步的，采用一高精度的信號發生器產生所述標定信號；所述信號發生器的相位噪聲不大于-135dBc/Hz@20kHz。

一種基于頻譜分析測量數字BPM采樣時鐘抖動的裝置，其特征在于，包括信號發生器、數字BPM系統的ADC和數據處理單元；所述信號發生器的信號輸出端口與ADC的采樣信號輸入端口連接，待測時鐘的時鐘信號輸出端與ADC的采樣時鐘信號輸入端連接；ADC的采樣信號輸出端與所述數據處理單元連接；其中，

所述信號發生器用于產生一標定信號，f1為所述標定信號的頻率，f2為所述待測時鐘產生的時鐘信號的頻率，f2<f1；