示波器的抽取（Decimation）形式

1 布景

示波器作为电子设计、测验及调试进程中必不可少的测验东西，能够协助工程师更准，更快，更方便地定位和处理问题，被誉为“工程师的眼睛”。 执着寻求更加实在的反映电路中实践信号波形。

跟着待测信号速率越来越快，测验精度越来越高，数字示波器相关于模仿示波器的优势更加显着。采样率无疑成为一个重视的焦点，因为这关系到能否实在复原信号波形。在实践测验中，咱们有必要时刻重视采样率，确保过采样，防止呈现因为欠采样引起波形失真乃至不能复原实在信号波形。

关于一个示波器来说（以R&S公司示波器RTO1024阐明），中心器材是采样率为10G/S的单核ADC。在实践运用示波器时，咱们会遭到示波器榜首关系式的约束，见式1：

采样率×采样时刻=采样率×时基×10=存储深度 —————————-（式1）

关于每台示波器，它的存储深度是必定的，那么咱们在运用示波器进程中，跟着所要测验的信号的时基不同，对应的采样率也不相同，这时就特别要重视防止欠采样。在示波器数据处理进程中，显现出波形的采样率的改变经过插值和抽取的方法来完成的。这里有个关系式能够判别插值和抽取的适用状况，见下表1所示。下面别离就插值和抽取做简略的评论。

表1 不同采样率比照

2 基本原理

下降波形采样率以去掉过多数据的进程称为信号的“抽取”。进步波形采样率以添加数据的进程称为信号的“插值”。本篇侧重评论数据抽取对测验波形和采样率的影响。

2.1 信号的抽取

设X（n）=x（t）|t=nTs，欲使采样率Fs下降M倍，将x(n)中每M个点中抽取一个，顺次组成一个新的序列y(n)，即

则可推算出抽取后信号采样周期T=MTs。

抽取框图见图1所示：

图1 信号抽取示意图（M=3），（a）为原始信号，（c）为抽取后信号

经过对信号数据抽取后，采样率下降，F=Fs/M。为了确保能够复原出信号波形，有必要要求抽取后的采样率大于两倍信号最高频率f，即有必要要确保过采样，见式2。

F=Fs/M >2f ——————————————————–（式2）

2.2 信号的插值

在示波器的ADC采样率不足以清楚的捕获到信号细节，这时需求更高的采样率实在复原收集信号细节部分。插值这个方法的运用能够完美处理这一点，在ADC实践采样点之间刺进特定算法核算的虚拟采样点，以此等效进步信号采样率。在R&S示波器中，你能够经过三种方法完成采样率的进步，别离是线性插值（line），正弦插值（sinx/x），采样坚持插值(sample)，后续再做具体介绍。

3 示波器采样率

针对R&S示波器RTO1024，其ADC的固定硬件采样率为10G/S，经过不同的抽取方法下降采样点数量，别离为SAMPLE，PEAK DETECT，HI-RES，RMS方法。并且能够完成同一通道同一波形以三种不同的抽取方法一起显现。在实践运用进程中，咱们依据实践状况挑选不同的抽取方法进行测验。

依据示波器榜首关系式，示波器能够主动识别当时所在的的采样形式，判别标准是跟ADC的是固定采样率10G/S做比较。假如当时实时采样率低于或等于10G/S时,则主动作业在实时形式，假如当时实时采样率高于10G/S,则能够主动翻开分辨率加强功用：插值。假如运用抽取形式，在采样率低于10G/S时，四种抽取形式能够供挑选：SAMPLE，PEAK DETECT，HI-RES，RMS。

因而，能够看出，咱们对示波器的灵敏设置，能够进步或许下降示波器实践采样率，满意咱们实践测验需求。下面咱们就RTO1024示波器的四种抽取方法，来别离阐明抽取对测验的影响。

4 抽取方法

抽取形式削减从ADC收集的数据点，以此到达下降采样率。在抽取形式下，分辨率加强功用主动封闭。RTO示波器一共能够支撑四种抽取方法，对ADC收集的数据做相应的抽取处理，其它数据悉数丢掉，这样来完成下降采样率。下面别离从这四种抽取方法进行阐明，以示波器上校准信号（1KHz方波）作为测验源。

4.1 Sample

所谓“sample”，便是采样坚持，跟ADC数据离化进程是相同。这是通用的默许抽取方法，在ADC收集的数据点里边，以N个点为一组，从这N个点里取出榜首个点，作为新的波形数据里边的采样点，N个点里的其他采样点悉数丢掉。经过抽取出来的这些点拟组成一个波形，如下图3所示。选用sample抽取方法测验波形如下图4所示，这和一个低采样率的ADC收集的波形数据是相同的。