高速奈奎斯特模数转换器(ADC)在信号和信息处理中起着非常重要的作用。很多应用领域越来越关注高速奈奎斯特ADC的频域特性,其频域特性的测试方法可分为基于相干采样方式的测试方法和基于非相干采样方式的测试方法。基于相干采样方式的频域特性测试方法的测试精度虽然非常高,但是在测试过程中实现和稳定保持相干采样条件需要昂贵复杂的高性能ADC专用测试系统,其系统构建难度大,测试成本高。对于输入测试信号频率未知或不确知的测试场合,也无法采用相干采样方式。相比之下,基于非相干采样方式的频域特性测试方法是一种更为实际的、低成本的测试方法。但是,该类测试方法需要解决频谱泄漏和DFT/FFT栅栏效应。另外,当输入测试信号频率未知或不确知时,还需要解决频率的精确估计问题。为此,本文展开基于非相干采样方式的频域特性测试方法的研究工作,具有重要的理论和实际意义。本文分析了相干采样方式下的ADC噪音估计和ADC频域特性参数测试,分析了利用相干采样方式下的测试结果作为衡量基于非相干采样方式测试方法精度的标准参比值原因。对非相干采样获得的ADC输出信号施加窗函数,可以在一定程度上抑制频谱泄漏,泄漏抑制效果与窗函数性能有很大关系。本文对窗函数进行了分类,研究了组合余弦窗函数。从窗函数优化一般原则出发,基于组合余弦窗函数及其n阶导数在两端边沿处的连续性考虑,本文研究了组合余弦窗函数系数优化问题,提出了最大旁瓣衰落速度(MSLD)优化组合余弦窗函数,导出了求解不同阶次MSLD窗函数的通用方程组,并给出了2-8阶MSLD窗函数的具体表达式。本文推导证明了组合余弦窗函数及其平方的峰值信号增益、峰值信号功率增益、噪音功率增益和等效噪音带宽以及组合余弦窗函数的最大扇形损失等特性的通用解析表达式。这些解析表达式在组合余弦窗函数的特性与其系数之间建立了严密的数学关系,克服了以往文献所采用的数值计算方法的缺点。这些解析表达式有助于基于非相干采样方式的高速奈奎斯特ADC频域特性测试方法研究工作的进一步展开。本文研究了非相干采样方式下窗函数对ADC测试信号频率要求和噪音估计的影响。对信号施加窗函数会造成能量损失,本文基于时域与频域能量守恒的原则,推导证明了离散组合余弦窗函数的能量损失因子与其系数以及归一化噪音功率增益NNPG的关系。本文研究了非相干采样方式下测试信号频率未知或不确知时的高速奈奎斯特ADC频域特性测试方法,解决了频率未知或不确知测试场合的测试问题,拓展了用能量方法测试ADC频域特性的适用范围。最后本文提出了一种经济型高速奈奎斯特ADC测试系统的总体设计思路,提出了该测试系统主要模块的设计技术,为该测试系统产业化工作奠定了基础。