CN107769778A - 信号采样装置及信号采样校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信号采样装置及信号采样校准方法，属于信号采样设备技术领域。信号采样装置包括：光调制复用器、多个采样转换模块和主控模块；光调制复用器用于与外部信号源耦合，每个采样转换模块均分别与光调制复用器和主控模块耦合。通过在光调制复用器的光路中完成对原始信号的调制和分割，其有效避免了信号在电路中传输的失真，不会因非线性电路的影响而产生无用杂散和干扰，提高了采样精度和采样效率。此外，通过主控模块对时钟信号的校准，其有效避免了硬件的工艺产生的误差，进而也有效提高了采样精度。

Description

信号采样装置及信号采样校准方法

技术领域

本发明涉及信号采样设备技术领域，具体而言，涉及一种信号采样装置及信号采样校准方法。

背景技术

随着科学技术的发展和提高，信号采样的装置和技术已经得到了广泛的应用。

在现有技术中，可通过模数转换器进行信号采样，虽然其结构简单、成本低，但由于其采样频率和采样效率低，因而限制了其应用范围。此外，也可采用多路通道对信号进行采样。多路虽然能够增加采样效率，但对于带宽过宽的信号，往往会导致采样电路无法正常工作，进而也限制了其应用范围。此外，现有技术还可通过采用混频器，以便于对高频信号进行采样。但采用混频器往往容易出现信号的失真，进而严重降低了信号采样的精度。

因此，如何有效提高信号采样的采样精度和采样效率是目前业界一大难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种信号采样装置及信号采样校准方法，以改善上述缺陷。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种信号采样装置，所述信号采样装置包括：光调制复用器、多个采样转换模块和主控模块；所述光调制复用器用于与外部信号源耦合，每个所述采样转换模块均分别与所述光调制复用器和所述主控模块耦合。所述光调制复用器，用于根据所述外部信号源输入的原始信号生成信号光，将所述信号光调制为多路光脉冲信号，并将每路所述光脉冲信号转换为电脉冲信号，将每个所述电脉冲信号输出至对应的所述采样转换模块。所述采样转换模块，用于根据所述主控模块输出的时钟信号，将获取的所述电脉冲信号转换为数字信号并输出至所述主控模块。所述主控模块，用于根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，对输入每个所述采样转换模块的所述时钟信号均进行校准，并据所接收的每个所述采样转换模块输出的所述数字信号获取采样结果。

进一步的，每个所述采样转换模块均包括：多个跟踪保持单元和多个模数转换单元，每个所述跟踪保持单元均与所述光调制复用器耦合，每个所述跟踪保持单元与每个所述模数转换单元耦合，每个所述跟踪保持单元和每个所述模数转换单元均与所述主控模块耦合。

进一步的，所述光调制复用器包括：光调制单元、光解复用单元和多个光电转换单元，所述光调制单元用于与所述外部信号源耦合，所述光调制单元和所述光解复用单元耦合，每个所述光电转换单元均与所述光解复用单元耦合，每个所述光电转换单元均与每个所述采样转换模块耦合。

进一步的，所述光电转换单元和所述采样转换模块的数量均为2的整数倍次方。

进一步的，所述跟踪保持单元和所述模数转换单元的数量均为2的整数倍次方。

第二方面，本发明实施例提供一种信号采样校准方法，应用于所述信号采样装置，所述信号采样装置包括：光调制复用器、多个采样转换模块和主控模块；所述光调制复用器用于与外部信号源耦合，每个所述采样转换模块均分别与所述光调制复用器和所述主控模块耦合。所述方法包括：所述主控模块获取每个所述采样转换模块输出的数字信号。所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，对生成并输出至该所述采样转换模块的时钟信号均进行校准。

进一步的，每个所述时钟信号包括：工作时钟信号和采样时钟信号，所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，对生成并输出至该所述采样转换模块的时钟信号均进行校准的步骤，包括：所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，校准输入至每个所述采样转换模块的多个所述工作时钟信号和多个所述采样时钟信号的相位。所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，校准输出至每个所述采样转换模块的多个所述工作时钟信号之间的延迟顺序。

进一步的，所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，校准输出至每个所述采样转换模块的多个所述工作时钟信号之间的延迟顺序的步骤，包括：所述主控模块将输出至每个所述采样转换模块的每个所述工作时钟信号和每个所述采样时钟信号均在预设时间范围内步进搜索，并获取多个搜索数据。所述主控模块计算每个所述采样转换模块对应的每个所述搜索数据相对于该所述采样转换模块输出的所述数字信号的二维幅度数据。所述主控模块将每个所述二维幅度数据进行维平滑处理，并获取处理后对应每个所述数字信号的多个所述二维幅度数据中所述二维幅度数据的最大值。所述主控模块根据每个所述采样转换模块的所述二维幅度数据的最大值，调节输入该所述采样转换模块的每个所述工作时钟信号和每个所述采样时钟信号的相位。

进一步的，所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，校准输出至每个所述采样转换模块的多个所述工作时钟信号之间的延迟顺序之后，还包括：所述主控模块校准每个所述数字信号的采样通道的幅值一致性。所述主控模块根据所述数字信号，校准获取每个所述数字信号的延迟顺序。

进一步的，所述主控模块校准每个所述数字信号的采样通道的幅值一致性的步骤，包括：所述主控模块根据每个数字信号，计算获取每个所述数字信号的所述采样通道相对于获取所述数字信号的参考采样通道的幅度均衡值，其中所述参考采样通道为多个所述采样通道中任意一个。所述主控模块根据获取每个所述数字信号的所述采样通道的所述幅度均衡值校准获取每个所述数字信号的所述采样通道，以使获取每个所述数字信号的所述采样通道均保持幅值一致性。

本发明实施例的有益效果是：

通过光调制复用器用于与外部信号源的耦合，光调制复用器能够根据外部信号源输入的原始信号生成信号光，将信号光调制为多路光脉冲信号，再将每路光脉冲信号转换为电脉冲信号。并通过与每个采样转换模块的耦合，将每个电脉冲信号输出至对应的采样转换模块。采样转换模块通过与主控模块的耦合，采样转换模块能够根据主控模块输出的时钟信号，将获取的电脉冲信号转换为数字信号并输出至主控模块。主控模块根据每个采样转换模块输出的所述数字信号，对输入每个采样转换模块的时钟信号均进行校准，并据所接收的每个采样转换模块输出的所述数字信号获取采样结果。因此，通过在光调制复用器的光路中完成对原始信号的调制和分割，其有效避免了信号在电路中传输的失真，不会因非线性电路的影响而产生无用杂散和干扰，提高了采样精度和采样效率。此外，通过主控模块对时钟信号的校准，其有效避免了硬件的工艺产生的误差，进而也有效提高了采样精度。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明实施例提供的一种信号采样装置的第一结构框图；

图2示出了本发明实施例提供的一种信号采样装置的第二结构框图；

图3示出了本发明实施例提供的一种信号采样装置中的第一信号仿真图；

图4示出了本发明实施例提供的一种信号采样装置中的第二信号仿真图；

图5示出了本发明实施例提供的一种信号采样校准方法的流程图；

图6示出了本发明实施例提供的一种信号采样校准方法的第一信号仿真图；

图7示出了本发明实施例提供的一种信号采样校准方法的第二信号仿真图；

图8示出了本发明实施例提供的一种信号采样校准方法中步骤S120的子流程图；

图9示出了本发明实施例提供的一种信号采样校准方法的第三信号仿真图；

图10示出了本发明实施例提供的一种信号采样校准方法的第四信号仿真图。

图标：100-信号采样装置；110-光调制复用器；111-光调制单元；1111-激光器；1112-光调制子单元；112-光解复用单元；113-光电转换单元；120-采样转换模块；121-跟踪保持单元；122-模数转换单元；130-主控模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本发明施例提供了一种信号采样装置100，该信号采样装置100：光调制复用器110、采样转换模块120和主控模块130。

光调制复用器110用于获取外部信号源输入的原始信号。光调制复用器110通过自身的调制作用将该原始信号生成信号光。光调制复用器110再通过自身的复解作用将信号光调制为多路光脉冲信号，并通过光电转换将每路所述光脉冲信号转换为电脉冲信号，再将每个电脉冲信号输出至对应的采样转换模块120。

采样转换模块120用于根据主控模块130输出的时钟信号，将获取的电脉冲信号进行跟踪保持，并将电脉冲信号转换为数字信号后输出至所述主控模块130。

主控模块130用于根据每个采样转换模块120输出的数字信号，通过自身的预设算法对输入每个采样转换模块120的时钟信号均进行校准。主控模块130还据所接收的每个采样转换模块120输出的数字信号获取采样结果。

请参阅图2，光调制复用器110包括：光调制单元111、光解复用单元112和光电转换单元113。

如图2和图3所示，图3中I为幅值、A为原始信号、B为光脉冲、C为信号光、T为时间。光调制单元111用于将原始信号调制为信号光。光调制单元111包括：激光器1111和光调制子单元1112。光调制单元111通过与外部信号源的耦合，即光调制子单元1112与外部信号源耦合，获取外部信号源输入的原始信号。光调制单元111能够通过自身的激光器1111产生的光脉冲后输出至光调制子单元1112，以调制光调制子单元1112获取的原始信号。其中，光脉冲的重复频率可以为128GHz。受到光脉冲的调制，原始信号被调制由多个脉冲构成的信号光，且该信号光中，每个脉冲和相邻的脉冲的时间间隔为7.8125PS。光调制单元111通过与光解复用单元112的耦合，光调制单元111便能够将信号光输出至光解复用单元112。

如图2和图4所示，图4中的I为幅值、C为信号光、T为时间。为光解复用单元112用于将获取的信号光分频调制，并分解为多路光脉冲信号。作为一种方式，光解复用单元112能够将信号光分频为16路光脉冲信号，如图4中的D1至D16。每路光脉冲信号均为重复频率为8GHz的光脉冲信号，且每路光脉冲信号中两个相邻脉冲之间的时间间隔为125PS。光解复用单元112通过与光电转换单元113的耦合，故能够将每路光脉冲信号均输出至对应的光电转换单元113。

如图2所示，光电转换单元113为多个，其数量可以为2的整数倍次方。本实施例中，为保证信号采样装置100的采样效果的同时，还需有效提高光电转换单元113的转化效率，优选地，光电转换单元113的数量可以为16个。每个光电转换单元113均通过光解复用单元112的耦合获取光解复用单元112输出对应的一路光脉冲信号。每个光电转换单元113均能够通过自身的转换电路而将光脉冲信号转换为电脉冲信号。每个光电转换单元113再通过与对应的每个采样转换模块120的耦合，从而将每个电脉冲信号均输出至对应的采样转换模块120。

请参阅图2，采样转换模块120的数量也可以为2的整数倍次方。为保证每个采样转换模块120均能够获取对应的光电转换单元113输出的电脉冲信号，优选地，采样转换模块120的数量可以为16个。

本实施例中，每个采样转换模块120均需要对获取的电脉冲信号再次分频，以便于提高其采样精度和采样效率，故每个采样转换模块120均包括：多个跟踪保持单元121和多个模数转换单元122。跟踪保持单元121和模数转换单元122的数量均可以为2的整数倍次方，作为一种方式，跟踪保持单元121和模数转换单元122的数量均优选为4个。

每个跟踪保持单元121均通过与光调制复用器110的耦合而获取被再次分频的电脉冲信号。每个跟踪保持单元121均通过与主控模块130的耦合，每个跟踪保持单元121均能够获取主控模块130发送的时钟信号中的工作时钟信号。由于每个电脉冲信号的模数转换需要一定的时间，在该转换时间以内，每个跟踪保持单元121均能够根据该工作时钟信号对获取的电脉冲信号进行保持放大，并根据该电脉冲信号和工作时钟信号而输出对电脉冲信号的保持信号。每个跟踪保持单元121再通过与对应的模数转换单元122的耦合，以将该保持信号再输出至对应的模数转换单元122。

每个模数转换单元122均能够通过与对应的跟踪保持单元121耦合，以获取对应的保持信号。每个模数转换单元122均通过与主控模块130的耦合，每个模数转换单元122均能够获取主控模块130发送的时钟信号中的采样时钟信号。每个模数转换单元122根据该采样时钟信号，通过自身的模数转换电路，便能将获取的保持信号转换为对应电脉冲信号的数字信号。此外，每个模数转换单元122也通过与主控模块130的耦合，每个模数转换单元122便能够将数字信号均输出至主控模块130。

主控模块130可以为集成电路芯片，其具有信号处理能力。其中，主控模块130可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

本实施例中，时钟信号包括：工作时钟信号和采样时钟信号。主控模块130能够根据预设程序生成多个工作时钟信号，并将每个工作时钟信号均输出至对应的跟踪保持单元121。主控模块130也能够根据预设程序生成多个采样时钟信号，并将每个采样时钟信号均输出至对应的模数转换单元122。

具体的，主控模块130生成工作时钟信号的数量可以为对应跟踪保持单元121的64个。主控模块130通过自身的直接数字频率合成(Direct Digital Synthesis)生成每个工作时钟信号，将每个工作时钟信号均通过自身的上变频电路变频至2GHz，再将每个工作时钟信号均输出至对应的跟踪保持单元121。作为一种实施方式，主控模块130在生成每个工作时钟信号时，主控模块130能够通过延时调节该工作时钟信号的相位。其中，主控模块130以0.022°的步进调节每个工作时钟信号的相位，以将每个工作时钟信号的相位调节至与对应的跟踪保持单元121中的保持信号的相位对应。

此外，主控模块130生成采样时钟信号的数量可以为对应模数转换单元122的64个。主控模块130通过自身的锁相环生成每个采样时钟信号，主控模块130将每个采样时钟信号均通过对应的可编程延迟线进行延迟后再输出至对应的模数转换单元122。其中，每个采样时钟信号的频率也为2GHz。主控模块130能够通过可编程延迟线以10PS的步进调节每个采样时钟信号的相位，以将每个采样时钟信号的相位调节至与对应的模数转换单元122获取的保持信号的相位对应。

再者，信号采样装置100在上电初次使用时，信号采样装置100获取的原始信号为用于校准的校准信号。主控模块130能够根据该原始信号对生成的工作时钟信号和采样时钟信号进行校准，并对数字信号的获取也进行校准，其具体步骤将在后续部分说明。另外，当主控模块130已经完成校准后，信号采样装置100在本次上电的后续使用时，信号采样装置100获取的原始信号为待采样信号时，主控模块130通过自身的采样通道获取每个模数转换单元122输出的数字信号后，主控模块130再根据自身的预设程序便能够通过该数字信号而获取采样结果。

请参阅图5，本发明实施例还提供了一种信号采样校准方法，该方法应用于信号采样装置，该信号采样校准方法包括：步骤S110、步骤S120、步骤S130和步骤S140。

步骤S110：所述主控模块获取每个所述采样转换模块输出的数字信号。

主控模块通过与每个采样转换模块的耦合，当信号采样装置由外部信号源输出类型为校准信号的原始信号时，主控模块便能够获得每个采样转换模块根据该原始信号输出的数字信号。

步骤S120：所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，对生成并输出至该所述采样转换模块的时钟信号均进行校准。

主控模块在获取每个采样转换模块输出的数字信号后，主控模块能够形成闭环调节，即主控模块能够根据该数字信号校准生成的时钟信号的相位，以使生成的时钟信号的相位以及顺序和原始信号的相位以及顺序满足一定的预设关系。其中，主控模块对时钟信号进行校准时，信号采样装置由外部信号源分别输入两次原始信号，其频率可以分别为：2.5GHz的正弦信号和0.5GHz的正弦信号。

步骤S130：所述主控模块校准每个所述数字信号的采样通道的幅值一致性。

在信号采样装置的电路和光路中，电路和光路的设计、电缆误差、工艺的不一致性都会导致主控模块获取数字信号的每个通道产生幅值不一致的情况。

本实施例中，主控模块的采样通道为64个，主控模块可预设以获取数字信号的多个采样通道中的其中一个采样通道为参考采样通道。主控模块通过多个通道获取多个数字信号后，主控模块能够根据预设的程序，计算获取每个数字信号的采样通道相对于获取数字信号的参考采样通道的幅度均衡值。通过计算获取每个采样通道幅度均衡值后，主控模块根据每个幅度均衡值便能够校准每个幅度均衡值所对应的采样通道，以使获取每个数字信号的采样通道均保持幅值一致性。需要说明的是，主控模块校准每个采样通道的幅值一致性时，信号采样装置由外部信号源的原始信号可以为0.5GHz的正弦信号。

如图6所示，图6中I为幅值，T为时间、U1为均衡前各采样通道的波形。此时，由于各采样通道的均衡值不一致，故各采样通道所获取的数数字信号的幅值不一致导致数字信号不准确。

如图7所示，图7中I为幅值，T为时间、U2为均衡后各采样通道的波形。主控模块通过获取各采样通道的幅度均衡值，便能够根据各幅度均衡值校准各采样通道。进而使得获取每个数字信号的采样通道均保持幅值一致性。

步骤S140：所述主控模块根据所述数字信号，校准获取每个所述数字信号的延迟顺序。

由于信号采样装置中64个通路中的延迟不同，以及采样后数据的同步也不同，每个采样通道获得的数字信号与其余采样通道获得的数字信号之间的时序关系不能事先确定。一旦获取数字信号的排序错误，则即使64个采样通道获得的数字信号均正确，也不能恢复原始采样数据，进而主控模块需要对延长顺序进行校准。

本实施例中，主控模块也可预设以获取数字信号的多个采样通道中的其中一个采样通道为参考采样通道。在信号采样装置首先获取外部信号源输入0.5GHz正弦信号的原始信号。主控模块通过多个通道获取多个数字信号后，主控模块能够根据预设的程序计算获取每个数字信号相对于通过参考采样通道获取的数字信号的时差，而该时差距离正确时差必然相隔若干个T1，其中T1可以为500PS。

但由于实际调试的情况，各采样通道的时差最大可超过30个T1以使，因此，信号采样装置再获取外部信号源输入15.625MHz正弦信号的原始信号，主控模块通过多个通道获取多个数字信号后，主控模块能够根据预设的程序再次计算获取每个数字信号相对于通过参考采样通道获取的数字信号的时差，而该时差距离正确时差也必然相隔若干个T2，其中T2可以为500PS。

最后，主控装置通过4*round(T2/4)+T1，其中，round为四舍五入，便能够得出每个采样通道获取数字信号相对参考采样通道获取数字信号的时差，进而根据每个采样通道的时差的不同，将采样通道进行排序校准，以得到获取每个数字信号的正确延迟顺序。

请参阅图8和图9，图8示出了图5中步骤S120的子流程，其包括：步骤S121和步骤S122。

步骤S121：所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，校准输入至每个所述采样转换模块的多个所述工作时钟信号和多个所述采样时钟信号的相位。

主控模块在对时钟信号进行校准时，主控模块需要校准每个输出至跟踪保持单元的工作时钟信号的相位，以及校准每个输出至模数转换单元的相位。具体的，信号采样装置获取外部信号源输入2.5GHz正弦信号的原始信号。主控模块将输出至每个采样转换模块的每个工作时钟信号和每个所采样时钟信号均在预设时间范围内步进搜索。其中，主控模块对每个工作时钟信号的搜索范围为0至125PS，其搜索的步进为125/1024PS。主控模块对每个采样时钟信号的搜索范围为0至500PS，其搜索的步进为10PS。通过搜索，主控模块能够获取多个2维搜索数据，其中，搜索数据的数量可以为51200个。

主控模块对获取的51200个的2维搜索数据，对每个2维搜索数据均采样1024个数据，并计算该1024个数据中每个数据相对于采样转换模块输出的数字信号，即每个数据相对于每个采样通道获取的数字信号的二维幅度数据。由于此时计算出的维幅度数据还存在噪声的干扰，因而主控模块再将每个二维幅度数据进行维平滑处理，即分别进行工作时钟维平滑处理和采样时钟维平滑处理。通过维平滑处理后，主控模块能够获取对应每个所述数字信号的每1024个二维幅度数据中二维幅度数据最大值，该二维幅度数据最大值便为输出至每个采样转换模块的每个工作时钟信号相对于每个采样转换模块中每个跟踪保持单元中对应的电脉冲信号的相位，以及每个采样时钟信号相对于每个采样转换模块中每个模数转换单元对应的保持信号的相位。主控模块根据每个二维幅度数据的最大值，便能够调节输入该采样转换模块的每个工作时钟信号和每个采样时钟信号的相位。其中，调节上述的主控模块以0.022°的步进调节每个工作时钟信号的相位，以及主控模块以10PS的步进调节每个采样时钟信号的相位。

如图9所示，图9中I为幅值、D1为一路光脉冲信号、A11为校准前的对应该路光脉冲信号的工作时钟信号、A12为校准后的该工作时钟信号、E1为对应该路光脉冲信号的一路保持信号、B11为校准前的对应该路保持信号的采样时钟信号、B12为校准后的该采样时钟信号。通过对每个工作时钟信号的相位和每个采样时钟信号的相位的调节。每个工作时钟信号校准后，每个工作时钟信号的上升沿均能够与每个对应的电脉冲信号的脉冲位于同一相位。每个采样时钟信号校准后，每个采样时钟信号的上升沿均能够与每个对应的保持信号的保持段(保持信号的上升沿和下降沿的中点)位于同一相位。

步骤S122：所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，校准输出至每个所述采样转换模块的多个所述工作时钟信号之间的延迟顺序。

当校准每个工作时钟信号的相位后，主控装置还需要获取多个工作时钟信号之间的时间关系，以完成对工作时钟信号完全校准。具体的，信号采样装置获取外部信号源输入0.5GHz正弦信号的原始信号。本实施例中，由于光脉冲的重复频率可以为128GHz，故每4路电脉冲信号的相位对应关系为0ps、31.25ps、62.5ps和93.75ps。主控模块以输出每个采样转换模块的四个工作时钟信号为一个计算单元，并以该单元中的其中一个工作时钟信号为参考工作时钟信号，主控模块根据由每个采样转换模块获取的数字信号，再通过自身的预设程序便能够计算其余三个工作时钟信号相对于参考工作时钟信号的相位差，故主控模块根据每个工作时钟信号的相位差便能够将每个单元中的每个工作时钟信号均校准至对应的相位。其中，每个单元中四个工作时钟信号的相位可依次为0、125ps、250ps、375ps。

如图10所示，图10中I为幅值、T为时间、D1为一路光脉冲信号、A11、A21和A31分别为校准前的对应该路光脉冲信号的其中3路工作时钟信号、A12、A22和A32分别为校准后的对应该路光脉冲信号的其中3路工作时钟信号。通过校准每个单元中四个工作时钟信号的相位，主控模块便能够校准输出至每个采样转换模块的多个工作时钟信号之间的延迟顺序。

综上所述，本实施例提供一种信号采样装置及信号采样校准方法，信号采样装置包括：光调制复用器、多个采样转换模块和主控模块；光调制复用器用于与外部信号源耦合，每个采样转换模块均分别与光调制复用器和主控模块耦合。

通过光调制复用器用于与外部信号源的耦合，光调制复用器能够根据外部信号源输入的原始信号生成信号光，将信号光调制为多路光脉冲信号，再将每路光脉冲信号转换为电脉冲信号。并通过与每个采样转换模块的耦合，将每个电脉冲信号输出至对应的采样转换模块。采样转换模块通过与主控模块的耦合，采样转换模块能够根据主控模块输出的时钟信号，将获取的电脉冲信号转换为数字信号并输出至主控模块。主控模块根据每个采样转换模块输出的所述数字信号，对输入每个采样转换模块的时钟信号均进行校准，并据所接收的每个采样转换模块输出的所述数字信号获取采样结果。因此，通过在光调制复用器的光路中完成对原始信号的调制和分割，其有效避免了信号在电路中传输的失真，不会因非线性电路的影响而产生无用杂散和干扰，提高了采样精度和采样效率。此外，通过主控模块对时钟信号的校准，其有效避免了硬件的工艺产生的误差，进而也有效提高了采样精度。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号采样装置，其特征在于，所述信号采样装置包括：光调制复用器、多个采样转换模块和主控模块；所述光调制复用器用于与外部信号源耦合，每个所述采样转换模块均分别与所述光调制复用器和所述主控模块耦合；

所述光调制复用器，用于根据所述外部信号源输入的原始信号生成信号光，将所述信号光调制为多路光脉冲信号，并将每路所述光脉冲信号转换为电脉冲信号，将每个所述电脉冲信号输出至对应的所述采样转换模块；

所述采样转换模块，用于根据所述主控模块输出的时钟信号，将获取的所述电脉冲信号转换为数字信号并输出至所述主控模块；

所述主控模块，用于根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，对输入每个所述采样转换模块的所述时钟信号均进行校准，并据所接收的每个所述采样转换模块输出的所述数字信号获取采样结果。

2.根据权利要求1所述的信号采样装置，其特征在于，每个所述采样转换模块均包括：多个跟踪保持单元和多个模数转换单元，每个所述跟踪保持单元均与所述光调制复用器耦合，每个所述跟踪保持单元与每个所述模数转换单元耦合，每个所述跟踪保持单元和每个所述模数转换单元均与所述主控模块耦合。

3.根据权利要求2所述的信号采样装置，其特征在于，所述光调制复用器包括：光调制单元、光解复用单元和多个光电转换单元，所述光调制单元用于与所述外部信号源耦合，所述光调制单元和所述光解复用单元耦合，每个所述光电转换单元均与所述光解复用单元耦合，每个所述光电转换单元均与每个所述采样转换模块耦合。

4.根据权利要求3所述的信号采样装置，其特征在于，所述光电转换单元和所述采样转换模块的数量均为2的整数倍次方。

5.根据权利要求4所述的信号采样装置，其特征在于，所述跟踪保持单元和所述模数转换单元的数量均为2的整数倍次方。

6.一种信号采样校准方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的信号采样装置，所述信号采样装置包括：光调制复用器、多个采样转换模块和主控模块；所述光调制复用器用于与外部信号源耦合，每个所述采样转换模块均分别与所述光调制复用器和所述主控模块耦合；所述方法包括：

所述主控模块获取每个所述采样转换模块输出的数字信号；

所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，对生成并输出至该所述采样转换模块的时钟信号均进行校准。

7.根据权利要求6所述的信号采样校准方法，其特征在于，每个所述时钟信号包括：工作时钟信号和采样时钟信号，所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，对生成并输出至该所述采样转换模块的时钟信号均进行校准的步骤，包括：

所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，校准输入至每个所述采样转换模块的多个所述工作时钟信号和多个所述采样时钟信号的相位；

所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，校准输出至每个所述采样转换模块的多个所述工作时钟信号之间的延迟顺序。

8.根据权利要求7所述的信号采样校准方法，其特征在于，所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，校准输出至每个所述采样转换模块的多个所述工作时钟信号之间的延迟顺序的步骤，包括：

所述主控模块将输出至每个所述采样转换模块的每个所述工作时钟信号和每个所述采样时钟信号均在预设时间范围内步进搜索，并获取多个搜索数据；

所述主控模块计算每个所述采样转换模块对应的每个所述搜索数据相对于该所述采样转换模块输出的所述数字信号的二维幅度数据；

所述主控模块将每个所述二维幅度数据进行维平滑处理，并获取处理后对应每个所述数字信号的多个所述二维幅度数据中所述二维幅度数据的最大值；

所述主控模块根据每个所述采样转换模块的所述二维幅度数据的最大值，调节输入该所述采样转换模块的每个所述工作时钟信号和每个所述采样时钟信号的相位。

9.根据权利要求7所述的信号采样校准方法，其特征在于，所述主控模块根据每个所述采样转换模块输出的所述数字信号，校准输出至每个所述采样转换模块的多个所述工作时钟信号之间的延迟顺序之后，还包括：

所述主控模块校准每个所述数字信号的采样通道的幅值一致性；

所述主控模块根据所述数字信号，校准获取每个所述数字信号的延迟顺序。

10.根据权利要求9所述的信号采样校准方法，其特征在于，所述主控模块校准每个所述数字信号的采样通道的幅值一致性的步骤，包括：

所述主控模块根据每个数字信号，计算获取每个所述数字信号的所述采样通道相对于获取所述数字信号的参考采样通道的幅度均衡值，其中所述参考采样通道为多个所述采样通道中任意一个；

所述主控模块根据获取每个所述数字信号的所述采样通道的所述幅度均衡值校准获取每个所述数字信号的所述采样通道，以使获取每个所述数字信号的所述采样通道均保持幅值一致性。