[实用新型]一种随机采样装置和随机采样系统

说明书

本实用新型公开了一种随机采样装置和随机采样系统。随机采样装置包括物理随机源产生模块、采样时钟模块、模数转换模块、时钟触发模块、时间转换模块、数据缓存模块和控制模块；控制模块驱动物理随机源产生模块产生随机信号并传输至采样时钟模块的输入端，模数转换模块用于根据随机采样时钟信号对待采样信号进行采样并输出采样结果信息传输至数据缓存模块；时间转换模块将时钟触发信号与随机采样时钟信号的时间差转换为时间数据并传输至控制模块；数据缓存模块存储采样结果信息并传输至控制模块，控制模块还用于根据采样结果信息和时间数据对待采样信号进行波形还原。本实用新型中采样装置采样序列的随机性和同步性高，采样装置复杂度和功耗较低。

技术领域

本实用新型实施例涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种随机采样装置和随机采样系统。

背景技术

随着数字信号处理技术的迅速发展，对高频信号的采集需求的逐渐增多，模拟信号数字化越来越靠近设备前端。对高速变化的模拟信号进行采样，例如高精度的激光测距仪、电磁波故障定位仪、数字示波器等，都是要求有超高采样率的信号采样装置。数据采集系统有两种基本的采样方法：实时采样与等效采样。实时采样在采样启动信号到来后顺次采集波形信息，一次触发完成全部采样，它的使用必须满足采样理论的要求，即采样频率须大于或等于信号频率的两倍。因此，实时采样在高速领域的使用受到限制。等效采样在周期信号的不同周期取得波形的相位和幅值信息，再根据设定的算法重构波形，不需要在信号的同一个周期捕获所有的波形信息，采样频率不受采样定理的约束，适应高速数据采集系统的要求。等效采样又分为顺序等效采样和随机等效采样。为实现现代测试领域对高速周期信号的采集，通常采用随机等效采样技术以较低的采样率对高速信号多次实时采集，将各组采样点序列按每次触发开始到下一个采样点间的短时时间先后顺序重新排序，恢复出原始信号，以达到较高的目标等效采样率。

图1是现有随机采样的原理图，参考图1，随机采样的原理具体为：对输入信号进行多次采集，每次得到一组采样点序列(比如每组采样4个点，4个点间隔一致，第一次采集得到所采样信号曲线上的四个：“1”，比如第二次采集得到所采样信号曲线上的四个“2”，以此类推)，然后将采集的各组采样点按一定规则进行重组，实现对被测波形的重构。各组采样点重组依据触发时刻与触发后的第1个采样时钟的上升沿的时间间隔△t进行排序，由于被测信号和采样时钟是相互独立的，采样信号与触发时钟的时间间隔△t需要是随机的。时间间隔△t可通过高分辨率时间间隔测量模块(Time Digital Converter，TDC)测得。

理论上，为了确保信号重建的准确度，所使用的采样序列的相干性应尽可能低，随机性应尽量地高。传统的随机采样方法所使用的采样脉冲都是事先生成的，不是真正意义上的随机间隔采样脉冲，而是一个伪随机间隔采样脉冲，其采样序列的随机性相对不高，采样序列的同步性不高。另外，传统的随机采样方法使用的采样脉冲都是系统根据生成的伪随机数计算出的时间，需要一个电路模块将伪随机数转化为代表时间的数值，然后系统根据转化的随机数值来调节采样时间，这样系统的复杂度较高。

实用新型内容

本实用新型提供一种随机采样装置和随机采样系统，采样序列的随机性和同步性高，采样装置的复杂度和功耗较低。

根据本实用新型的一方面，提供了一种随机采样装置，随机采样装置包括：物理随机源产生模块、采样时钟模块、模数转换模块、时钟触发模块、时间转换模块、数据缓存模块和控制模块；

所述控制模块与所述物理随机源产生模块连接，所述物理随机源产生模块与所述采样时钟模块连接，所述采样时钟模块与所述时间转换模块的第一输入端连接，所述控制模块用于驱动所述物理随机源产生模块产生随机信号并传输至所述采样时钟模块的输入端，所述采样时钟模块用于根据所述随机信号产生随机采样时钟信号并传输至所述时间转换模块的第一输入端和所述模数转换模块的第二输入端；