專利名稱：一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法，屬于儀器儀表的數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對于IOGHz及以上帶寬的高速取樣示波器，在進行信號測量和校準(zhǔn)的過程中會出現(xiàn)時基抖動。時基抖動是由于實際取樣時刻與理想取樣時刻不相等所引起的。在實際的取樣過程中，取樣間隔往往不是精確等于理想取樣時間，而是與理想值之間存在一個時間偏差。在精密測量中，高速示取樣波器對信號取樣時，測量結(jié)果或多或少都存在時基抖動，它嚴(yán)重影響測試結(jié)果。例如，Nose-to-Nose校準(zhǔn)技術(shù)中重要的一步就是對時基抖動的去除
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于總體平均經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(Ensemble Empirical ModeDecomposition,EEMD)方法對高速取樣示波器對信號源采樣中的時基抖動去除的數(shù)據(jù)處理方法。首先用高速取樣示波器對一個信號源所產(chǎn)生的信號進行N個點的采樣，采樣M次。其中，N表示采樣點數(shù)，M表示對于N個點的采樣次數(shù)。采樣次數(shù)越少時基抖動越明顯，使用EEMD方法只需要采樣I次得到一組包含N個數(shù)值的數(shù)據(jù)。其中當(dāng)N > 1000時時基抖動明顯。將得到的N個數(shù)值導(dǎo)入計算機，進行數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明提供的方法，特征在于數(shù)據(jù)處理過程中，通過EEMD方法得到本征模態(tài)函數(shù)(Intrinsic Mode Function, IMF),篩選出有用信號，將噪聲信號去除，進而重構(gòu)出新的信號，達(dá)到去除時基抖動的效果。一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法流程圖如圖I所示，具體步驟為步驟I、用高速取樣示波器對信號源產(chǎn)生的信號進行一次采樣，得到原始信號s(t), s(t)中有N個數(shù)值的數(shù)據(jù)。將得到的N個數(shù)值導(dǎo)入計算機進行數(shù)據(jù)處理，其中N為采樣點數(shù)，t為采樣時間。步驟2、通過計算機繪制待分析信號s (t)時域圖。信號波形為一不連續(xù)帶狀，即視為時基抖動造成原信號疊加了高頻噪聲。步驟3、對采樣原始信號s (t)進行總體平均經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(Ensemble EmpiricalMode Decomposition, EEMD)。原始信號s (t)的長度為N,經(jīng)EEMD分解得到i個本征模態(tài)函數(shù)(Intrinsic Mode Function, IMF)分量 c」(t)和一個殘余分量 r (t),其中 j=l, 2，…，i。Cj(t)為時域空間的瞬時幅值，r(t)為信號的平均趨勢；式中j表示IMF分量的標(biāo)示下標(biāo)，i表示本征模態(tài)函數(shù)IMF分量的個數(shù)，t表示采樣時間；步驟4、對步驟3中得到得i個MF分量Cj⑴分別進行FFT變換，將橫坐標(biāo)值取10倍的以10為底對數(shù)，縱坐標(biāo)值取20倍的以10為底對數(shù)，求得各個MF分量Cj (t)對應(yīng)的幅頻特性Cj (w)，其中w表示取10倍的以10為底對數(shù)后頻率；步驟5、根據(jù)各個IMF分量對應(yīng)的幅頻特性，將最大幅值大于0的Cj (w)所對應(yīng)的IMF分量Cj (t)視為非噪聲信號，將最大幅值小于0的Cj(W)所對應(yīng)的IMF分量Cj (t)視為EEMD過程中原始數(shù)據(jù)噪聲成分和未抵消完全的白噪聲。步驟6、將步驟5中得到的原始數(shù)據(jù)噪聲成分和未抵消完全的白噪聲從s (t)中剔除，將非噪聲的頂F分量q(t)進行擬合，重構(gòu)成為新信號。即為去除時基抖動后的信號。根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法，其特征是所述步驟3中EEMD分解的公式為
權(quán)利要求
1.步驟I、用高速取樣示波器對信號源產(chǎn)生的信號進行一次采樣得到原始信號s(t)，s(t)中有N個數(shù)值的數(shù)據(jù)。將得到的N個數(shù)值導(dǎo)入計算機進行數(shù)據(jù)處理，其中N為采樣點數(shù)，t為采樣時間； 一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法，其是基于總體平均經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解方法EEMD用于高速取樣示波器對信號源采樣中的時基抖動去除的數(shù)據(jù)處理方法，本方法在對于數(shù)據(jù)處理過程中，通過EEMD方法得到本征模態(tài)函數(shù)，篩選出有用信號，將噪聲信號去除，進而重構(gòu)出新的信號，達(dá)到去除時基抖動的效果；其特征在于其具體步驟為 步驟2、通過計算機繪制待原始信號s (t)的時域圖。信號波形為一不連續(xù)帶狀，即時基抖動造成原信號疊加了高頻噪聲； 步驟3、對采樣原始信號s (t)進行總體平均經(jīng)驗?zāi)B(tài)EEMD分解，原始信號s (t)的長度為N ;經(jīng)EEMD分解得到i個本征模態(tài)函數(shù)MF分量q(t)和一個殘余分量r (t)，其中 j=l, 2，…，i。Cj (t)為時域空間的瞬時幅值，r(t)為信號的平均趨勢；式中j表示IMF分量的標(biāo)示下標(biāo)，i表示本征模態(tài)函數(shù)IMF分量的個數(shù)，t表示采樣時間； 步驟4、對步驟3中得到得i個MF分量(t)分別進行FFT變換，將橫坐標(biāo)值取10倍的以10為底對數(shù)，縱坐標(biāo)值取20倍的以10為底對數(shù)，求得各個MF分量Cj (t)對應(yīng)的幅頻特性Cj (w)，其中w表示取10倍的以10為底對數(shù)后頻率； 步驟5、根據(jù)各個IMF分量對應(yīng)的幅頻特性，將最大幅值大于0的Cj(W)所對應(yīng)的IMF分量(t)視為非噪聲信號，將最大幅值小于0的& (w)所對應(yīng)的IMF分量(t)視為EEMD過程中原始數(shù)據(jù)噪聲成分和未抵消完全的白噪聲； 步驟6、將步驟5中得到的原始數(shù)據(jù)噪聲成分和未抵消完全的白噪聲從s(t)中剔除，將非噪聲的IMF分量~(t)進行擬合，重構(gòu)成為新信號。即為去除時基抖動后的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法，其特征是所述步驟3中EEMD分解的公式為
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法，其特征是所述步驟6中對各個IMF分量Cj (t)進行擬合公式為y (t) = E jCj (t) 式中 y(t)為重構(gòu)信號； Cj (t)為IMF分量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除高速取樣示波器時基抖動的方法，其特征在于所述的高速取樣示波器為帶寬為IOGHz以上的示波器。
全文摘要
本發(fā)明涉及儀器儀表的數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，提供了一種對高速取樣示波器采樣中時基抖動去除的數(shù)據(jù)處理方法。本發(fā)明特征在于數(shù)據(jù)處理過程中，采用EEMD方法進行分解，通過對IMF分量進行頻域分析，篩選出有用信號，將噪聲信號去除，進而重構(gòu)出新信號，達(dá)到去除時基抖動的效果。
文檔編號G01R35/00GK102707252SQ20121016608
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者朱江淼, 高原 申請人:北京工業(yè)大學(xué)