天文學研究主要是利用天文觀測技術通過全波段觀測探究太陽和行星的射電爆發(fā)現(xiàn)象。在80MHz以下的頻段可以觀測到天體的射電爆發(fā)信息,甚高頻天文信號反映了天體含有物質電磁輻射情況。為了研究天體物質需要觀測甚高頻天文信號,需要超高速模數(shù)轉換器才能夠對其進行采集,但是目前通用模數(shù)轉換器采樣頻率難以滿足需求。這對天文信號高頻觀測是一項挑戰(zhàn),本文設計了基于調制寬帶轉換器理論的壓縮采樣系統(tǒng),對稀疏射電天文信號以超低采樣率實現(xiàn)壓縮采樣,并在PC端實現(xiàn)信號重構,在工程應用中有重要意義。首先,本文根據(jù)壓縮感知理論研究現(xiàn)狀選取調制寬帶轉換器原理進行深入研究,經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)調制寬帶轉換器可以通過電路設計硬件實現(xiàn)其功能,并且針對它的各類重構算法較多,遂對經(jīng)典正交匹配追蹤算法理論深入研究分析后,提出了基于正交匹配追蹤算法的改進算法,并對其與典型正交匹配追蹤算法仿真對比分析,同時對其他算法也進行了算法研究和實驗分析。然后,在對調制寬帶轉換器的理論的充分研究和實踐驗證的情況下,設計了四通道的壓縮采樣系統(tǒng),系統(tǒng)主要包括硬件和軟件兩大部分,硬件部分包含了偽隨機序列發(fā)生器、混頻器、放大器、ADC采樣、FPGA主控,軟件部分是基...

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 壓縮采樣原理
        1.2.1 稀疏信號表示
        1.2.2 壓縮測量矩陣設計
        1.2.3 重構算法
    1.3 論文的主要研究工作
    1.4 論文結構安排
第二章 調制寬帶轉換器
    2.1 調制寬帶轉換器的基本原理
        2.1.1 稀疏多頻帶信號模型
        2.1.2 調制寬帶轉換器系統(tǒng)原理
        2.1.3 偽隨機周期調制序列
    2.2 調制寬帶轉換器模型
        2.2.1 數(shù)學模型
        2.2.2 頻域模型
    2.3 信號重構原理
    2.4 本章小結
第三章 壓縮采樣系統(tǒng)電路設計
    3.1 調制寬帶轉換器系統(tǒng)設計
        3.1.1 系統(tǒng)整體方案設計
        3.1.2 系統(tǒng)參數(shù)選取
    3.2 偽隨機序列發(fā)生器
    3.3 壓縮采樣通道電路設計
        3.3.1 混頻器電路
        3.3.2 低通濾波器電路
        3.3.3 放大器電路
        3.3.4 ADC采集電路
    3.4 采樣數(shù)據(jù)存儲
    3.5 本章小結
第四章 壓縮采樣信號恢復算法
    4.1 重構算法理論
    4.2 正交匹配追蹤算法
        4.2.1 正交匹配追蹤算法(OMP)
        4.2.2 正則化正交匹配追蹤算法(ROMP)
        4.2.3 分段正交匹配追蹤算法(StOMP)
    4.3 改進正交匹配追蹤算法
    4.4 本章小結
第五章 壓縮采樣電路調試與實測結果分析
    5.1 系統(tǒng)整體測試環(huán)境
    5.2 偽隨機序列發(fā)生器測試
    5.3 云南天文臺實測
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間科研學術成果
致謝



本文編號：3881063