基于随机解调的模拟信息转换器设计

压缩感知理论表明,利用信号的稀疏特性可以对信号进行压缩采样,再从少量的观测值中高概率地恢复出原始信号。模拟信息转换器以压缩感知理论为基础,能实现亚奈奎斯特率采样。与传统的模数转换器相比,模拟信息转换器可以有效降低采样速率。提出了一种基于随机解调的模拟信息转换器架构,采用全无源电路实现压缩采样单元。创新性地提出一种全无源的混频电路结构,分两路对被测信号进行随机采样,混频结果经压缩积分网络实现再采样均分运算,从而实现采样信号压缩。压缩采样信号经过量化器得到对应的数字输出编码。实验结果表明,所设计的模拟信息转换器,其峰值信噪比可达到52 dB。     

基于SVD与MUSIC的亚奈奎斯特采样重构算法

调制宽带转换器(modulated wideband converter,MWC)采样方法针对稀疏宽带信号实现了可精确重构的亚奈奎斯特采样,缓解了采样率高的压力.然而现有重构算法所需的最小通道数和采样率与理论下限值仍存在较大差距.针对该问题基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和多信号分类(multiple signal classification,MUSIC)思想提出一种间接重构算法.该算法首先利用SVD思想通过降维变换在不改变未知矩阵支撑集的前提下将MWC采样模型转化为低维的多测量向量(multiple measurement vector,MMV)问题,然后利用MUSIC思想获取支撑集,最后通过伪逆实现重构.实验结果表明,与传统重构算法相比,该算法可以进一步降低采样率要求,在较少的通道数下实现高概率重构,在一定条件下,重构所需的最低通道数已接近理论下限值.     

模型特征映射的开关电容模拟信息转换器设计

模拟信息转换器(AIC)是模拟数字转换器的替代品,在频域稀疏信号处理中得到了广泛的应用。AIC通过将压缩感知理论从理想的数学计算模型直接映射到物理电路来实现稀疏傅里叶级数系数的测量,同时它引发了模型不匹配的固有问题。提出了一种基于系统状态空间模型系数矩阵的特征值映射的AIC设计方法,为如何从AIC计算模型出发设计电路参数提供了具体的方法。将此方法应用于无源开关电容采样电路,仿真结果表明:重构后的信噪比可达58.8 dB。     

基于调制宽带转换器的机械振动信号检测

针对目前机械振动信号频带越来越宽,以香农采样定理对其进行采样将会带来海量数据的传输、存储及处理等一系列问题,提出一种基于调制宽带转换器(modulated wideband converter,MWC)的机械振动信号采样方法,可以实现对高频振动信号的低速采样。首先在频域中按照机械振动信号能量的集中程度将其频谱划分为若干数量的频谱片段,然后根据机械振动信号的最高频率、划分谱带数和谱带最大带宽等先验知识设计合理的MWC采样系统参数,最后利用MWC采样系统实现对机械振动信号的低速采样并从欠采样数据中恢复出原始信号。仿真实验表明:在不损失振动信息的前提下,该方法可以有效降低后端采样设备的采样速率,并且可以从少量采样数据中实现高概率信号重构。     

基于观测矩阵实现量化预测的模拟信息转换器设计

相比于模拟数字转换器,基于亚奈奎斯特采样的模拟信息转换器,能以更低的采样速率对信号进行采样。对于心电信号等具有突发脉冲的信号,采样速率的降低势必达到更高的量化分辨率,继而造成量化功耗过高。根据信号的自相关性,提出了一种基于观测矩阵实现量化预测的模拟信息转换器。通过观测矩阵中的伪随机序列相关性和信号的自相关性,设置了不同的量化预测模式,在保证模拟信息转换器分辨率的情况下,有效减少了量化的转换位数。实验结果表明,该设计能够在压缩比为2、分辨率为10位的情况下,将心电信号的平均转换位数缩减为7.28位,从而有效降低了量化功耗。     

大功率直驱风力发电系统直流侧电压复合控制策略

在开发大功率直驱型风力发电双脉宽调制（PWM）变流器的过程中,为有效抑制由于电机侧有功功率及电网电压的突变而导致的直流侧电压的大幅波动,提出了一种闭环控制与前馈控制相结合的直流侧电压复合控制策略,即在电流控制环中引入机侧有功功率和电网电压前馈控制。仿真实验有效验证了该方法的可行性。研究结果表明,这种控制策略与传统单纯的直流侧电压闭环控制相比,有更快的响应速度和更强的抗扰性能,有效地提高了系统的鲁棒性。     

一种用于电机铁芯磁性能测试的恒流源

针对电机铁芯磁性能测试中保持磁场强度H的波形为正弦形的问题,设计了一种基于数字信号处理器(DSP)全数字实时控制的逆变恒流源。分析了正弦波逆变电源斩波和逆变控制的一般方法和特点,控制系统前级采用同步Buck电路对母线电压斩波,斩波输出电压经过PI闭环控制实现了其在突加、突减负载时的稳定性。控制系统后级通过对电感电流的PID闭环控制和单极性正弦脉宽调制(SPWM)方式,实现瞬时跟踪给定的交流恒流源控制。实验结果表明逆变恒流源具有很好的静、动态性能和稳定性,输出信号谐波含量少,负载适应能力强,很好地实现了系统设计的要求。