基于DSP的非均匀采样系统的设计与实现

摘要

随着大规模集成电路设计和制造技术的飞速发展,以Shannon均匀采样定理为基础的数字信号处理技术得到了飞速发展和广泛应用,但是,在具体的工程实践中,Shannon采样定理也显现出了它的局限性.本文主要探讨了非均匀采样的基本理论及实现,并研制出一套基于DSP的非均匀采样系统.本文首先从均匀采样的频谱分析出发,推导出非均匀采样的频谱计算公式,并对其频谱计算的精度进行了理论分析.接着,结合实际工程实践,给出了实际条件对非均匀采样频谱计算的影响和实现非均匀采样的近似方法--非均匀周期采样.在非均匀采样的实现部分,详细讨论了非均匀采样的实现方法,给出了以高性能数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑器件(CPLD)和USB2.0接口为基础的硬件实现框架,并详细介绍了硬件实现的各个组成部分,包括芯片选用、电路连接等.接着,详细介绍了软件实现,以硬件平台为基础,实现了非均匀采样的频谱计算算法,最后,在第6章中给出了实际测量出的频谱和系统指标.本文深入探讨了非均匀采样的基本理论,并与均匀采样的相关理论进行了比较,揭示了非均匀采样独特的优异性能;对非均匀采样的实现进行了详尽的论述,对实现过程中遇到的问题进行了分析,给出了一种基于DSP的实现方案,实际验证了非均匀采样的性能.

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1绪论

1.1非均匀采样的发展过程及研究现状

1.2数字信号处理器的发展

1.3本文的研究内容

2非均匀采样的基本理论

2.1采样方式

2.2非均匀采样中采样时刻的选择

2.3非均匀采样的抗频率混叠

2.4非均匀离散傅里叶变换

2.5非均匀周期采样及其频谱分析

2.6本章总结

3非均匀采样系统的实现方案

3.1非均匀采样系统的实现原理

3.2硬件实现方案的选择

3.3硬件实现的组成框图

3.4非均匀采样算法的选择

3.5系统设计指标

3.6本章小结

4硬件实现

4.1信号调理电路

4.2非均匀采样脉冲产生电路

4.3采样与数据处理单元

4.4 PC机接口

4.5 CPLD的设计

4.6电路板设计时的注意事项

4.7本章总结

5软件实现

5.1 DSP软件设计

5.2 USB软件设计

5.3 PC机应用程序设计

5.4本章总结

6系统检测结果分析

6.1系统性能指标

6.2检测结果分析

6.3本章总结

结束语

致谢

参考文献

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