寬帶陣列信號(hào)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(hào)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(duì)寬帶陣列信號(hào)進(jìn)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(jì)算機(jī)仿真兩種角度對(duì)各種寬帶信號(hào)采樣方法進(jìn)行了分析研究。計(jì)算機(jī)仿真包括Matlab仿真和DSP軟件仿真，仿真結(jié)果較好地驗(yàn)證了理論分析結(jié)論。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新性工作和研究成果包括以下幾點(diǎn)： 1.詳細(xì)分析了三種傳統(tǒng)的窄帶信號(hào)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(hào)采樣中的局限性，并通過仿真進(jìn)行了驗(yàn)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(hào)會(huì)帶來較大的采樣誤差，量化噪聲大，同時(shí)對(duì)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(hào)采樣，對(duì)寬帶信號(hào)高采方法作了降采處理，對(duì)高采—降采系統(tǒng)作了優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低了高采—降采系統(tǒng)數(shù)字處理的運(yùn)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(gè)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(hào)的高采—降采系統(tǒng)，降低輸出數(shù)據(jù)率的同時(shí)降低了高采—降采系統(tǒng)數(shù)字處理的運(yùn)算量。 (2)分別設(shè)計(jì)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(duì)其中濾波器作了優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)算量和輸出數(shù)據(jù)率作了詳細(xì)的分析，給出了計(jì)算公式。 (3)針對(duì)特定頻段的水聲寬帶信號(hào)，對(duì)三種高采—降采系統(tǒng)作了分析和計(jì)算機(jī)仿真。對(duì)各種采樣率和抽取因子的組合方案進(jìn)

4、行了Matlab仿真，設(shè)計(jì)了合適的濾波器，對(duì)各種方案的運(yùn)算量和輸出數(shù)據(jù)率作了分析比較，得出幾種運(yùn)算量和輸出數(shù)據(jù)率均較小的采樣方案。并對(duì)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(duì)于寬帶陣列信號(hào)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(yùn)算量，提高實(shí)時(shí)性，降低輸出數(shù)據(jù)率。設(shè)計(jì)了采樣原理圖，并進(jìn)行了Matlab仿真。 4.針對(duì)ADSP21160