[发明专利]基于微带传输线的皮秒脉冲采样系统及其采样方法

说明书

技术领域

本发明属于数据采集技术领域，尤其涉及基于微带传输线的皮秒脉冲采样系统及其采样方法。

背景技术

皮秒脉冲具有脉冲宽度极窄、不可重复再现等特性。要在皮秒量级的时间内将脉冲波完全采样非常困难。

现有的采用微带线的皮秒脉冲采样设备是以4个二极管构成的桥式电路作为采样模块，通过一系列选通信号开/关桥式电路以锁住脉冲信号的信息，所采用的选通信号必须是一对严格对称的窄脉冲信号。如果一条微带线上有N个采样点，则需要有N个桥式电路以及N对选通信号（严格对称的窄脉冲选通信号），且N对选通信号必须保持严格的时序与严格的时间间隔。因此必须要求4N个二极管的特性一致性好，且2N个选通脉冲的参数（脉冲宽度与幅度）一致性好。这种方法在理论上来说是行得通的，但在现实操作中是非常困难的。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题在于提供基于微带传输线的皮秒脉冲采样系统，旨在解决现有设备无法完整地对皮秒脉冲信号进行采样的问题。

本发明是这样实现的，基于微带传输线的皮秒脉冲采样系统，其中，该皮秒脉冲采样系统包括微带传输线、耦合电容C01、耦合电容C02、分压器件Ra、采样模块A1至采样模块Ak、触发器和方波产生器；

所述分压器件Ra的一端接正电压，另一端同时接所述微带传输线的第一端和所述触发器的输入端；所述耦合电容C01的一端接被测信号端子，另一端接所述微带传输线的第一端，用于耦合输入信号至所述微带传输线；所述触发器的输出端与所述方波产生器的输入端相连，用于触发所述方波发生器产生方波信号；所述耦合电容C02的一端与所述微带传输线的第二端相连，另一端与所述方波产生器的输出端相连，用于耦合方波至所述微带传输线；

所述微带传输线上分布有k个接收点，所述k个接收点与所述采样模块A1至采样模块Ak一一对应连接。

进一步地，所述采样模块A1至采样模块Ak中，每个采样模块均包括：二极管D、电容C和电阻Rb；

所述二极管D的阳极与所述微带传输线上相应的接收点相连，所述二极管D的阴极分别与所述电容C的第一端、电阻Rb的一端相连，所述电容C的第一端作为采样点A，所述电容C的第二端、所述电阻Rb的另一端均接地。

进一步地，所述触发器包括一阈值调节器，所述阈值调节器用于调节所述触发器的触发阈值,当输入信号的幅度超过触发阈值时，触发器将输出一个信号至方波产生器，使其产生一个负极性的方波。

进一步地，所述方波产生器包含幅度调节器和延时调节器；

所述幅度调节器用于调节所述方波产生器所产生的方波的幅度；

所述延时调节器对所述方波产生器产生的方波进行延时。

进一步地，所述方波产生器为负极性方波产生器。

进一步地，所述方波产生器产生的方波的宽度为所述方波在所述微带传输线上的传输时间Tw。

本发明所要解决的第二个技术问题还在于提供如上所述的皮秒脉冲采样系统的采样方法，其中，所述采样方法包括下述步骤：

步骤A：向分压器件Ra的一端通入直流电压，使每个采样模块中的二极管D保持正向导通；

步骤B：从耦合电容C01的一端输入被测信号，当所述被测信号从微带传输线的第一端传输至微带传输线的第二端时，各个采样模块的电容C上均记录有对应时刻的信号电压数值；

步骤C：当被测信号达到微带传输线的第二端时，方波产生器从电容C02的一端输入负极性的方波，并由微带传输线的第二端向第一端传播；当负极性的方波达到二极管D时，使得二极管D反向截止，电容C进入保持状态，并保留被测信号的信息；随着负极性方波向所述微带传输线的第一端传输，采样模块Ak至采样模块A1依次完成对信号的采样保持工作；

步骤D：从采样模块A1至采样模块Ak中的各个采样点提取采样信息。

本发明所要解决的第三个技术问题还在于提供基于如上所述的皮秒脉冲采样系统的皮秒脉冲信号产生方法，其中，所述皮秒脉冲信号产生方法包括以下步骤：

步骤1：耦合电容C01的一端空置；

步骤2：通过分压器件Ra的一端向所述微带传输线提供一持续的正直流电压，使每一采样点上均有一正直流电平信号；采样点上的正直流电平即为所产生的皮秒脉冲信号的高电平。