目前,现代电子信号呈现出复杂化、多样性的特征,特别是宽带和非平稳特性的增长极为迅速,以扫频为主的频域测试仪器已经越来越难以满足宽带、瞬态信号的无缝测试要求。随着ADC取样带宽的增长和DSP理论与技术的日益成熟,基于实时取样的时域测试技术,正在成为电子测试发展的主流,也孕育着电子仪器体系的重要变革。然而,对取样速率的极度依赖、急速膨胀的信息处理量,已经成为时域测试的瓶颈,极大地制约着宽带时域测试仪器的发展和应用,同时也是该研究领域中的重大难题。本文以宽带无缝采集技术为主线,在国家自然科学基金(No. 60827001,大规模并行采样、处理及超宽带数字存储示波器研究)的支持下,针对无缝采集系统的体系结构和宽带无缝采集数字示波器的构成方法,以及数字示波器中影响无缝采集性能若干关键技术的实时性问题,展开了如下研究:(1)无缝采集与波形捕获率介绍了波形捕获率的基本概念,从信息论的角度,研究了波形捕获率和死区时间的关系,推导了数据采集系统捕获偶发信号的信息熵,讨论了波形捕获率在数据采集系统中的重要性,由此提出了显示与采集并重的无缝采集新概念,最后介绍了波形捕获率的测试方法;(2)无缝采集系统构成方法针对传统时域数字化测试仪器串行处理结构波形捕获率低的缺陷,采用并行架构的数据采集系统构成方法,探讨了该架构的数学模型,并对其波形捕获率进行了详细的计算和分析;在此基础上,提出了无缝采集体系结构实现方法,运用流水线处理技术,改进了波形并行映射结构,并推导了该结构满足无缝采集的基本条件,实验验证了并行处理架构的有效性和工程应用价值;(3)基于无缝采集的数字示波器研究研究了数字三维示波器的波形映射方法,并将其与无缝采集的体系结构相结合,解决采集与波形显示的矛盾,应用到采用大规模并行采集技术的数字示波器中,推导了数学模型,分析了映射效率;研究了快时基档位下的一种改进型多相滤波器插值算法,提出了插值时的无缝采集基本模型,分析了波形处理和映射的效率;(4)并行采样实时校正方法研究了并行交替采样导致的非均匀采样误差的实时校正方法,提出了“归一化算法”来校正系统的幅度非均匀误差,采用低通滤波器法或时延估计法来校正系统的时间非均匀误差,最后实验验证了该方法的有效性;(5)带宽增强滤波技术研究了提高数字示波器模拟带宽的数字后处理方法,讨论了带宽增强技术的基本原理和滤波器设计方法以及算法的实时性问题,通过实验验证了该算法能够达到提升20%测量带宽,过冲控制在5%以内的设计目标;(6)波形细节的捕获与处理技术介绍了高速数据流深度存储技术的解决方案;针对高速数据流深度存储系统中大容量数据的处理效率问题,采用了特征值检测技术,推导了该技术的数学模型,分析了快速处理效率;(7)并行采样触发同步技术针对并行采样带来的触发晃动问题,提出了与输入信号特征无关的触发同步方法,即采用时间展宽电路测试方法,分析了误差模型;(8)宽带无缝采集示波器应用介绍了一种宽带无缝采集示波器的设计目标、总体方案和工作流程,给出了实验的测试和分析结果。