高頻信號采集中示波器的使用情況

1 高頻信號的采集

當要對一個(gè)高頻信號(比如高達100MHz的雷達波形)進(jìn)行采集和處理的時(shí)候。通常會(huì )設計一個(gè)高速或者超高速硬件采集電路，包括放大部分、濾波部分;A/D和D/A轉換部分等，這種電路的要求非常高，要求邊采集邊存儲，電路速度高，而且要考慮各種輻射干擾等，同時(shí)，目前市場(chǎng)上成品價(jià)格很難承受。并且根據采樣定理，一個(gè)最高頻率為/的連續信號，完全可以用時(shí)間上相隔了=1/2f的一系列離散采樣值來(lái)表示。所以采樣頻率F應等于或大于被采樣信號的最高頻率f的2倍，即F≥2f?？紤]到實(shí)際恢復波形的低通濾波器不可能具有完全理想的特性，為了正確恢復信號，通常取9=(2.5-5)f或更高。當采樣的信號高達100MHz時(shí)，就應該達到500MHz的采樣率。

2 示波器與計算機的通信

Tektronix公司的TDS系列數字實(shí)時(shí)示波器早已經(jīng)在各處得到廣泛應用，并且其配套的擴展模塊TDS2CM和TDS2MM模塊具有與外部設備雙向通訊的功能，可直接與打印機、微機連接，使波形的存儲打印等工作變得十分方便。其中TDS220數字示波器擁有100MHZ的帶寬，以10 倍的掃描方式，達到1GS/s的采樣率。當配套的TDS2CM模塊采用RS232電纜用串口通信與計算機連接后，利用相應軟件(如Matlab等)可以對示波器的數據、波形直接進(jìn)行讀取、處理。因此可以采用數字示波器與PC機間的通訊，在數字信號處理方面，此時(shí)數字示波器相當于一個(gè)高速信號采集器，他把數據傳輸到計算機中，配合Matlab，能實(shí)現對高頻信號的采集與處理，而且與一般意義上的硬件處理器相比沒(méi)有了A/D和D/A轉換過(guò)程，是處理的精度和速度都有了明顯的提高，而且價(jià)格上示波器配套模塊TDSCM2模塊也比相應功能的硬件處理器便宜不少。

3 優(yōu)缺點(diǎn)

數字示波器與PC機的通訊不僅具有一般臺式數字存儲示波器的功能，而且充分發(fā)揮了計算機強大的功能和軟件設計的靈活性，他具有4個(gè)顯著(zhù)特征：

(1)采用編程語(yǔ)言Matlab和面向對象編程技術(shù)，軟件開(kāi)發(fā)效率高，可操作性和可維護性好;

(2)為數字存儲示波器增加了頻域分析功能;

(3)充分利用了計算機的存儲與外設連接的能力，測量結果和波形可直接打印輸出或通過(guò)網(wǎng)絡(luò )共享;

(4)在相同硬件條件下，可以通過(guò)修改或增加軟件模塊，形成新的儀器功能。

由于要用到示波器，計算機以及RS232的連接，沒(méi)有單個(gè)硬件電路簡(jiǎn)單明了，是其不足之處。

4 應用情況

通信原理Matlab是美國Math Works公司推出的一種以矩陣為基本編程單位的高效數值計算語(yǔ)言，是一個(gè)集科學(xué)計算、圖像處理、聲音處理于一體的高度集成系統。他具有強大的數值計算功能，其中的Instrument Control Toolbox提供對GPIB，RS-232，VXI，Centronics等端口進(jìn)行控制的功能。當用Matlab軟件通過(guò)RS232與TDS2CM模塊串口連接可以實(shí)現示波器與計算機之間的數據通訊，同時(shí)利用Matlab數值處理、矩陣運算功能對示波器記錄的波形數據進(jìn)行各種分析和處理。

Matlab通過(guò)調用M文件函數來(lái)創(chuàng )建設備對象，得到設備的文件句柄，這樣可以像操作文件一樣操作設備，對外設進(jìn)行相關(guān)的讀寫(xiě)。當直接通過(guò)RS232進(jìn)行硬件通信控制時(shí)，示波器通過(guò)DCD(載波檢測)，CTS(清除發(fā)送)，RI(振鈴提示)3個(gè)控制信號表示當前狀態(tài)，用RTS(請求發(fā)送)發(fā)送數據。