基于隨機解調(diào)的模擬信息轉(zhuǎn)換技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的信號處理模式是先進行奈奎斯特采樣，再通過壓縮去除大量冗余數(shù)據(jù)。這種是先采樣后壓縮的模式無疑浪費了大量的資源。模擬信息轉(zhuǎn)換是解決這個弊端的一種思路，它旨在利用一些新的信息理論將模擬信號直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫男畔?，從而減少采樣過程中的冗余數(shù)據(jù)，降低采樣率。壓縮感知是實現(xiàn)模擬信息轉(zhuǎn)換的一種重要理論依據(jù)，它在理論上表明利用信號的稀疏性可以實現(xiàn)信號的同時壓縮和采樣，達到將模擬信號直接轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s過的有用信息的目的，即模擬信息轉(zhuǎn)換。但是壓縮感知的物理

2、實現(xiàn)方法目前還很少，隨機解調(diào)是其中一種重要方法和技術(shù)。本文對此開展研究，采用隨機解調(diào)方式使壓縮感知理論實用化，從而實現(xiàn)模擬信息轉(zhuǎn)換。本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1、研究隨機解調(diào)的原理。對壓縮感知理論和隨機解調(diào)原理進行闡述，用數(shù)學語言描述隨機解調(diào)過程的各個階段，說明隨機解調(diào)是壓縮感知從離散域到連續(xù)域的一種擴展。通過MATLAB仿真驗證隨機解調(diào)技術(shù)的可行性，并探究了采樣速率、采樣相位、濾波器參數(shù)、m序列周期等若干因素的影響作用

3、，為后續(xù)隨機解調(diào)物理系統(tǒng)的設(shè)計提供參考。
　　2、設(shè)計隨機解調(diào)實驗平臺。以隨機解調(diào)技術(shù)的理論研究及仿真結(jié)果為指導，設(shè)計隨機解調(diào)物理系統(tǒng)作為實驗平臺。該系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個部分。硬件部分設(shè)計了信號調(diào)理板卡，整合了多種PXIe儀器設(shè)備，利用先進的PXIe測試總線進行設(shè)備互連，完成信號的產(chǎn)生、混頻、濾波、放大和采樣任務，以及數(shù)據(jù)存儲和傳輸任務。采用LabVIEW語言開發(fā)軟件，實現(xiàn)對各個硬件模塊的參數(shù)配置和靈活控制，完成信號顯示分析、算

4、法執(zhí)行、報表生成等任務。
　　3、構(gòu)造隨機解調(diào)系統(tǒng)感知矩陣。感知矩陣是信號重構(gòu)階段的重要參數(shù)，它包含了系統(tǒng)的重要特性，它的準確程度與信號重構(gòu)效果緊密相關(guān)。本文研究了感知矩陣的理論計算法，即根據(jù)系統(tǒng)各部分的理論模型、參數(shù)、表達式計算系統(tǒng)的感知矩陣的方法。然后提出了兩種效果更好的方法：步進頻率激勵法，基于m序列和FFT的快速構(gòu)造法。步進正弦激勵法是將被測信號用一系列頻率步進的正弦和余弦信號代替，利用一系列對應的系統(tǒng)輸出信號的采樣值構(gòu)造

5、感知矩陣?；趍序列和FFT的快速構(gòu)造法首先采用m序列作為激勵信號獲得隨機解調(diào)系統(tǒng)中模擬乘法器、低通濾波器和運放三部分電路整體的脈沖響應；然后用獲得的脈沖響應、m序列計算觀測矩陣；最后對觀測矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣進行FFT，之后將FFT結(jié)果再次共軛轉(zhuǎn)置得到感知矩陣?？焖贅?gòu)造法相比前兩種方法能夠獲得準確度和計算效率的同時提高，是本文實驗中所采用的方法。
　　4、利用隨機解調(diào)系統(tǒng)進行硬件實驗。大量實驗表明可以利用本文設(shè)計隨機解調(diào)系統(tǒng)可以實