一种采样率自适应的双通道信号采集方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种采样率自适应的双通道信号采集方法及装置，其中，方法包括步骤：读取初次采样的样本点、获取两个通道的目标信号的带宽大小、调节通道切换控制信号的高低电平宽度比、控制切换采集通道以及数字滤波；装置包括：样本读取模块、带宽获取模块、通道切换控制信号设定模块、通道切换控制模块以及数字滤波模块。该方法及装置能够有效地对两路不同带宽的信号进行同时采集，能够有效防止宽带宽的信号欠采样或窄带宽的信号过采样的现象。
【专利说明】一种采样率自适应的双通道信号采集方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双通道信号采集方法及装置，尤其是一种能够对不同带宽的双通 道信息进行同时采集的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 目前，现有的数字存储示波器通常是多通道的，在对多通道信号进行观察时，多个 通道信号的带宽相差较大的情况是常见的，传统设计方案所采用的是每一个通道配一个A/ D芯片，各个通道的采样率相同，这样做在对不同带宽的信号进行同时采集时，往往会造成 宽带宽的信号欠采样或窄带宽的信号过采样，使示波器观察能力发挥不充分。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是在对两路不同带宽的信号进行同时采集时，会造成宽 带宽的信号欠采样或窄带宽的信号过采样。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采样率自适应的双通道信号采集方 法，包括如下步骤：
[0005] 步骤1，从存储单元中读取两个通道的目标信号的初次采样的样本点；
[0006] 步骤2,对两个通道的目标信号的初次采样的样本点进行快速傅里叶变换，获取两 个通道的目标信号的带宽大小；
[0007] 步骤3,计算两个通道中的宽带宽目标信号与窄带宽目标信号的带宽比值，并根据 带宽比值调节通道切换控制信号的低电平与高电平的比值；
[0008] 步骤4,向多路选择开关发送通道切换控制信号，在通道切换控制信号为高电平时 使多路选择开关切换到窄带宽的通道，在通道切换控制信号为低电平时使多路选择开关切 换到宽带宽的通道；
[0009] 步骤5,对两个通道的采集信号进行数字滤波。
[0010] 采用对两个通道的目标信号带宽进行分析，设定通道切换控制信号的低电平与高 电平的比值，利用通道切换控制信号控制切换采集通道，使两个通道的采样率与自身的信 号带宽相适应，即在一个通道切换控制信号周期内，宽带宽信号的采集次数/窄带宽信号 的采集次数=通道切换控制信号的低电平宽度/通道切换控制信号的高电平宽度；采用 对两个通道的采集信号进行数字滤波，能够防止在两个通道相互切换过程中引入的尖峰脉 冲。
[0011] 本发明还提供了一种采样率自适应的双通道信号采集装置，包括如下模块：
[0012] 样本读取模块，用于从存储单元中读取两个通道的目标信号的初次采样的样本 占.
[0013] 带宽获取模块，用于对两个通道的目标信号的初次采样的样本点进行快速傅里叶 变换，获取两个通道的目标信号的带宽大小；
[0014] 通道切换控制信号设定模块，用于计算两个通道中的宽带宽目标信号与窄带宽目 标信号的带宽比值，并根据带宽比值调节通道切换控制信号的低电平与高电平的比值；
[0015] 通道切换控制模块，用于向多路选择开关发送通道切换控制信号，在通道切换控 制信号为高电平时使多路选择开关切换到窄带宽的通道，在通道切换控制信号为低电平时 使多路选择开关切换到宽带宽的通道；
[0016] 数字滤波模块，用于对两个通道的采集信号进行数字滤波。
[0017] 本发明的有益效果在于：（1)采用对两个通道的目标信号带宽进行分析，设定通 道切换控制信号的低电平与高电平的比值，利用通道切换控制信号控制切换采集通道，使 两个通道的采样率与自身的信号带宽相适应，即在一个通道切换控制信号周期内，宽带宽 信号的采集次数/窄带宽信号的采集次数=通道切换控制信号的低电平宽度/通道切换控 制信号的高电平宽度；（2)采用对两个通道的采集信号进行数字滤波，能够防止在两个通 道相互切换过程中引入的尖峰脉冲。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的方法流程图；
[0019] 图2为本发明的装置结构示意图；
[0020] 图3为本发明的信息采集时序图。
【具体实施方式】
[0021] 如图1所示，本发明的采样率自适应的双通道信号采集方法，包括如下步骤：
[0022] 步骤1，从存储单元中读取两个通道的目标信号的初次采样的样本点；
[0023] 步骤2,对两个通道的目标信号的初次采样的样本点进行快速傅里叶变换，获取两 个通道的目标信号的带宽大小；
[0024] 步骤3,计算两个通道中的宽带宽目标信号与窄带宽目标信号的带宽比值，并根据 带宽比值调节通道切换控制信号的低电平与高电平的比值；
[0025] 步骤4,向多路选择开关发送通道切换控制信号，在通道切换控制信号为高电平时 使多路选择开关切换到窄带宽的通道，在通道切换控制信号为低电平时使多路选择开关切 换到宽带宽的通道；
[0026] 步骤5,对两个通道的采集信号进行数字滤波。
[0027] 采用对两个通道的目标信号带宽进行分析，设定通道切换控制信号的低电平与高 电平的比值，利用通道切换控制信号控制切换采集通道，使两个通道的采样率与自身的信 号带宽相适应，即在一个通道切换控制信号周期内，宽带宽信号的采集次数/窄带宽信号 的采集次数=通道切换控制信号的低电平宽度/通道切换控制信号的高电平宽度；采用 对两个通道的采集信号进行数字滤波，能够防止在两个通道相互切换过程中引入的尖峰脉 冲。
[0028] 如图2所示，本发明的采样率自适应的双通道信号采集装置，包括如下模块：
[0029] 样本读取模块，用于从存储单元中读取两个通道的目标信号的初次采样的样本 占.
[0030] 带宽获取模块，用于对两个通道的目标信号的初次采样的样本点进行快速傅里叶 变换，获取两个通道的目标信号的带宽大小；
[0031] 通道切换控制信号设定模块，用于计算两个通道中的宽带宽目标信号与窄带宽目 标信号的带宽比值，并根据带宽比值调节通道切换控制信号的低电平与高电平的比值；
[0032] 通道切换控制模块，用于向多路选择开关发送通道切换控制信号，在通道切换控 制信号为高电平时使多路选择开关切换到窄带宽的通道，在通道切换控制信号为低电平时 使多路选择开关切换到宽带宽的通道；
[0033] 数字滤波模块，用于对两个通道的采集信号进行数字滤波。
[0034] 本系统在工作时，可以采用FPGA来实现上述各个模块的功能，首先由样本读取模 块从FPGA外部的存储单元中读取两个通道的目标信号的初次采样的样本点，并将两个通 道的目标信号的初次采样的样本点发送给带宽获取模块，外部的储存单元可以是SDRAM存 储芯片；再由带宽获取模块对两个通道的目标信号的初次采样的样本点进行快速傅里叶变 换，获取两个通道的目标信号的带宽大小，并将两个通道的目标信号的带宽大小发送给通 道切换控制信号设定模块；然后再由通道切换控制信号设定模块计算两个通道中的宽带宽 目标信号与窄带宽目标信号的带宽比值，并根据带宽比值调节通道切换控制信号的低电平 与高电平的比值，通道切换控制信号为高电平和低电平组成的脉冲信号，并将通道切换控 制信号发送给通道切换控制模块；然后再由通道切换控制模块向多路选择开关发送通道切 换控制信号，在通道切换控制信号为高电平时使多路选择开关切换到窄带宽的通道，在通 道切换控制信号为低电平时使多路选择开关切换到宽带宽的通道；然后再由多路选择开关 将选择的通道信号发送给A/D采集芯片进行采集；并通过数字滤波模块对两个通道的采集 信号进行数字滤波，滤除两个通道在相互切换过程中引入的尖峰脉冲，并将滤波后的采集 信号发送给信号缓存单元进行缓冲处理，信号缓存单元可以由FIFO实现；然后再将采集信 号存储到FPGA外部的存储单元中，供显示器进行双通道波形信号处理和显示。
[0035] 如图3所示，在对两通道信号进行采集时，由通道切换控制信号控制多路选择开 关进行切换，当通道切换控制信号为高电平时，则对通道A的窄带宽信号进行采集，当通道 切换控制信号为低电平时，则对通道B的宽带宽信号进行采集，在通道切换控制信号的一 个周期内，宽带宽信号的采集次数/窄带宽信号的采集次数=3/1 =通道切换控制信号的 低电平宽度/通道切换控制信号的高电平宽度。在通道切换控制信号的一个周期内对两个 通道上的信号具体采集次数是根据现有的A/D采集的能力决定的，采样频率应不小于输入 模拟信号频谱中最高频率的两倍，从而确保采集后的信号不失真。
【权利要求】
1. 一种采样率自适应的双通道信号采集方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，从存储单元中读取两个通道的目标信号的初次采样的样本点； 步骤2,对两个通道的目标信号的初次采样的样本点进行快速傅里叶变换，获取两个通 道的目标信号的带宽大小； 步骤3,计算两个通道中的宽带宽目标信号与窄带宽目标信号的带宽比值，并根据带宽 比值调节通道切换控制信号的低电平与高电平的比值； 步骤4,向多路选择开关发送通道切换控制信号，在通道切换控制信号为高电平时使多 路选择开关切换到窄带宽的通道，在通道切换控制信号为低电平时使多路选择开关切换到 宽带宽的通道； 步骤5,对两个通道的采集信号进行数字滤波。
2. -种采样率自适应的双通道信号采集装置，其特征在于，包括如下模块： 样本读取模块，用于从存储单元中读取两个通道的目标信号的初次采样的样本点； 带宽获取模块，用于对两个通道的目标信号的初次采样的样本点进行快速傅里叶变 换，获取两个通道的目标信号的带宽大小； 通道切换控制信号设定模块，用于计算两个通道中的宽带宽目标信号与窄带宽目标信 号的带宽比值，并根据带宽比值调节通道切换控制信号的低电平与高电平的比值； 通道切换控制模块，用于向多路选择开关发送通道切换控制信号，在通道切换控制信 号为高电平时使多路选择开关切换到窄带宽的通道，在通道切换控制信号为低电平时使多 路选择开关切换到宽带宽的通道； 数字滤波模块，用于对两个通道的采集信号进行数字滤波。
【文档编号】G01R13/02GK104049119SQ201410273460
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】顾斌, 汤滟, 李晨杰, 殷格林, 高燕, 刘磊, 奚盎, 徐瑞亚, 聂佰玲 申请人:南京信息职业技术学院