已创建固件选项光谱仪器这使得该公司的高速M5i数字化仪卡可以执行板上求和平均。平均是减少不需要的信号噪声的有用工具,同时提高测量分辨率、动态范围和信噪比(SNR)。该选项使M5i数字化仪能够利用先进的板上现场可编程门阵列(FPGA)技术执行平均功能。这样做可以创造一个独特的产品。M5i系列数字化仪提供实时采样速率高达6.4 GS/s, 12位分辨率,它们可以直接通过PCIe总线以破纪录的12.8 GB/s传输所有采集数据。固件选项进一步增强了这一出色的功能,允许获取的信号以每秒1500万事件的惊人速度平均。

Spectrum公司技术总监Oliver Rovini表示:“M5i系列的这个新选项使其成为当今最强大的平均系统之一。“基于fpga的处理可以实现超快平均,即使是在复杂和长波形上。事实上,有足够的处理能力来平均每次采集包含多达1 MSample的波形。其结果是一个平均包,对于任何处理高频信号或非常窄的低电平脉冲或由于大量噪声而丢失信号细节的人都很感兴趣。这包括质谱、激光雷达、射电天文学、自动化、雷达、生物医学、核物理、通信、声纳等应用。”

关于求和平均

求和平均是一种常见的、基于时域的处理技术,用于减少信号的随机(不相关)噪声成分,提高其信噪比,同时增加数字化仪的测量分辨率和动态范围。

在这个例子中,一个低电平信号(大约3 mV)完全被随机噪声(顶部迹线)所掩盖。而在最初的单次采集中,源信号甚至不可见,平均10次,实际上有一个5个峰的信号(中迹)。平均1000倍进一步提高了信号质量,揭示了信号的真实形状,包括次要的最大和最小峰值(较低的轨迹)。

理想情况下,如果信号和噪声是不相关的,即噪声是随机的,而信号是重复的,那么求和平均函数可以提高信噪比,其比例与测量次数(或平均值)的平方根成正比。例如,将一个信号平均256次可以提高多达24 dB的信噪比或提高约4位的测量分辨率。因此,该技术可用于改进和扩展M5i系列数字化仪的12位分辨率。

内置阈值定义平均(TDA)

为了进一步增强平均能力,并允许M5i系列数字化仪检测和平均罕见事件,否则可能会在过多的背景噪声中丢失,固件选项包括一种称为TDA的数据抑制技术。TDA允许用户设置一个阈值水平,以便只有超过该水平的波形样本对累积波形有贡献。基线噪声样本,即低于设置水平的噪声样本,然后通过将其设置为零来抑制,或者作为替代,将其设置为用户定义的值。

由于从平均波形中去除任何低于阈值的波形数据,TDA可以成为一个非常有用的工具,用于拒绝低电平、相关(同步)噪声和其他波形伪影,如基线漂移。这些是信号异常,不能通过传统的求和平均过程去除。

平均选项(M5i.33xx-spavg)现在可用于M5i。33xx系列PCIe高速数字化仪。