寬帶陣列信號采樣與多抽樣率處理技術(shù)研究.pdf

1、本文研究了寬帶陣列信號采樣方法。討論了傳統(tǒng)低速率采樣方法的缺陷和不足，提出用高速采樣方法對寬帶陣列信號進行采樣，結(jié)合多抽樣率處理技術(shù)深入分析了高采系統(tǒng)的降采問題。 本文從理論分析和計算機仿真兩種角度對各種寬帶信號采樣方法進行了分析研究。計算機仿真包括Matlab仿真和DSP軟件仿真，仿真結(jié)果較好地驗證了理論分析結(jié)論。 本文的主要創(chuàng)新性工作和研究成果包括以下幾點： 1.詳細分析了三種傳統(tǒng)的窄帶信號采樣方法(模擬正交

2、采樣、延遲采樣和帶通采樣)的原理、特性及其應(yīng)用于寬帶水聲信號采樣中的局限性，并通過仿真進行了驗證。分析和仿真結(jié)果表明，傳統(tǒng)的采樣方法應(yīng)用于寬帶水聲信號會帶來較大的采樣誤差，量化噪聲大，同時對前端抗混迭濾波器的要求較高。 2.將高采方法應(yīng)用于寬帶信號采樣，對寬帶信號高采方法作了降采處理，對高采—降采系統(tǒng)作了優(yōu)化設(shè)計，降低了高采—降采系統(tǒng)數(shù)字處理的運算量，降低了輸出數(shù)據(jù)率，提高了量化信噪比。具體包括以下三個方面： (1)將多

3、相濾波結(jié)構(gòu)和抽取組成的多相高效結(jié)構(gòu)應(yīng)用于寬帶信號的高采—降采系統(tǒng)，降低輸出數(shù)據(jù)率的同時降低了高采—降采系統(tǒng)數(shù)字處理的運算量。 (2)分別設(shè)計了高采-直接降采、高采-正交解調(diào)-降采和高采-混頻-降采這三種高采—降采系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，對其中濾波器作了優(yōu)化設(shè)計，對系統(tǒng)的運算量和輸出數(shù)據(jù)率作了詳細的分析，給出了計算公式。 (3)針對特定頻段的水聲寬帶信號，對三種高采—降采系統(tǒng)作了分析和計算機仿真。對各種采樣率和抽取因子的組合方案進

4、行了Matlab仿真，設(shè)計了合適的濾波器，對各種方案的運算量和輸出數(shù)據(jù)率作了分析比較，得出幾種運算量和輸出數(shù)據(jù)率均較小的采樣方案。并對高采—降采系統(tǒng)的采樣量化信噪比做了分析，得出高采—降采系統(tǒng)可提高采樣量化信噪比的結(jié)論。 3.對于寬帶陣列信號的高速采樣，提出利用循環(huán)卷積的快速算法、分段卷積以及抽取的方法降低數(shù)字處理運算量，提高實時性，降低輸出數(shù)據(jù)率。設(shè)計了采樣原理圖，并進行了Matlab仿真。 4.針對ADSP21160