M5i系列数字化仪提供高达6.4 GS/s的实时采样率和12位分辨率,并能以12.8 GB/s的创纪录速度通过PCIe总线直接传输所有采集的数据。此外,新增的固件选项进一步增强了这一功能,允许以惊人的每秒1500万个事件的速率对采集的信号进行平均。.
频谱 M5i-平均-2wSpectrum首席技术官Oliver Rovini表示:“M5i系列新增的这项功能是目前最强大的平均系统之一。基于FPGA的处理能力使其能够实现超快速平均,即使是处理复杂且持续时间长的波形也不例外。事实上,其处理能力足以对每次采集包含高达1 MS个样本的波形进行平均。因此,对于任何处理高频信号、极窄低电平脉冲或因大量噪声而导致信号细节丢失的用户来说,这都是一个极具吸引力的平均处理方案。其应用领域包括质谱分析、激光雷达、射电天文学、自动化、雷达、生物医学、核物理、通信、声纳等等。”.

关于求和平均:
求和平均是一种常用的时域处理技术,用于降低信号的随机(不相关)噪声分量,从而提高信噪比 (SNR),同时提升数字化仪的测量分辨率和动态范围。图 2 展示了一个如何使用平均来揭示原本被过多噪声掩盖的信号细节的示例。
在本例中,一个低电平信号(约 3 mV)完全被随机噪声掩盖(顶部轨迹)。尽管在原始的单次采集中甚至无法看到源信号,但经过 10 次平均后,实际上存在一个具有 5 个峰值的信号(中间轨迹)。经过 1000 次平均后,信号质量进一步提高,展现出信号的真实形状,包括次级峰值和低谷(底部轨迹)。频谱 M5i-平均-3w
理想情况下,如果信号和噪声不相关——也就是说,噪声是随机的,而信号是重复的——求和平均功能可以按测量次数(或平均次数)的平方根比例提高信噪比。例如,对信号进行 256 次平均,可以将信噪比提高高达 24 dB,或将测量分辨率提高约 4 位。因此,该技术可用于增强和扩展 M5i 系列数字化仪的 12 位分辨率。

内置阈值定义平均 (TDA):
为了进一步提高平均能力,并使 M5i 系列数字化仪能够检测和平均那些可能被过大背景噪声淹没的罕见事件,新的固件选项包含一种称为阈值定义平均 (TDA) 的数据抑制技术。TDA 允许用户设置一个阈值,以便只有超过该阈值的波形样本才会被计入累积波形。低于设定阈值的基线噪声样本会被抑制,抑制方式是将其设为零,或者设为用户自定义值。图 3 显示了 FPGA 功能的框图,图 4 显示了 TDA 过程的示意图。
由于低于阈值的任何波形数据都会从平均波形中移除,因此 TDA 可以有效地抑制低电平的相关(同步)噪声和其他波形伪影,例如基线漂移。这些信号异常无法通过传统的求和平均过程消除。M5i.33xx
系列高速 PCIe 数字转换器已提供平均选项 (M5i.33xx-spavg)。

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