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取样示波器采用等效时间采样技术,可使用较低的实时采样率对高频周期重复信号进行不失真的采样,被广泛应用于微波信号、超带宽脉冲信号、以及雷达信号的波形测试中,相对于实时采样示波器具有更高的输入带宽和等效采样率,测试成本相对更低。精密时基模块属于取样示波器同步触发信号输入前端,通过对高速外同步触发信号的频率相位调谐,产生低频高精度步进延时取样脉冲信号,作为本振信号控制取样器对高频被测信号进行取样,是实现高等效采样率的关键模块。本文根据顺序等效采样理论设计取样示波器精密时基模块,支持2.5GHz同步触发信号输入,可根据时基档位和采样点数灵活调整延时精度和延时范围,研究内容主要从下几个方面进行阐述展开:1、对取样示波器随机等效采样和顺序等效采样的实现方法及原理进行研究,针对现有实现精密时基功能的方法进行可行性分析,面对传统方法的不足,结合课题的研究目标,提出一种新型的步进延时脉冲产生方法“步进移相延时法”,为精密时基模块的设计奠定了理论基础。2、设计了以“FPGA+DDS”为核心架构的精密时基硬件电路,根据指标要求对电路中关键高速器件进行选型,完成了输入信号调理电路、DDS芯片及外围电路、时钟信号处理电路、信号同步电路、FPGA以及串口通信电路和电源电路的硬件电路设计。3、采用FPGA作为核心控制芯片进行精密时基模块的软件设计,使用等精度测频方法实现对外触发信号的频率测量,并完成延时时间与移相偏移字参数的转换计算;采用DDS芯片AD9914实现高精度步进移相时钟产生,通过配置其Profile模式以及可编程模数模式,产生频率相位可调的精确时钟信号。通过设计步进相位偏移字累加程序,使用SPI通信协议对AD9914的寄存器进行配置,完成高精度步进移相时钟信号的产生,并输入信号同步电路实现40KHz的步进延时脉冲信号输出。4、对设计完成的取样示波器精密时基模块各功能进行验证,使用Modelsim软件对AD9914的多寄存器驱动程序执行仿真验证,对DDS输出时钟信号频谱进行测试分析,使用示波器对AD9914的步进移相时钟的产生进行测试验证,以及对信号同步电路输出的步进延时脉冲进行时域测试,完成了精密时基模块的基本功能,可最高输出低于10ps分辨率的步进延时脉冲,延时范围2ns~200ns,实现100GSPS的等效采样率。