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1、近年來,Candès等人提出壓縮感知理論(Compressive Sensing,CS),它指出,當(dāng)原始信號(hào)的稀疏性已知時(shí),我們僅需要采集少量數(shù)據(jù)就能以極大的可能性從采樣信號(hào)中恢復(fù)出原始信號(hào)。壓縮感知理論突破了奈奎斯特采樣定理的條件限制,在數(shù)據(jù)采集等方面有著不可估量的發(fā)展前景。目前基于壓縮感知的模擬信息轉(zhuǎn)換器(Analog-to-information Convertor,AIC)方案普遍存在系統(tǒng)復(fù)雜、瞬時(shí)采樣頻率高等問題。
2、本文針對(duì)模擬信息轉(zhuǎn)換器的實(shí)際使用需要,提出了一種基于兩級(jí)采樣保持器(Sampling holder,SH)電路的模擬信息轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)。首先,基于降低信號(hào)采集時(shí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Convertor,ADC)的采樣頻率與功耗的需求,本文設(shè)計(jì)了混合時(shí)序控制兩級(jí)SH電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣的AIC結(jié)構(gòu),通過將隨機(jī)采樣信號(hào)保持相同的時(shí)間段,系統(tǒng)不僅能夠降低ADC采樣的平均頻率,也能降低瞬時(shí)頻率,在減少采樣數(shù)據(jù)的同時(shí)能夠降低對(duì)
3、ADC的性能要求;然后,針對(duì)AIC易用性的需求,本文將基于兩級(jí)SH的AIC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為一個(gè)采樣前端,能夠直接應(yīng)用于傳統(tǒng)采樣系統(tǒng),非常易于將奈奎斯特采樣系統(tǒng)拓展為壓縮采樣系統(tǒng)。
另外,本文基于Altera EP2C5T144C8N FPGA平臺(tái)對(duì)AIC進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先,為了評(píng)估重建精度,我們測(cè)試了數(shù)據(jù)壓縮比(compression factor,CF)從1增加到15的情況,結(jié)果表明隨著 CF的增加,均方根百分誤差(percen
4、t root-mean-square difference,PRD)有增大的趨勢(shì),但是均值一直低于1.5%,最大值也小于2%。然后,我們也評(píng)估了對(duì)不同采樣矩陣和不同信號(hào)頻率的重建穩(wěn)定性,我們使用10個(gè)不同的隨機(jī)二進(jìn)制矩陣對(duì)1K正弦信號(hào)進(jìn)行采樣和恢復(fù),結(jié)果表明,PRD都分布在0.6%到1.3%這個(gè)區(qū)間;另外,隨著CF從1增加到15,對(duì)于10Hz正弦信號(hào),PRD從3%增加到5.3%,1KHz正弦信號(hào),PRD從3.8%增加到5.7%,1MHz
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