裴永浩，苏淑靖*

(1.中北大学电子测试技术重点实验室，山西 太原030051；2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051)

欠采样多用于对高于奈奎斯特频率的信号进行数据采集的应用。 根据奈奎斯特-香农采样定理，在使用带通滤波器限制数据采集系统带宽，并且在已知数据采集系统的奈奎斯特频率和目标信号带宽的前提下，可以对此种特殊情况下的目标信号进行重构，而不会造成信息损失。 对于主要关注目标信号相位和幅值的相关应用，逐次逼近寄存器(Successive Approximation Register，SAR)型ADC 采样系统可配置为欠采样来实现系统性能目标。

在应用于高精度时基校准器的数字式锁相环结构中，锁相环参考时钟输入由欠采样下对时基信号的量化结果输出提供，ADC 采样时钟由锁相环输出提供，因此面临锁相环锁定前采样时钟的动态变化问题。 为解决信号采集系统欠采样频率动态变化的问题，设计提出一种能够自适应动态采样频率的欠采样数据采集系统，通过FPGA 对ADC 芯片进行精确时序控制，可实现对时基信号的自适应频率采样，有效保证了锁相环稳定的参考时钟输入。

1 对时基信号的欠采样

在数字锁相环中，被采时基信号源为恒温晶体振荡(OCXO)，输出波形为10 MHz 正弦波，频率稳定性为±1.00 ppb(1 ppb ＝10-9)，负载为50 Ω 情况下，温度变化速度小于2 ℃/min，可为时基校准系统提供稳定精准的时基信号输入。 时基信号的输出被欠采样保持电路欠采样，然后通过ADC 量化到数字域。

根据奈奎斯特采样定理，对于频率为f0的周期性信号，采样频率需满足fs＞2f0。……