什么是取樣檢波器

取樣檢波器（Sampling Detector）是一種信號處理器件，用于從連續(xù)時間域中提取離散樣本，并將其轉(zhuǎn)換為離散時間域中的數(shù)字信號。

取樣檢波器的主要原理是根據(jù)采樣定理，即尼奎斯特定理（Nyquist theorem）。根據(jù)尼奎斯特定理，為了準確地恢復(fù)原始信號，采樣頻率必須至少是信號最高頻率的兩倍。取樣檢波器通過以固定的時間間隔對連續(xù)信號進行采樣，獲取信號在不同時間點上的振幅值。

取樣檢波器通常由時鐘信號和采樣保持電路組成。時鐘信號確定了采樣的時間間隔，采樣保持電路用于在每個采樣點上對信號進行抽樣并保持其幅度值。采樣之后，得到的樣本可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）或其他數(shù)字信號處理器件進行進一步處理或存儲。

取樣檢波器常用于各種應(yīng)用中，包括音頻和視頻信號處理、數(shù)據(jù)通信、雷達、無線電接收機等。它可以幫助實現(xiàn)數(shù)字數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸，從而方便進行后續(xù)分析、處理和存儲。同時，取樣檢波器的設(shè)計和性能對信號采樣的準確性和可靠性有重要影響，因此在實際應(yīng)用中需要仔細考慮采樣率、采樣精度和抗混疊等因素。

取樣檢波作為第一種方法，我們只選取每個信號收集單元的中間位置的瞬時電平值（如圖）作為數(shù)據(jù)點，這就是取樣檢波模式。為使顯示跡線看起來是連續(xù)的，我們設(shè)計了一種能描繪出各點之間矢量關(guān)系的系統(tǒng)。比較圖 可以看出我們獲得了一個還算合理的顯示。當然，跡線上的點數(shù)越多，就越能真實地再現(xiàn)模擬信號。不同頻譜儀的可用顯示點數(shù)是不一樣的，對于X 系列信號分析儀，頻域跡線的取樣顯示點數(shù)可以從最少 1 個點到最多 40001 個點。如圖所示，增加取樣點確實可使結(jié)果更接近于模擬信號。

雖然這種取樣檢波方式能很好的體現(xiàn)噪聲的隨機性，但并不適合于分析正弦波。如果在高性能 X 系列信號分析儀上觀察一個 100 MHz 的梳狀信號，分析儀的掃寬可以被設(shè)置為 0 至 26.5 GHz即便使用 1001 個顯示點，每個顯示點代表 26.5 MHz 的頻率掃寬（信號收集單元），也遠大于 8 MHz 的最大分辨率帶寬。

結(jié)果，采用取樣檢波模式時，只有當梳狀信號的混頻分量剛好處在中頻的中心處時，它的幅度才能被顯示出來。圖是一個使用取樣檢波的帶寬為 750 Hz、掃寬為 10 MHz 的顯示。它的梳狀信號幅度應(yīng)該與圖所示（使用峰值檢波）的實際信號基本一致。可以得出，取樣檢波方式并不適用于所有信號，也不能反映顯示信號的真實峰值。當分辨率帶寬小于采樣間隔（如信號收集單元的寬度）時，取樣檢波模式會給出錯誤的結(jié)果。

圖 （左）取樣檢波模式使用 10 個點顯示圖 中的信號

圖 增加取樣點使顯示結(jié)果更接近于模擬顯示

圖 取樣檢波模式下的帶寬為 250 kHz、掃寬為 10 MHz 的梳狀信號

圖 在 10 MHz 掃寬內(nèi)，采用（正）峰值檢波得到的實際梳狀信號

取樣檢波器的使用方法

取樣檢波器是一種重要的信號處理設(shè)備，使用方法可以根據(jù)具體的應(yīng)用場景和設(shè)備類型來進行調(diào)整，但一般的使用方法如下：

1. 首先，確認采樣頻率：根據(jù)被測信號的頻率范圍，確定適當?shù)牟蓸宇l率。根據(jù)尼奎斯特定理，采樣頻率至少應(yīng)是信號最高頻率的兩倍，以避免混疊現(xiàn)象的發(fā)生。

2. 連接信號源：將需要進行采樣的信號連接到取樣檢波器的輸入端。確保連接正確，保證信號傳輸暢通。

3. 設(shè)置采樣參數(shù)：根據(jù)信號特性和采樣需求，設(shè)置取樣檢波器的采樣參數(shù)，包括采樣率、采樣深度和觸發(fā)條件等。這些參數(shù)的設(shè)置將影響到取樣檢波器對信號的采樣和呈現(xiàn)方式。

4. 開始采樣：啟動取樣檢波器，開始對信號進行采樣。取樣檢波器將根據(jù)設(shè)定的采樣參數(shù)對信號進行離散化處理，并輸出數(shù)字化的采樣數(shù)據(jù)。

5. 數(shù)據(jù)分析與處理：對采集到的數(shù)據(jù)進行進一步分析和處理?？梢允褂脭?shù)字信號處理器件或計算機進行數(shù)據(jù)處理，如濾波、頻譜分析、時域分析等。

6. 結(jié)果展示與存儲：根據(jù)需要，將處理后的數(shù)據(jù)進行結(jié)果展示或存儲?？梢酝ㄟ^取樣檢波器本身提供的界面來查看數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備或計算機進行處理和存儲。

在使用取樣檢波器時，需要根據(jù)具體的設(shè)備型號和應(yīng)用需求來合理設(shè)置參數(shù)，并結(jié)合信號特性進行合適的采樣和處理。對于復(fù)雜的應(yīng)用場景，可能需要進行多次調(diào)整和優(yōu)化，以獲得準確、可靠的采樣結(jié)果。

審核編輯：黃飛