模擬信息轉(zhuǎn)換器（analog-to-information converter, AIC）以低于Nyquist率的采樣率成為下一代模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的核心技術(shù)。模擬信息轉(zhuǎn)換器采用隨機解調(diào)模塊處理輸入數(shù)據(jù),系統(tǒng)存在典型的時變特性,從而導致理論模型與實際電路模型失配。針對該問題,以開關(guān)電容作為AIC的核心部件,利用線性周期時變（linear periodically time-variant, LPTV）理論將周期時變的AIC系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為線性時不變系統(tǒng),推導其系統(tǒng)傳輸函數(shù),從而建立了AIC理論模型的電路設計方法。實驗證明,該電路設計方法使理論的系統(tǒng)傳輸函數(shù)與實際電路的系統(tǒng)傳輸函數(shù)很好的匹配,充分驗證了該設計方案的有效性。重構(gòu)結(jié)果表明該電路可以將采樣速率降低到原有奈奎斯特率的25%,重構(gòu)信號的信噪比最高可達39.7 dB。 

【文章來源】：電子測量與儀器學報. 2020,34(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

AIC-RD的系統(tǒng)框圖

本文的隨機解調(diào)觀測矩陣電路設計如圖2所示,電路結(jié)構(gòu)主要分為4個部分,輸入信號vin(t)屬于輸入信號,輸出信號vym(t)是輸出的離散時間信號。第1部分由開關(guān)SPN1、SPN2與一級采樣電容CH1、CH2組成。開關(guān)SPN1、SPN2由偽隨機序列PN控制,PN序列為1時,開關(guān)SPN1導通,PN序列為-1時,開關(guān)SPN2導通。第2部分由開關(guān)SR1、SR2、SR3、SR4與二級壓縮電容CR1、CR2與CR3、CR4組成,開關(guān)SR1、SR2、SR3、SR4的控制信號由PN偽隨機序列與頻率為2RHz的方波邏輯與產(chǎn)生,此部分實現(xiàn)對輸入信號的壓縮。第3部分主要包括開關(guān)SW1、SW2、SZ1、SZ2與保持電容CO1與CO2,此部分主要負責將壓縮后的信號采集輸出以及對壓縮電容電壓清零。第4部分由減法器與開關(guān)S組成,減法器實現(xiàn)對信號的調(diào)制,開關(guān)S的工作頻率為RHz,實現(xiàn)對保持電容的清零。1)電路工作狀態(tài)分析

為簡化分析,假設偽隨機PN為周期方波,當壓縮比為2時,整個電路的狀態(tài)分為8個狀態(tài),整體電路的開關(guān)控制波形如圖3所示,各個開關(guān)工作狀態(tài)下的電路工作流程如圖4所示。(1)狀態(tài)1(t0～t1),開關(guān)SPN2與SR3處于導通狀態(tài),輸入電壓通過開關(guān)導通電阻向采樣電容CH1與壓縮電容CR3充電;開關(guān)SW2導通,將上一周期儲存在壓縮電壓CR2與CR4的值輸出到保持電容CO1與CO2上。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于壓縮感知的模擬信息轉(zhuǎn)換器設計[J]. 陳科帆,孫彪,馬書根.  傳感器與微系統(tǒng). 2018(11)
[2]壓縮感知在超寬帶雷達成像中的應用[J]. 黃瓊,屈樂樂,吳秉橫,方廣有.  電波科學學報. 2010(01)

碩士論文
[1]一種基于壓縮感知的降采樣模擬信息轉(zhuǎn)換器研究與設計[D]. 吳凡.華中科技大學 2015
[2]基于隨機解調(diào)的壓縮采樣與波形重構(gòu)的實現(xiàn)[D]. 吳浩.電子科技大學 2013



本文編號：3386361