取样示波器时基抖动的修正

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1、2011年2月第31卷第1期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementFeb．．2011V01．31．No．1文章编号：1000—7202(2011)Ol一0017一04中图分类号：TM935．38取样示波器时基抖动的修正龚鹏伟1马拮1’2马红梅1杨春涛1’2(1．北京无线电计量测试研究所，北京100039；2．计量与校准技术国防科技重点实验室，北京100039)文献标识码：A摘要针对取样示波器时基抖动对被测信号的影响，建立取样示波器时基抖动的信号模型，进行理论分析，并用最小

2、二乘法估计时基抖动的方差，然后通过概率密度反卷积法去除时基抖动。通过实测数据进行计算，发现该方法能最大程度地修正取样示波器时基抖动对被测信号的影响。关键词计量学取样示波器+时基抖动+反卷积CorrectionofTime-baseJitterofSamplingOscilloscopesGONGPeng-wel‘1MAZhel”MAHong．meilYANGChun．ta01’2(1．BeijingInstituteofRadioMetrology&Measurement，Beijing100039；2．NatiollalKeyL

3、aboratoryofMetrologyandCalibrationTechnology，Beijing100039)AbstractThepresenceoftime—basejitterinequivalent-timesamplingoscilloscopecallsesdistortionoftherecordedwaveform．Thesignalmodelofthetime—basejitterofsamplingoscilloscopeisgivenandanalyzed，whichisfitforgeneralwi

4、debandsamplingoscilloscope．Thev撕aneeoftime—basejitterisesfi—mated，basedontheleastsquaresmethod，andthetime—basejitterisremovedthroughprobabilitydensityfunction(pdf)deconvolutionmethod．Accordingtoactualexperimentdata，thee艉ctsoftime-basejitterofsamplingoscilloscopecanbec

5、orrectedmostly．KeywordsMetrologySamplingoscilloscope+Time-basejitter+Deconvohtion1引言取样示波器作为测量时域波形的有力工具已经使用很多年，然而把取样示波器作为准确的计量设备时，必须对一些影响因素进行修正。这些影响因素包括时基漂移、时基失真、时基抖动、噪声、阻抗失配等。其中，时基抖动是由于实际取样时刻相对理想取样时刻的短期变化，使得显示的波形围着真实波形在时间方向左右摆动的现象，这种变化具有随机性，而且时基抖动对幅度有一个低通的影响，因此为了提高测量信

6、号的准确度，就需要修正时基抖动。评价时基抖动的方法有精确谱分析法‘1

7、，过零检测时间间隔法‘2I，最小二乘估计法‘3l，最大似然估计法‘41等。我们的工作就是基于正弦信号模型用最dx-乘法估计取样示波器的时基抖动，然后用概率密度反卷积法修正时基抖动对被测信号的影响。2时基抖动修正2．1理论分析取样示波器是基于等效时间取样原理，每次取样是在一个触发信号到来并在一个给定的延迟时·18·宇航计测技术间后进行，即一个波形中的每一组时间和电压对都是在一个新的触发下获得。由于这个原因，取样示波器时基电路的抖动、触发信号和被测信号间的抖动对测量

8、都有很大的影响，每次实际测量都会受到测量时的取样电路、触发信号和触发电平的影响，所以我们要根据每次的实际测量来获取每次测量的时基抖动大小。修正时基抖动可以基于以下方法‘¨】：假设时基抖动较小，由于时基抖动和加性噪声的影响，一个信号的实际测量结果的离散时间模型可以表示如下Y(屯)=yo(ti+，l，(屯)+rI)+rt，(ti)(1)式中：y(t；)表示未知的真实信号，％(t；)在时基抖动n，(ti)和加性噪声～(t。)情况下的第k次测量结果，矿：是时基抖动的方差，盯：，，是加性噪声的方差，假设n。(t。)和n，(t；)都服从均值为

9、零方差为盯：和盯：．，的正态分布，彼此相互独立，而且每次测量之间相互独立。凡是第k次测量信号的时基漂移，t。=iAt，其中△f表示取样周期。假设时基漂移已经去除，估计时基抖动的典型方法是基于Yo(ti+n，(ti))的一阶泰勒近似罗-(屯)=yo(