数字信号处理技术在数字荧光示波器中的应用

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数字荧光示波器(DPO,Digital Phosphor Oscilloscope)是新一代的示波器,这是一种将电信号数字化,并且以三维信息(信号的幅度、时间、以及幅度相对于时间的分布)实时地捕捉、存储、显示和分析波形的仪器。它集模拟示波器和数字存储示波器的优点于一身,既有数字存储示波器的信号存储、处理及预触发显示功能,又有模拟示波器的实时捕获和三维显示特性。   本文主要论述了数据的后续分析和处理。示波器是显示信号随时间变化的仪器,同时可以分析信号特性。在向用户显示信号波形的同时,对采集到的波形数据进行分析处理并将得到的结果直观的显示出来。   本文首先介绍了数字荧光示波器的基本原理以及数字信号技术在其中的应用。接着对多种插值算法进行编程仿真以及误差比较,分析了信号每周期采样点数、运算所用点数以及插值倍数对SINC插值效果的影响,找到恢复波形最理想的插值参数,同时对SINC插值中的循环进行优化处理,并将插值技术应用到课题中实现了波形的扩展。然后给出了利用信号波形数据进行分析的多种功能实现,主要包括信号的幅值参数和时间参数的分析:信号的顶值和底值、有效值和平均值、上升时间和下降时间、脉冲宽度等。对于信号中的噪声则采用了平均与平滑技术进行滤波,从而获得理想的信号波形:利用信号的端点值以及频率来实现自动设置功能。最后对信号进行频域分析,采用基4-FFT算法实现1024点DFT。在具体实现中根据ARM处理器的特性,对算法进行了改进与优化,并且针对周期信号给出了一个优化算法来减小频谱泄漏,取得了很好的效果。以上算法都已经应用在数字荧光示波器中,工作效果良好。
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