随着数字信号理论和相关处理技术的高速发展,通过数字信号处理系统实现各种各样的功能,已成为现代电子系统的主流选择。其中,数据采集系统成为实现模拟电信号到数字信号两者之间的关键转换部件,而模数转换器（Analog to Digital Convertor,ADC）作为核心器件,其性能指标对该数据采集系统的性能起决定性作用。目前,现有可大规模商用的ADC单片性能指标仍然很难满足超宽带（UltraWideband,UWB）数据采集系统的需求,必须采用并行采样技术,以提高系统性能。并行采样技术的基本思想是通过采用多片低性能指标的ADC按照一定规律构成采样阵列,形成一个等效于高性能ADC的数据采集系统的技术。传统的并行采样技术都专注于采样率的提高,无法满足超宽带系统的带宽要求。2007年以来,以LeCroy公司的数字带宽交替技术（Digital Bandwidthinterleaved,DBI）为代表的“混频+FIADC”并行采样结构开始应用于超宽带数据采集系统,这类结构利用FI-ADC子带分解采样的特点,通过混频降低进入单个ADC的采样路径的实际信号带宽,使得整体的系统带宽与采样率一样成倍增长。这些结构中,DBI技术具有原理简单易于理解,时钟鲁棒性较高,对元器件要求较低,不依赖结构设计降低误差的优点,适合于系统级的工程实践应用。根据上述研究背景,本论文围绕数字带宽交替技术设计和实现中的各种问题,进行了相关的研究。具体的研究内容如下:（1）在FI-ADC和滤波器组和多速率信号处理的理论基础上,建立了DBI技术的数学模型,总结出DBI准确重建的条件,为后续研究提供了理论基础。将影响DBI系统实现准确重建的误差归纳为4大类7小类。利用上述分类,将复杂的DBI系统整体校正问题转变为7类误差的校正或抑制问题,作为后续研究的方向指引。（2）将模拟混频的镜像频率信号与模拟混频的非理想性引起的杂散信号一起考虑,得到了在统一ADC数据采集通道设计的原则下,实现模拟混频杂散信号滤除的条件,进而得到DBI系统子带划分及本振频率选择算法,由该算法可以将DBI系统除子带2以外所有子带的模拟混频杂散信号滤除,且子带2只残留三阶交调差频信号。实现了模拟混频的镜像频率信号与模拟混频的非理想性的误差处理。（3）将数字混频的镜像频率信号和插值的混叠信号一起考虑,得到了杂散信号上限的估计式和插值和数字混频杂散信号的抑制与估计算法。实现了数字混频的镜像频率信号和插值的混叠信号的误差处理。（4）针对超宽带数据采集的应用场景,分析了DBI准确重建的条件和超宽带数据采集系统的性能评价指标,改进了失真函数近似准确重建的约束条件,降低了后续校正的实现难度。提出了基于拟最小残差法的幅度校正滤波器设计算法和基于复倒谱的加权最小二乘全通滤波器设计算法,分别实现了失真函数的幅度和相位近似准确重建,由此最终实现系统的近似准确重建。（5）针对DBI技术等混频+FIADC结构中共有的因子带分解及拼合而产生的相邻子带交叠带信号叠加问题,分析了交叠带信号叠加的影响,结合采用混频+FIADC并行采样技术的数据采集系统所具有的结构特点,提出了不需要花费额外资源的交叠带校正算法,实现了对混频+FIADC结构的交叠带问题的校正处理。（6）分析了目前超宽带数据采集系统测试面临的问题,利用DBI等混频+FIADC结构的特点,提出了针对该类结构的数据采集系统测试方法。实现了对超宽带数据采集系统的准确、方便测量。对于所有需要超宽带数据采集系统的电子系统,均可利用本论文研究的DBI技术以实现系统采样率和带宽的提高。此外,由于DBI技术是原理上最基本的混频+FIADC结构,其他结构均可以看作是对于数字带宽交替技术的改进。采用其他混频+FIADC结构的数据采集系统时,也可以应用本论文的相关研究成果。