FPGA实现的随机等效采样技术研究

"基于FPGA的随机等效采样模块设计" 本文主要探讨了基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）的随机等效采样模块设计，这是针对高频信号采集的一种有效方法。在数字化技术飞速发展的背景下，由于传统低速模数转换器（ADC）无法实时处理高频信号，欠采样技术应运而生。欠采样技术利用信号的周期性，以牺牲部分采集时间来降低对高速采样硬件的要求，通过后期的数据重组来恢复原始信号。 等效采样技术分为两种主要类型：顺序等效时间和随机等效采样。早期的顺序等效时间采样在每次触发时获取一个采样值，然后通过多轮采样重组信号。然而，这种方法的局限性在于只能在触发点后采样。相比之下，随机等效采样技术更为灵活，它以触发点为参考，对周期性快速变化的信号进行随机采样。关键在于精确测量触发点与下一个采样时钟之间的时间间隔，并应用等效采样算法确定数据在信号重建中的位置。 在随机等效采样过程中，ADC在最高转换率下连续工作，当触发信号到达时，通过门检测电路计算从触发到第一个采样时钟的时间差，这定义了初始采样位置。之后的每个采样时间点按照这个时间差形成的递增序列进行，序列间隔由ADC的采样速率决定。完成一轮采样后，可以得到一组反映原始信号的信息。 文章中，作者利用FPGA的内部资源和自下而上的设计方法，设计了一个实时采样速率50M、等效采样速率1.6G的模块。这个模块包括四个关键部分：采样触发模块负责产生准确的触发信号；采样时钟产生模块生成必要的采样时序；短时间内测量模块用于精确测量时间间隔；采样数据暂存模块则存储采样数据，等待后续的信号重构。 这种基于FPGA的随机等效采样模块设计，解决了高速ADC的需求与实际工艺成本之间的矛盾，提高了高频模拟信号处理的能力，适用于各种电子仪表和系统，特别是在需要处理高频信号的领域，如通信、雷达和测试测量系统。通过FPGA的可编程特性，该设计可以灵活适应不同的系统需求，提供高效且经济的解决方案。