MWC采样系统乘法器硬件电路设计

李志腾

基于調制宽带转换器（MWC）的亚奈奎斯特采样理论是近年来提出的一种新的稀疏宽带信号采样理论。该理论结合压缩感知与傅里叶分析思想，首先利用MWC完成多路低速采样，然后根据相应的重构算法由低速率的采样值重构原始信号。MWC采样方法相对于其他方法的优点在于可对稀疏宽带模拟信号进行远低于奈奎斯特率的采样，并可在未知频带位置的情况下实现精确重构。

为了验证亚奈奎斯特采样理论的可行性，本课题的设计目标为实现4通道，输入信号总体带宽为20MHz，采样率fs=800KHz ，子频带带宽B=200KHz的亚奈奎斯特采样系统。经计算M取201。低通滤波器为了保有余量，截止频率取400KHz。具体如表1所示：

整个硬件系统可以分为以下几个部分，第一部分为乘法器，滤波器组成的模拟电路模块，第二部分为AD转换模块，第三部分为FPGA模块，另外还有USB模块和电源模块，本章主要对乘法器模块系统进行讨论。

模拟电路模块完成的功能有乘法模块，即信号与随机序列相乘，完成信号频谱搬移的过程。

系统框图如图1所示，原始信号需要通过四路乘法器，并对混频后的信号进行滤波。

本系统要有四个通道，每一路首先要经过一个乘法器。信号与伪随机序列相乘，完成与伪随机信号的混频，最终完成的功能是信号频谱的搬移。

常用的乘法芯片有AD835、AD534、AD734。其中AD835的噪声比AD534和AD734要小的多。本设计中的设计目标是实现20MHz带宽的稀疏多带信号亚奈奎斯特采样，而AD835在小信号的带宽为250MHz，大信号有所下降，为了留有余量，本设计采用AD835来实现随机调制。而且AD835是正负5V供电，可实现单端或差分输入，输出直接为电压信号，使用方便。AD835功能框图如图2所示：

为了保证电路设计的正确性，首先对器件的电气参数做一下介绍。在输入端，参

数如表2所示：

AD835输入端差分电压范围为-1V～+1V。另外，AD835的输出阻抗比较低，带负载能力较强，且输出电压摆幅在-2.5V～+2.5V之间。讨论完了AD835的性能之后，接下来讨论其基本功能。上述公式中给出了AD835的转移函数，系统所要实现的功能仅仅是相乘，即：

四路中的一路乘法器电路实现如图3所示。x（t）为原始信号，sj1为伪随机信号，H1为输出。其他三路连接方式与图3相同。

此电路图中， ，K=0.75，U=1。即将原始信号与伪随机信号混频并将混频后信号电压扩大了4倍。

参考文献：

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