CN102664588A - 用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于频率调制信号和幅度调制信号的数字化解调方法及装置，属于电子测量技术领域。本发明虚拟仪器方式实现频率调制和幅度调制信号的数字化解调测量，利用小于一个波形周期的局部波形获得载波正弦信号序列的幅度、频率等局域模型参数值，将小于一个波形周期的正弦模型在实际测量曲线波形上进行滑动拟合，从而实现调制信号的数字化解调。另外，其具有时间分辨力高、鲁棒性好、解调失真小、绝对收敛、快速解调等特征。本发明时间分辨力高、鲁棒性好、算法绝对收敛、可以方便进行溯源校准。

Description

用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调方法及装置

技术领域

本发明涉及一种用于频率调制信号和幅度调制信号的数字化解调方法及装置，属于电子测量技术领域。

背景技术

调制与解调技术是无线电基本技术之一，广泛应用于广播、电视、通信、导航、测量、测试、仪器、仪表等行业领域中。

调幅信号解调基本原理是使用峰值检波硬件实现，调频信号的解调原理之一即是使用鉴频器将频率变化转换成幅度变化，然后再使用峰值检波手段完成。特点是解调实时性好、速度快，不足是解调电路复杂、误差环节因素较多、解调失真较大、解调灵敏度受硬件条件限制不易达到很高。在如彩色电视信号等复合调制信号的解调中过程和原理更加复杂，需要分别进行处理和分别解调。

计算机和数字化采样技术的进展，产生并推动了软件无线电技术的发展，使得人们可以使用数字化方式进行调制信号解调，不仅可以达到较低的解调失真度，还能方便地进行量值溯源，解决调制解调仪器设备的计量校准问题。在数字化解调过程中，最大的困难在于解调的时间分辨力问题，一些解调方法如过零点检测法解调频率调制信号，会遇到分辨力不能低于载波周期并且会随时间变化的问题，其本质原因是算法在少于一个周期波形的情况下无法有效获得其载波的模型参数。解调精度较低，失真较大。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的局陷，提出一种用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调方法及装置，使用不足一个波形周期的正弦波形(例如十分之一个波形周期)获取已调信号局部波形序列的载波幅度和频率模型值，装置借助于高速数据采集和量化技术，以数字化方式同时实现幅度调制信号和频率调制信号的精确解调，并最终解决幅度调制信号和频率调制信号的溯源问题。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调方法，具体步骤为：

1)对待测频率调制信号或者幅度调制信号进行信号调理，利用模数转换电路对调理后的信号进行采样，将采样得到的波形数据序列y_i，i＝1，2，...，n送入计算机，其中i表示同步采样序列中采样点序号；

模数转换电路采集波形的序列长度n以及采样速率v根据被测调制信号的载波频率设定，设定原则为保证每个载波波形周期内要多于20个采样点；

2)首先，在波形采集序列前缘截取少于一个载波周期的包含m₁个采样点的波形段数据序列y_i，i＝1，2，...，m₁；假设截取的波形数据序列近似为正弦波，对该正弦波信号进行数学描述，其波形为

其中，A₁为正弦波幅值，f₁为正弦波频率值，

为正弦波初始相位值；

3)用计算机对步骤2)截取的波形数据序列进行正弦拟合，获得拟合正弦波的幅度A₁、频率f₁，具体过程为：

3.1 在波形数据序列前缘截取少于一个载波周期的包含m₁个采样点的波形段数据序列y_i，i＝1，2，...，m₁，则

y_i＝y(t_i)＝y((i-1)·Δτ)，i＝1，2，...，m₁

其中，采样时间间隔Δτ＝1/v，v为采样速率；

3.2 用计算机对截取的数据序列y_i(i＝1，2，...，m₁)进行正弦波形四参数拟合，获得拟合信号：

其中，

为正弦波幅度的拟合值，

为正弦波角频率的拟合值，

为正弦波初始相位的拟合值，

为正弦波直流分量值的拟合值；

频率拟合值

为

${\hat{f}}_1=\frac{{\widehat{\mathrm{\ω}}}_1\·v}{2\mathrm{\π}};$

4)存储输出正弦模型幅度A₁的估计值

正弦模型频率f₁的估计值

5)以小于

的周期长度对应的序列时间长度截取下一段拟合序列长度m₂，该拟合序列的中心位置从m₁/2处向后移动一个采样点，在新截取的拟合序列上执行步骤3)、4)所述过程，获得输出正弦模型的幅度正弦模型的频率

6)按照步骤5)的方式重复向后推动截取拟合过程，直至数据序列达到终点，获得幅度解调波形序列：

为幅度调制信号的解调波形输出，获得频率解调波形序列：

为频率调制信号的解调波形输出。

所述正弦波形四参数拟合具体过程为：

(1)设定初始参数，具体包括：待测的正弦信号的频率预估值为f₀，角频率预估值ω₀＝2πf₀/v，波形采集序列所含信号不足一个周期且个数为p，波形采集序列占用时间长度为τ，则f₀≤1/τ，选取另一个足够小的正数因子q＝1×10^-5，使得f₀＞q/τ，此时f₀∈[q/τ，2/τ]；

(2)设定拟合迭代停止条件为一个接近于0的足够小的正数h_e＝1×10^-20；

(3)从已知时刻t₁，t₂，...，t_n的正弦波采集样本y₁，y₂，...y_n，使用计点法获得信号波形占用时间长度为τ＝(n-1)/v，确定目标频率f₀的存在区间[q/τ，2/τ]；

(4)确定迭代左边界频率f_L＝q/τ和迭代左边界角频率ω_L＝2πf_L/v以及迭代右边界频率.f_R＝2/τ和迭代右边界角频率ω_R＝2πf_R/v，令中值角频率ω_M＝(ω_R+ω_L)/2；

(5)在迭代左边界角频率ω_L、迭代右边界角频率ω_R和中值角频率ω_M上分别利用频率已知的三参数正弦波形拟合公式计算各自的拟合残差ρ(ω_L)、ρ(ω_R)和ρ(ω_M)；

(6)若ρ(ω_L)＜η·ρ(ω_M)，则令迭代右边界角频率ω_R＝ω_M，迭代左边界角频率ω_L不变，重复执行步骤(5)～步骤(6)，其中η为判据因子且η取值范围为1～1.5；

(7)若ρ(ω_L)≥η·ρ(ω_M)，则必有ω_R＜2ω₀，确定左边界角频率为ω_L，右边界角频率ω_R，按照优选法原则，选取两个中值角频率分别为

ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)

和

ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(8)在左边界角频率ω_L上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_L、拟合相位

拟合直流分量D_L、拟合残差ρ_L，在右边界角频率ω_R上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_R、拟合相位

拟合直流分量D_R、拟合残差ρ_R，在中值角频率ω_M上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_M、拟合相位

拟合直流分量D_M、拟合残差ρ_M，在中值角频率ω_T上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_T、拟合相位

拟合直流分量D_T、拟合残差ρ_T；

(9)若ρ_M＜ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_M，有ω₀∈[ω_T，ω_R]，参量更新为ω_L＝ω_T，ω_T＝ω_M，ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)；若ρ_M≥ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_T，有ω₀∈[ω_L，ω_M]，参量更新为ω_R＝ω_M，ω_M＝ω_T，ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(10)判定若|(ρ_M-ρ_T)/ρ_T|≥h_e，则重复步骤(5)～步骤(10)；若|ρ_M-ρ_T)/ρ_T|＜h_e，则停止迭代，此时又分为两种情况：若最小拟合残差ρ＝ρ_T，获得四参数拟合正弦曲线参数为

拟合过程结束；若最小拟合残差ρ＝ρ_M，获得四参数拟合正弦曲线参数为 拟合过程结束。

本发明的一种用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调装置，用于频率调制信号或者幅度调制信号的解调，包括信号调理电路、模数转换电路、数据寄存器、接口电路、计算机、控制逻辑电路、时钟电路和输入输出电路；

被测调制信号经信号调理电路进行滤波、放大后进入模数转换电路，模数转换电路对进入的信号进行采样和模数转换，将得到的数字化波形数据序列送入数据寄存器进行寄存；接口电路将数据寄存器中的波形数据序列依次读入计算机，计算机对获取的数据序列进行存储、处理、数字化解调运算，将运算结果经过输入输出电路以虚拟仪器的方式提供给操作者并实现人机交互；

计算机通过控制逻辑电路为模数转换电路、数据寄存器和接口电路提供统一的时序和逻辑控制信号，时钟电路为逻辑控制电路和计算机提供统一的时钟信号；

上述接口电路为并行可编程输入接口，采用FPGA编程实现或者采用可编程I/O接口芯片实现。

有益效果

采用借助于通用数据采集技术和波形测量技术，利用虚拟仪器方式，用于进行滑动模型方式的调制信号解调，仅仅使用不足一个载波周期的部分波形获得调制波形参数值，例如在仅有十分之一个波形周期下即可以实现正弦载波模型参数值测量辨识，且能同时完成FM信号解调和AM信号解调，因而具有更高的模型解调分辨力和更高的解调效率，本发明时间分辨力高、鲁棒性好、算法绝对收敛、可以方便进行溯源校准。本发明可用于制作调制度分析仪、测量接收机、AM、FM信号的数字化解调分析测量系统等，并可以用于AM、FM信号参数的计量校准。

附图说明

图1为本发明中数字化解调装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例

一种用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调方法，具体步骤为：

1)对待测频率调制信号或者幅度调制信号进行信号调理，利用模数转换电路对调理后的信号进行采样，将采样得到的波形数据序列y_i，i＝1，2，...，n送入计算机，其中i表示同步采样序列中采样点序号；

模数转换电路采集波形的序列长度n以及采样速率v根据被测调制信号的载波频率设定，设定原则为保证每个载波波形周期内要多于20个采样点；

2)首先，在波形采集序列前缘截取少于一个载波周期的包含m₁个采样点的波形段数据序列y_i，i＝1，2，...，m₁；假设截取的波形数据序列近似为正弦波，对该正弦波信号进行数学描述，其波形为

其中，A₁为正弦波幅值，f₁为正弦波频率值，

为正弦波初始相位值；

3)用计算机对步骤2)截取的波形数据序列进行正弦拟合，获得拟合正弦波的幅度A₁、频率f₁，具体过程为：

3.1在波形数据序列前缘截取少于一个载波周期的包含m₁个采样点的波形段数据序列y_i(i＝1，2，...，m₁)，则

y_i＝y(t_i)＝y((i-1)·Δτ)，i＝1，2，...，m₁

其中，采样时间间隔Δτ＝1/v，v为采样速率；

3.2用计算机对截取的数据序列y_i(i＝1，2，...，m₁)进行正弦波形四参数拟合，获得拟合信号：

其中，

为正弦波幅度的拟合值，

为正弦波角频率的拟合值，

为正弦波初始相位的拟合值，

为正弦波直流分量值的拟合值；

频率的拟合值

为

${\hat{f}}_1=\frac{{\widehat{\mathrm{\ω}}}_1\·v}{2\mathrm{\π}}$

所述正弦波形四参数拟合具体过程为：

(1)设定初始参数，具体包括：待测的正弦信号的频率预估值为f₀，角频率预估值ω₀＝2πf₀/v，波形采集序列所含信号不足一个周期且个数为ρ，波形采集序列占用时间长度为τ，则f₀≤1/τ，选取另一个足够小的正数因子q＝1×10^-5，使得f₀＞q/τ，此时f₀∈[q/τ，2/τ]；

(2)设定拟合迭代停止条件判据为一个接近于0的足够小的正数h_e；

(3)从已知时刻t₁，t₂，...，t_n的正弦波采集样本y₁，y₂，...y_n，使用计点法获得信号波形占用时间长度为τ＝(n-1)/v，确定目标频率f₀的存在区间[q/τ，2/τ]；

(4)确定迭代左边界频率f_L＝q/τ和迭代左边界角频率ω_L＝2πf_L/v以及迭代右边界频率f_R＝2/τ和迭代右边界角频率ω_R＝2πf_R/v，令中值角频率ω_M＝(ω_R+ω_L)/2；

(5)在迭代左边界角频率ω_L、迭代右边界角频率ω_R和中值角频率ω_M上分别利用频率已知的三参数正弦波形拟合公式计算各自的拟合残差ρ(ω_L)、ρ(ω_R)和ρ(ω_M)；

(6)若ρ(ω_L)＜η·ρ(ω_M)，则令迭代右边界角频率ω_R＝ω_M，迭代左边界角频率ω_L不变，重复执行步骤(5)～步骤(6)，其中η为判据因子且η取值范围为1～1.5；

(7)若ρ(ω_L)≥η·ρ(ω_M)，则必有ω_R＜2ω₀，确定左边界角频率为ω_L，右边界角频率ω_R，按照优选法原则，选取两个中值角频率分别为

ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)

和

ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(8)在左边界角频率ω_L上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_L、拟合相位

拟合直流分量D_L、拟合残差ρ_L，在右边界角频率ω_R上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_R、拟合相位

拟合直流分量D_R、拟合残差ρ_R，在中值角频率ω_M上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_M、拟合相位

拟合直流分量D_M、拟合残差ρ_M，在中值角频率ω_T上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_T、拟合相位

拟合直流分量D_T、拟合残差ρ_T；

(9)若ρ_M＜ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_M，有ω₀∈[ω_T，ω_R]，参量更新为ω_L＝ω_T，ω_T＝ω_M，ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)；若ρ_M≥ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_T，有ω₀∈[ω_L，ω_M]，参量更新为ω_R＝ω_M，ω_M＝ω_T，ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(10)判定若|(ρ_M-ρ_T)/ρ_T|≥h_e，则重复步骤(5)～步骤(10)；若|(ρ_M-ρ_T)/ρ_T|＜h_e，则停止迭代，此时又分为两种情况：若最小拟合残差ρ＝ρ_T，获得四参数拟合正弦曲线参数为

拟合过程结束；若最小拟合残差ρ＝ρ_M，获得四参数拟合正弦曲线参数为

拟合过程结束；

4)存储输出正弦模型幅度A₁的估计值

正弦模型频率f₁的估计值

5)以小于

的周期长度(例如

对应的序列时间长度截取下一段拟合序列长度m₂，该拟合序列的中心位置从m₁/2处向后移动一个采样点，在新截取的拟合序列上执行步骤3)、4)所述过程，获得输出正弦模型的幅度

正弦模型的频率

6)按照步骤5)的方式重复向后推动截取拟合过程，直至数据序列达到终点，获得幅度解调波形序列：

为幅度调制信号的解调波形输出，获得频率解调波形序列：

为频率调制信号的解调波形输出。

一种用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调装置，用于频率调制信号或者幅度调制信号的解调，其结构如图1所示，包括信号调理电路、模数转换电路、数据寄存器、接口电路、计算机、控制逻辑电路、时钟电路和输入输出电路；

被测调制信号经信号调理电路进行滤波、放大后进入模数转换电路，模数转换电路对进入的信号进行采样和模数转换，将得到的数字化波形数据序列送入数据寄存器进行寄存；接口电路将数据寄存器中的波形数据序列依次读入计算机，计算机对获取的数据序列进行存储、处理、数字化解调运算，将运算结果经过输入输出电路以虚拟仪器的方式提供给操作者并实现人机交互；

上述计算机进行数字化解调运算过程中，获得的正弦模型幅度随时间变化的曲线是幅度调制信号波形解调结果曲线，获得的正弦模型频率随时间变化的曲线是频率调制信号波形解调结果曲线；

计算机通过控制逻辑电路为模数转换电路、数据寄存器和接口电路提供统一的时序和逻辑控制信号，时钟电路为逻辑控制电路和计算机提供统一的时钟信号；

上述接口电路为并行可编程输入接口，采用可编程I/O接口芯片8255实现。

目前，射频信号发生器和任意波发生器均具有频率调制信号和幅度调制信号输出功能，令其分别输出相应的频率调制或幅度调制信号，使用通用数字存储示波器执行波形测量，使用本发明所述方法与过程，可以获得其频率调制或幅度调制信号的解调波形及参数，可以获得优于0.1％的参数准确度以及优于0.01％解调参数分辨力。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调方法，具体步骤为：

1)对待测频率调制信号或者幅度调制信号进行信号调理，利用模数转换电路对调理后的信号进行采样，将采样得到的波形数据序列y_i，i＝1，2，...，n送入计算机，其中i表示同步采样序列中采样点序号；

2)首先，在波形采集序列前缘截取少于一个载波周期的包含m₁个采样点的波形段数据序列y_i，i＝1，2，...，m₁；假设截取的波形数据序列近似为正弦波，对该正弦波信号进行数学描述，其波形为

其中，A₁为正弦波幅值，f₁为正弦波频率值，

为正弦波初始相位值；

3)用计算机对步骤2)截取的波形数据序列进行正弦拟合，获得拟合正弦波的幅度A₁、频率f₁，具体过程为：

3.1 在波形数据序列前缘截取少于一个载波周期的包含m₁个采样点的波形段数据序列y_i，i＝1，2，...，m₁，则

y_i＝y(t_i)＝y((i-1)·Δτ)，i＝1，2，...，m₁

其中，采样时间间隔ΔτΩ1/v，v为采样速率；

3.2 用计算机对截取的数据序列y_i(i＝1，2，...，m₁)进行正弦波形四参数拟合，获得拟合信号：

其中，

为正弦波幅度的拟合值，

为正弦波角频率的拟合值，

为正弦波初始相位的拟合值，

为正弦波直流分量值的拟合值；

频率拟合值

为

${\hat{f}}_1=\frac{{\widehat{\mathrm{\ω}}}_1\·v}{2\mathrm{\π}};$

4)存储输出正弦模型幅度A₁的估计值正弦模型频率f₁的估计值

5)以小于

的周期长度对应的序列时间长度截取下一段拟合序列长度m₂，该拟合序列的中心位置从m₁/2处向后移动一个采样点，在新截取的拟合序列上执行步骤3)、4)所述过程，获得输出正弦模型的幅度

正弦模型的频率

6)按照步骤5)的方式重复向后推动截取拟合过程，直至数据序列达到终点，获得幅度解调波形序列：

为幅度调制信号的解调波形输出，获得频率解调波形序列：

为频率调制信号的解调波形输出。

2.根据权利要求1所述的一种用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调方法，其特征在于，所述步骤2.2中进行正弦波形四参数拟合的过程为：

(1)设定初始参数，具体包括：待测的正弦信号的频率预估值为f₀，角频率预估值ω₀＝2πf₀/v，波形采集序列所含信号不足一个周期且个数为p，波形采集序列占用时间长度为τ，则f₀≤1/τ，选取另一个足够小的正数因子q＝1×10^-5，使得f₀＞q/τ，此时f₀∈[q/τ，2/τ]；

(2)设定拟合迭代停止条件判据为一个接近于0的足够小的正数h_e；

(3)从已知时刻t₁，t₂，...，t_n的正弦波采集样本y₁，y₂，...y_n，使用计点法获得信号波形占用时间长度为τ＝(n-1)/v，确定目标频率f₀的存在区间[q/τ，2/τ]；

(4)确定迭代左边界频率f_L＝q/τ和迭代左边界角频率ω_L＝2πf_L/v以及迭代右边界频率f_R＝2/τ和迭代右边界角频率ω_R＝2πf_R/v，令中值角频率ω_M＝(ω_R+ω_L)/2；

(5)在迭代左边界角频率ω_L、迭代右边界角频率ω_R和中值角频率ω_M上分别利用频率已知的三参数正弦波形拟合公式计算各自的拟合残差ρ(ω_L)、ρ(ω_R)和ρ(ω_M)；

(6)若ρ(ω_L)＜η·ρ(ω_M)，则令迭代右边界角频率ω_R＝ω_M，迭代左边界角频率ω_L不变，重复执行步骤(5)～步骤(6)，其中η为判据因子且η取值范围为1～1.5；

(7)若ρ(ω_L)≥η·ρ(ω_M)，则必有ω_R＜2ω₀，确定左边界角频率为ω_L，右边界角频率ω_R，按照优选法原则，选取两个中值角频率分别为

ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)

和

ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(8)在左边界角频率ω_L上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_L、拟合相位

拟合直流分量D_L、拟合残差ρ_L，在右边界角频率ω_R上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_R、拟合相位

拟合直流分量D_R、拟合残差ρ_R，在中值角频率ω_M上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_M、拟合相位

拟合直流分量D_M、拟合残差ρ_M，在中值角频率ω_T上执行频率已知的三参数正弦曲线拟合获得拟合幅度A_T、拟合相位

拟合直流分量D_T、拟合残差ρ_T；

(9)若ρ_M＜ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_M，有ω₀∈[ω_T，ω_R]，参量更新为ω_L＝ω_T，ω_T＝ω_M，ω_M＝ω_L+0.618×(ω_R-ω_L)；若ρ_M≥ρ_T，则最小拟合残差ρ＝ρ_T，有ω₀∈[ω_L，ω_M]，参量更新为ω_R＝ω_M，ω_M＝ω_T，ω_T＝ω_R-0.618×(ω_R-ω_L)；

(10)判定若|(ρ_M-ρ_T)/ρ_T|≥h_e，则重复步骤(5)～步骤(10)；若|(ρ_M-ρ_T)/ρ_T|＜h_e，则停止迭代，此时又分为两种情况：若最小拟合残差ρ＝ρ_T，获得四参数拟合正弦曲线参数为

拟合过程结束；若最小拟合残差ρ＝ρ_M，获得四参数拟合正弦曲线参数为

拟合过程结束。

3.根据权利要求1所述的一种用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调方法，其特征在于，所述步骤2)中模数转换电路采集波形的序列长度n以及采样速率v根据被测调制信号的载波频率设定，设定原则为保证每个载波波形周期内要多于20个采样点。

4.根据权利要求2所述的一种用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调方法，其特征在于，所述步骤(2)中h_e的优选取值范围为1×10^-40～1×10^-20。

5.根据权利要求2所述的一种用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调方法，其特征在于，所述步骤(6)中η的优选取值范围为1～1.5。

6.一种用于频率调制和幅度调制信号的数字化解调装置，其特征在于，包括信号调理电路、模数转换电路、数据寄存器、接口电路、计算机、控制逻辑电路、时钟电路和输入输出电路；

被测调制信号经信号调理电路进行滤波、放大后进入模数转换电路，模数转换电路对进入的信号进行采样和模数转换，将得到的数字化波形数据序列送入数据寄存器进行寄存；接口电路将数据寄存器中的波形数据序列依次读入计算机，计算机对获取的数据序列进行存储、处理、数字化解调运算，将运算结果经过输入输出电路以虚拟仪器的方式提供给操作者并实现人机交互；

计算机通过控制逻辑电路为模数转换电路、数据寄存器和接口电路提供统一的时序和逻辑控制信号，时钟电路为逻辑控制电路和计算机提供统一的时钟信号；

上述接口电路为并行可编程输入接口，采用FPGA编程实现或者采用可编程I/O接口芯片实现。

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