示波器用于波形重建的DSP濾波技術
波形重建濾波用來在兩個實際數(shù)據(jù)采樣點之間“插入”數(shù)***算點。插入的數(shù)據(jù)點可提高較快時基下的波形測量精度和使波形更接近真實。等效/重復采樣，也是一種透過插入點的方法實現(xiàn)的波形重建技術，但它的應用場合有限，僅對嚴格重復的波形有效；對信號實時變化的應用場合，不能使用等效采樣。必須在一次采集完成一個完整的波形捕獲，因此只能選擇軟件的方法重建波形。
***簡單的波形重建，采用線性插補濾波器。盡管這類濾波器將改善測量分辨率、精度和顯示質量，但更***的內(nèi)插技術是sin(x)/x 波形內(nèi)差濾波技術，這是一種對稱濾波器。
過去，帶寬較低的示波器一般具有高斯類型的滾降特點，2中的綠色曲線(底部)所示。果您使用這種高斯類型的低速滾降濾波器處理速度非?？斓男盘枺捎诟哂?ndash;3dB帶寬的信號很多，超過Nyquist頻率之上的頻率成分(在本中用陰影區(qū)域表示)會出現(xiàn)混疊現(xiàn)象。果被測對象基波頻率接近或超過Nyquist頻率，混疊會使得顯示的周期性波形看上去會像沒有觸發(fā)一樣，波形的測量誤差會呈幾何級數(shù)增長。在輸入信號的基波頻率低于Nyquist頻率，但信號諧波高于Nyquist頻率時，您可能會在示波器顯示屏上看到邊沿“搖擺”的波形。為此，安捷倫在傳統(tǒng)上一直把具有高斯?jié)L降特點、帶寬較低的實時示波器的帶寬限定為取樣速率的?，也就是Nyquist頻率的? ，目的是濾除高于Nyquist的諧波成分。
對某些帶寬在2 GHz - 6 GHz之間的帶寬較高的實時示波器，硬件滾降特點開始接近理論磚墻濾波器。在大多數(shù)示波器測量中，這是一種希望實現(xiàn)的特點。這類硬件濾波器稱為高階***大平坦濾波器，通過這類硬件濾波器，大多數(shù)帶內(nèi)頻率以***小衰減傳送，而大多數(shù)帶外頻率則被明顯衰減。在高階***大平坦響應時，示波器帶寬開始接近Nyquist極限。安捷倫建議對具有高階***大平坦響應的示波器，示波器帶寬應限定在不大于取樣速率的0.4倍。換句話說，為保證使用sin(x)/x濾波的波形重建技術的有效性和***性，以20 GSa/s速率取樣的示波器的帶寬不得超過8 GHz。
在示波器中采用sin(x)/x 軟件內(nèi)插濾波器有什么缺點呢？果輸入信號在前期有頻段限制，或果示波器的硬件適當?shù)叵拗屏薔yquist頻率之上的取樣頻率成分，那么其問題可以降到***小。但是果輸入信號具有超過系統(tǒng)帶寬的明顯高的頻率成分，那么sin(x)/x濾波技術的問題之一是對重建的波形可能會出現(xiàn)軟件生成的下沖和過沖，這種影響在本質上是一種Gibbs現(xiàn)象。軟件生成的過沖通常隱藏在實際輸入信號中固有的過沖及示波器的硬件濾波技術所產(chǎn)生的過沖中。由于下沖通常在信號中實際并不存在，因此示波器用戶通常會懷疑sin(x)/x濾波技術的有效性。但在測量帶外信號時，與未校正的硬件導致的誤差相比，軟件導致的誤差(下沖)可能只是小巫見大巫。
記住，測量帶外信號意味著您正在試捕獲頻率成分超過示波器指定帶寬功能的信號，因此測得結果中可能包括由于硬件限制導致的明顯誤差成分。例，果您試測量邊沿速率為20 ps (10% - 90%)的輸入信號，6 GHz示波器會產(chǎn)生70 ps左右的測量結果(10% - 90%)， 250%的測量誤差。盡管軟件濾波產(chǎn)生的下沖和過沖可能會擾亂視覺，但與硬件導致的過沖及經(jīng)常被忽視的邊沿速率測量誤差相比，這些現(xiàn)象只是很小的誤差來源。
為降低軟件導致的下沖，示波器設計人員可以采用sin(x)/x 內(nèi)插濾波技術，而不校正采集的帶外波形的相位，結果是濾波后的波形有很大的過沖和很小的下沖時，盡管這感覺可能比較舒服，但幅度測量和邊沿速率測量的精度會惡化。因此，就快速上升沿和下降沿的測量而言，使用線性相位校正的DSP濾波技術的測量結果***為***。(本文后面將更詳細地討論相位校正濾波技術。)
***好的方法是盡力忽略下沖現(xiàn)象，把快速邊沿脈沖開始前的這種“擺動”看作實時示波器采用正確D
    SP濾波器的一種標志，這種技術可以******地表示帶外信號的整體特點。也可以把下沖信號看成一種標志，表明您應該使用更高帶寬的實時示波器，或者使用高帶寬取樣示波器，Agilent 86100C。果不可能進行重復取樣，而且合適的高帶寬實時示波器尚未面世，那么您可能必需接受，實時測量結果是當前實時取樣和濾波技術所能實現(xiàn)的***好結果。
前所述，sin(x)/x DSP濾波會明顯改善測量分辨率和精度，使其遠遠高于實時取樣間隔 (1/取樣速率)。通過安捷倫20 GSa/s 54855A示波器，在單次采集中使用sin(x)/x濾波時，增量時間測量精度可以改進到+/-7 ps (峰值)。在某些情況下，使用sin(x)/x濾波技術會影響吞吐量，換句話說，濾波器導致示波器顯示屏更新速度太慢。但是，由于使用sin(x)/x濾波可以增強精度，因此所有缺點顯得都不那么重要。
目前，所有主要實時示波器廠商都允許用戶決定是否使用sin(x)/x濾波技術。這種工作模式是安捷倫示波器是一種默認選項，但用戶可以選擇其它選項。

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