[发明专利]一种基于频谱分析测量数字BPM采样时钟抖动的方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于频谱分析测量数字BPM采样时钟抖动的方法及装置。本方法为：对于待测时钟源，将其输出的时钟信号作为数字BPM系统中ADC采样模块的采样时钟信号，对标定信号进行欠采样；其中，f1为所述标定信号的频率，f2为所述时钟信号的频率，f2<f1；对采样数据进行FFT变换，得到采样结果的频谱图；从所述频谱图中得到主频率的全宽所对应的横坐标的最大值fa和最小值fb；利用公式计算出所述时钟信号的时钟抖动Δt；其中，m、n的取值为满足的最小非负整数值。本发明可以便捷、快速的得到采样时钟信号的抖动量。

技术领域

本发明涉及一种基于频谱分析测量数字BPM采样时钟抖动的方法及装置，属于粒子加速器技术领域。

背景技术

采样时钟的抖动会导致具有高速ADC采样的系统的精确度下降，以数字BPM(束流位置测量器)为例，在利用数字BPM(束流位置测量器)对环形粒子加速器的束流位置进行测量时，需要用高速ADC对环形加速器的束流信号进行采样，而高速ADC采样时钟的抖动会在采样过程中造成干扰，影响采样的结果，从而降低数字BPM测量的精确度。

现有测量时钟抖动的方法有很多种：

(1)直接测量时钟周期的方法和利用直方图的方法，其对测试仪器的要求较高，成本也就很高。

(2)利用相干采样的方法测量时钟抖动，虽然思路简单，但是需要采样时钟与标定信号的频率是相干的，实现起来比较复杂。

现有的测量时钟抖动的方法没有针对数字BPM系统的，即现有方法不能很有针对性的适应于数字BPM系统中采样时钟抖动的测量。

发明内容

针对现有方法中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于频谱分析测量数字BPM采样时钟抖动的方法及装置。

本发明的技术方案为：

一种基于频谱分析测量数字BPM采样时钟抖动的方法，其步骤包括：

对于待测时钟，将其输出的时钟信号作为数字BPM系统中ADC的采样时钟信号，用ADC对标定信号进行欠采样；其中，用f1表示所述标定信号的频率，用f2表示所述时钟信号的频率，f2<f1；

对采样数据进行FFT变换，得到采样结果的频谱图；从所述频谱图中得到主频率的全宽(将主频率幅度的10％处对应的频谱宽度视作全宽)所对应的横坐标的最大值fa和最小值fb；

利用本发明推导出的公式计算出所述时钟信号的时钟抖动Δt；

其中，m、n的取值为满足的最小非负整数值。

进一步的，根据本发明推导出的公式计算得到抖动占采样周期的百分比T％

进一步的，根据本发明推导出的公式计算得到抖动占采样频率的百分比f％。

进一步的，所述标定信号为一标准正弦信号；所述采样时钟信号为一方波信号。

进一步的，采用一高精度的信号发生器产生所述标定信号；所述信号发生器的相位噪声不大于-135dBc/Hz@20kHz。

一种基于频谱分析测量数字BPM采样时钟抖动的装置，其特征在于，包括信号发生器、数字BPM系统的ADC和数据处理单元；所述信号发生器的信号输出端口与ADC的采样信号输入端口连接，待测时钟的时钟信号输出端与ADC的采样时钟信号输入端连接；ADC的采样信号输出端与所述数据处理单元连接；其中，

所述信号发生器用于产生一标定信号，f1为所述标定信号的频率，f2为所述待测时钟产生的时钟信号的频率，f2<f1；