等效采样
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- 颁布功夫：2013/11/22 16:56:48
- 作者：AnyWay中国
一、等效采样的道理
等效采样是数字示波器主题技术之一，，，，，， ， ，相比实时采样，，，，，， ， ，等效采样技术能够大大提高档效采样率，，，，，， ， ，减缓了硬件实时采样率及数据存储速度和存储容量的压力。 。。。。 。
等效采样相对实时采样而言，，，，，， ， ，等效采样和实时采样是互换数字采样技术的两种根基方式。 。。。。 。
所谓实时采样就是对信号进行逐点挨次采样（通常为等距离），，，，，， ， ，只有采样速度满足奈奎斯特
采样定理的要求，，，，，， ， ，将采样点依照采样距离挨次分列，，，，，， ， ，即可还原被测信号的波形，，，，，， ， ，能够实现实时波形显示。 。。。。 。
选取实时采样技术，，，，，， ， ，凭据奈奎斯特采样定理，，，，，， ， ，为了实现被测信号的沉构，，，，，， ， ，采样装置的
奈奎斯特频率不得低于信号最高频率，，，，，， ， ，或者说，，，，，， ， ，采样频率不得低于信号最高频率的2倍。 。。。。 。这样，，，，，， ， ，信号频率越高，，，，，， ， ，对采样速度的要求也越高，，，，，， ， ，对于数字存储示波器而言，，，，，， ， ，对采样数据的存储速度和存储容量的要求也越高。 。。。。 。AD转换器的采样速度、数据存储速度、数据存储容量等等，，，，，， ， ，都是有限度的，，，，，， ， ，倒剽些参数不能满足采样要求时，，，，，， ， ，若是被测信号是周期信号，，，，，， ， ，能够采取一种变通的方式，，，，，， ， ，将高频信号的波形造成低频信号的屡次沉复。 。。。。 。
例如：周期信号的周期为20mS，，，，，， ， ，若但愿在一个周期内等距离采样20个点，，，，，， ， ，必要1000Sa/s的采样速度，，，，，， ， ，采样距离为1mS。 。。。。 。
若选取实时采样技术，，，，，， ， ，对信号的陆续两个周期进行采样，，，，，， ， ，共40个采样点，，，，，， ， ，40个采样点的散布如图1所示。 。。。。 。
图1 两个信号周期陆续实时采样获取的采样点
由于被测信号为周期信号，，，，，， ， ，第二个周期的数据与第一个周期的数据齐全一样，，，，，， ， ，两个周期的共40个采样点的信息，，，，，， ， ，有一半是沉复的，，，，，， ， ，我们能够提取前20个采样点，，，，，， ， ，就可把握信号的全数信息。 。。。。 。这种方式，，，，，， ， ，必要1000Sa/s的采样速度，，，，，， ， ，这种方式，，，，，， ， ，我们称为实时采样方式。 。。。。 。
由于被测信号为周期信号，，，，，， ， ，因而：
第21个采样点的幅值蹬宗第1个采样点的幅值 ；；；；；；
第22个采样点的幅值蹬宗第2个采样点的幅值 ；；；；；；
……
第40个采样点的幅值蹬宗第20个采样点的幅值 ；；；；；；
图2 周期信号等效采样道理
如图2所示，，，，，， ， ，我们也能够只提取红色采样点：第一个周期中取序号为奇数的10个采样点（1、3、5……19）和第二个周期中序号为偶数的10个采样点（22、24、26……40），，，，，， ， ，再依照图3的挨次排劣祝 。。。。 。
图3 选取等效采样技术沉组的一个齐全信号周期
图2中的白色采样点为冗余信息，，，，，， ， ，能够烧毁。 。。。。 。这样，，，，，， ， ，现实的采样速度为500Sa/s，，，，，， ， ，而获取一个信号周期数据的总采样功夫变为40mS。 。。。。 。
这种采样方式，，，，，， ， ，我们称为等效采样方式。 。。。。 。
所谓等效，，，，，， ， ，是指用较低的现实采样速度（500Sa/s）获取的信息量与较高采样速度（1000Sa/s）获取的信息量是等效的，，，，，， ， ，价值是获取一样信息的功夫变长了。 。。。。 。
等效采样降低了现实采样速度，，，，，， ， ，减幼了单元功夫内的采样点数，，，，，， ， ，降低了对数据存储速度和容量的要求。 。。。。 。
上述例子中，，，，，， ， ，选取等效采样后，，，，，， ， ，除了现实采样速度降低了一倍，，，，，， ， ，还有一个微幼的差距就是第二个信号周期的第一个采样点起头全数比等距离采样延长了一个等效采样周期（1mS），，，，，， ， ，相蹬宗现实采样周期的1/2。 。。。。 。
对上述信号的更多的周期进行类似的采样，，，，，， ， ，能够进一步降低现实采样速度，，，，，， ， ，好比说，，，，，， ， ，对10个信号周期进行采样，，，，，， ， ，只必要100Sa/s的采样速度，，，，，， ， ，相邻信号周期之间的采样延长还是一个等效采样周期（1mS），，，，，， ， ，由于现实采样周期是等效采样周期的10倍，，，，，， ， ，采样延长是现实采样周期的1/10。 。。。。 。
二、挨次等效采样和随机等效采样
等效采样的步骤有多种，，，，，， ， ，凭据重要特点可分为随机等效采样和挨次等效采样两种根基方式。 。。。。 。
随机等效采样和挨次等效采样的根基准则都是通过对多个信号周期进行慢速采样，，，，，， ， ，再将多个慢速采样的样本通过沉组构建一个急剧等效周期。 。。。。 。分歧之处在于每个周期采样点的时序节造。 。。。。 。
第二节描述的采样过程属于挨次等效采样过程，，，，，， ， ，其关键在于产生采样时钟之前，，，，，， ， ，必须获得信号的正确周期，，，，，， ， ，凭据信号周期确定采样频率和拟纳入沉组的信号周期数。 。。。。 。每个信号周期的采样频率一样，，，，，， ， ，但是，，，，，， ， ，每隔一个信号周期，，，，，， ， ，采样点顺延一个等效采样周期。 。。。。 。
挨次等效采样道理单一，，，，，， ， ，难点在于正确获取高频信号的频率和产生可能为肆意频率的数值上蹬宗信号频率整数倍的采样时钟。 。。。。 。
随机采样的采样时钟与信号周期无需也不能同步。 。。。。 。即采样时钟频率可所以不蹬宗信号频率整数倍的肆意频率。 。。。。 。
随机采样陆续采样多个信号周期，，，，，， ， ，由于采样频率不蹬宗信号频率的整数倍，，，，，， ， ，每个信号周期的起点地位分歧，，，，，， ， ，只有丈量出每个信号周期采样起点与参考点（如第一个信号周期的采样肇始时刻及加上整数个信号周期功夫的时刻）距离△T，，，，，， ， ，即可将多个信号周期内的采样样本沉构。 。。。。 。所谓随机是指△T是随机的，，，，，， ， ，△T越幼，，，，，， ， ，必要采样的信号周期数越多，，，，，， ， ，等效采样频率越高。 。。。。 。
三、结语
等效采样能够大幅度降低现实采样速度和信息的存储速度及存储容量，，，，，， ， ，在示波器及虚构示波器中得到宽泛的利用，，，，，， ， ，是高速数字示波器的关键技术之一。 。。。。 。实现一次等效采样蕴含的信号周期数越多，，，，，， ， ，现实采样速度越低，，，，，， ， ，对周期信号的沉复性要求也越高。 。。。。 。
客观世界中不存在严格的周期信号，，，，，， ， ，因而，，，，，， ， ，等效采样会造成肯定水平的信号失真，，，，，， ， ，影响了丈量的正确性和正确性。 。。。。 。通常来讲，，，，，， ， ，在数字示波器中，，，，，， ， ，当信号带宽较窄时，，，，，， ， ，宜选取实时采样方式，，，，，， ， ，而信号带宽较宽时，，，，，， ， ，超过最高采样频率的1/2时，，，，，， ， ，只能选取等效采样方式。 。。。。 。
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