[發(fā)明專利]一種用于示波器帶寬限制的數(shù)字濾波裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010964657.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112067869A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉永;劉洪慶;王嘯;郭同華;邵建波;向前;王生偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中電科儀器儀表有限公司
• 主分類號(hào): G01R13/02
• 分類號(hào): G01R13/02;H03H17/00;H03H17/02
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37247
• 代理人: 馬千會(huì)

本發(fā)明涉及用于示波器帶寬限制的數(shù)字濾波裝置及方法。一種用于示波器帶寬限制的數(shù)字濾波裝置，包括：控制單元，配置為接收用戶設(shè)置的帶寬限制命令和參數(shù)，控制帶寬限制單元的運(yùn)行；數(shù)據(jù)接收單元，配置為對(duì)ADC量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并整理成需要的數(shù)據(jù)格式；濾波參數(shù)接收單元，配置為接收控制單元發(fā)送的濾波參數(shù)和控制命令；帶寬限制濾波單元，包括多級(jí)不同帶寬限制的濾波模塊，配置為在控制單元的控制下，對(duì)各個(gè)濾波模塊進(jìn)行參數(shù)配置，實(shí)現(xiàn)帶寬限制下的數(shù)字濾波。本發(fā)明的裝置及方法采用數(shù)字濾波技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)示波器的帶寬限制時(shí)具有限制帶寬范圍大、檔位多，設(shè)置靈活的特點(diǎn)；采用多級(jí)FIR，濾波通頻帶具有較好的平坦特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于示波器帶寬限制的數(shù)字濾波裝置及方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著直流電源、汽車電子、頻譜分析與檢測(cè)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)于示波器的帶寬限制功能提出了大范圍、多檔位等靈活性要求。

目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的示波器，一般選用具備帶寬限制功能的放大器芯片置于模擬通道信號(hào)鏈路上，通過(guò)對(duì)該放大器的控制，實(shí)現(xiàn)帶寬限制。放大器芯片的帶寬限制由于屬于模擬器件實(shí)現(xiàn)，這種方法的缺點(diǎn)是：1、帶寬限制只有少數(shù)的幾個(gè)檔位；2、帶寬限制數(shù)值較為固定，不能靈活設(shè)置；3、通頻帶內(nèi)幅頻響應(yīng)呈現(xiàn)高斯特性，容易引起信號(hào)失真；4、采用專用器件實(shí)現(xiàn)帶寬限制，增加了調(diào)試和維修復(fù)雜度，硬件成本較高。這些性能和成本劣勢(shì)限制了示波器的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供了一種基于數(shù)字信號(hào)處理的濾波裝置及方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種用于示波器帶寬限制的數(shù)字濾波裝置，包括：控制單元，配置為接收用戶設(shè)置的帶寬限制命令和參數(shù)，控制帶寬限制濾波單元的運(yùn)行；

數(shù)據(jù)接收單元，配置為對(duì)ADC量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并整理成需要的數(shù)據(jù)格式；

濾波參數(shù)接收單元，配置為接收控制單元發(fā)送的濾波參數(shù)和控制命令，輸出適配帶寬限制濾波單元中各個(gè)濾波模塊運(yùn)行需要的各種參數(shù)和啟動(dòng)、停止?fàn)顟B(tài)控制命令；

帶寬限制濾波單元，包括多級(jí)不同帶寬限制的濾波模塊，配置為在控制單元的控制下，根據(jù)濾波參數(shù)，對(duì)各個(gè)濾波模塊進(jìn)行參數(shù)配置，實(shí)現(xiàn)帶寬限制下的數(shù)字濾波。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述的帶寬限制濾波單元主要由多級(jí)FIR濾波模塊級(jí)聯(lián)組成，啟動(dòng)的級(jí)數(shù)越高，能夠?qū)崿F(xiàn)的帶寬限制頻率越低。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的多級(jí)FIR濾波模塊由第1級(jí)FIR濾波器、第2級(jí)FIR濾波器和第3級(jí)FIR濾波器組成，其中，啟用第1級(jí)FIR濾波器后可實(shí)現(xiàn)帶寬限制范圍為200MHz～5MHz；啟用第1、2級(jí)后可實(shí)現(xiàn)5MHz～125KHz；啟用第1、2、3級(jí)后可實(shí)現(xiàn)125KHz～1KHz。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的帶寬限制濾波單元包括前置多級(jí)CIC模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)高速ADC量化數(shù)據(jù)的前置抗混疊濾波。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的帶寬限制濾波單元還包括抽取模塊和插值模塊，所述的抽取模塊用于抽取前置多級(jí)CIC模塊的濾波數(shù)據(jù)，以滿足多級(jí)FIR模塊對(duì)采樣率的要求；所述的插值模塊主要用于對(duì)多級(jí)FIR濾波模塊濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣率恢復(fù)。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的帶寬限制濾波單元還包括后置多級(jí)CIC濾波模塊，主要用于對(duì)插值后數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波處理，所述后置多級(jí)CIC濾波模塊的級(jí)數(shù)與前置多級(jí)CIC濾波模塊的級(jí)數(shù)相同。

進(jìn)一步優(yōu)選地，還包括延遲控制單元，所述延遲控制單元由多個(gè)延遲控制開(kāi)關(guān)組成，每個(gè)延遲控制開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)帶寬限制濾波單元中的一個(gè)模塊，用以確保“已開(kāi)啟濾波通道”和“未開(kāi)啟濾波通道”信號(hào)之間的延時(shí)關(guān)系不變。

為了進(jìn)一步解決本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種用于示波器帶寬限制的數(shù)字濾波方法，包括：