一种时域反射测量土壤含水率中实现皮秒级等效采样方法技术

本发明专利技术公开一种时域反射测量土壤含水率中实现皮秒级等效采样方法。首先选用两个独立的频率误差为0.5 ppm的温补晶振，通过低噪声驱动电路为晶振供电及在晶振输出时钟信号前端增加低通滤波器，减少晶振时钟抖动；其次，产生高频脉冲信号，30MHz温补晶振作为DDS系统时钟，利用FPGA控制DDS的频率控制字调节输出信号频率为10.001MHz，接着，50MHz温补晶振作为FPGA系统时钟，利用FPGA内部锁相环输出10MHz作为低速ADC采样时钟信号；最后，采样信号与待采样信号时间差10ps，每个待采样信号周期进行一次采样，数次循环后，能采集原信号的一个完整周期。这种方法通过两个独立的温补晶振使采样信号与待采样信号时钟频率保持较小频率差，实现了100GSPS等效采样速率。实现了100GSPS等效采样速率。实现了100GSPS等效采样速率。

【技术实现步骤摘要】
一种时域反射测量土壤含水率中实现皮秒级等效采样方法


[0001]本专利技术属于土壤参数检测领域，具体涉及一种时域反射测量土壤含水率中实现皮秒级等效采样方法。

技术介绍

[0002]土壤水是土壤的重要组成部分，对农作物的健康生长有着重要影响。土壤水分含量过高容易使作物根系衰败、腐烂，导致作物畸形生长甚至死亡。土壤水分含量过低，土壤干旱缺水，导致作物不能正常进行光合作用，影响作物的产量和质量。因此，对土壤水分含量进行快速、准确测量，能够从宏观角度实现对于土壤变化趋势以及分布规律的良好认知。时域反射法由于具备较好的快速性、准确性和鲁班性被应用于土壤含水率检测，皮秒级反射信号的采样对于时域反射法测量土壤含水率的准确性尤为关键。
[0003]由于时域反射法测量土壤含水率需要采集的反射信号上升沿一般为ps级，ADC芯片在满足模拟带宽要求的同时无法满足高实时采样率要求。等效采样是对周期信号在不同的信号周期进行多次采样，并将采样数据拼接起来重构信号波形的一种采样方法。现有的等效采样方法有采用FPGA控制采样信号的生成，但要求采样信号与待采样信号在上升和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时域反射测量土壤含水率中实现皮秒级等效采样方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、设计两个稳定的晶振电路，50MHz作为采样信号的时钟源，30MHz为输入信号的时钟源，时钟源频率误差不超过
±
0.5 ppm；步骤S2、30MHz晶振输出时钟信号作为DDS的系统时钟，利用FPGA向DDS寄存器写入频率控制字调节信号频率为10.001MHz，通过高速比较器对信号进行边沿整形，得到时域反射法测量土壤含水率需要的皮秒级上升沿；步骤S3、50MHz晶振输出时钟信号作为FPGA的系统时钟，经FPGA内部锁相环分频后输出10MHz至低速ADC时钟端，控制低速ADC采样；步骤S4、输入信号和采样信号的频率差保持1kHz，反映到时域上，采样时钟信号与输入信号保持10ps时间差；步骤S5、在每个采样周期，通过低速ADC对输入信号进行采样，经过N个采样周期采集到输入信号的一个完整周期，完成了100GSPS的高速等效采样。2.根据权利要求1所述的一种时域反射测量土壤含水...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦文虎，刘文飞，孙立博，谢文朋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：