Введение............................................................................................................................................. 5
Глава 1. Литературный обзор........................................................................................................... 9
1.1 Основные положения теории сжатой дискретизации .................................................... 9
1.2 Архитектуры систем сжатого считывания данных АИП............................................. 13
1.2.1 Архитектура с неравномерной дискретизацией........................................................ 14
1.2.2 Архитектура случайного демодулятора (модулятора)............................................. 15
1.2.3 Пред интегратор случайной модуляции .................................................................... 17
1.2.4 Модулированный широкополосный преобразователь ............................................. 18
1.2.5 Сжимающий мультиплексор для многоканального сжатого считывания.............. 20
1.2.6 Архитектура складывания информации из зон Найквиста...................................... 21
1.2.7 Архитектура случайного фильтра .............................................................................. 23
1.3 Сравнение архитектур систем сжатого считывания данных ....................................... 25
Вывод…………………………………………………………………………………………….29
Глава 2. Исследование параметров систем сжатого считывания ............................................... 31
2.1 Исследовательская модель .............................................................................................. 31
2.1.1 Общая математическая модель АИП ......................................................................... 32
2.1.2 Алгоритмы решения оптимизационной задачи ........................................................ 33
2.1.3 Методика оценки допустимого уровня разреженности сигнала ............................. 35
2.2 Исследование архитектуры системы сжатого считывания НРД................................. 39
2.3 Исследование архитектуры системы сжатого считывания СД ................................... 44
2.4 Исследование архитектуры системы сжатого считывания с модуляцией входного
сигнала по времени .......................................................................................................................... 48
2.5 Исследование архитектуры системы сжатого считывания с динамическим профилем
интегрирования................................................................................................................................. 54
2.6 Сравнение систем сжатого считывания АИП с оптимальными параметрами........... 60
Вывод. ........................................................................................................................................... 64
Глава 3. Разработка АИП на базе АЦП последовательного приближения ............................... 67
3.1 Архитектура АЦП последовательного приближения................................................... 67
3.2 Генератор случайной последовательности.................................................................... 69
3.3 АИП на базе АЦП ПП...................................................................................................... 73
3
3.3.1 НРД АИП ...................................................................................................................... 73
3.3.2 СД АИП......................................................................................................................... 75
3.3.3 ДПИ АИП...................................................................................................................... 78
3.4. Математическое моделирование прототипов АИП...................................................... 84
3.4.1 Исследовательская модель .......................................................................................... 84
3.4.2 Результаты математического моделирования ........................................................... 86
3.5 Сравнение прототипов АИП ........................................................................................... 88
Вывод…………………………………………………………………………………………….90
Глава 4. Исследование характеристик АИП на базе АЦП последовательного приближения. 93
4.1 Методики характеризации АИП..................................................................................... 93
4.1.1 Отношение сигнал/шум и отношение сигнал/шум и искажения АИП................... 93
4.1.2 Методика шумовой аппроксимации для нахождения SINAD.................................. 95
4.1.3 Сравнение методик оценки SINAD АИП ................................................................... 97
4.1.4 Динамический диапазон, свободный от гармонических составляющих и
показатель эффективности АИП............................................................................................... 103
4.2 Характеризация АЦП и блоков системы сжатого считывания ................................. 105
4.3 Характеризация АИП с помощью САПР Cadence...................................................... 110
4.3.1 Характеризация НРД прототипа............................................................................... 110
4.3.2 Характеризация ДПИ прототипа .............................................................................. 112
4.4 Сравнение характеристик АИП и АЦП ....................................................................... 114
4.5 Характеризация физических прототипов АИП........................................................... 116
4.5.1 Исследовательский стенд и план исследования АИП............................................... 116
4.5.2 Характеризация физического прототипа АИП НРД ................................................. 119
4.5.3 Характеризация физического прототипа ДПИ .......................................................... 122
4.5.4 Сравнение моделей и физических прототипов АИП ................................................ 125
Вывод. ......................................................................................................................................... 127
Заключение..................................................................................................................................... 129
Список сокращений и условных обозначений ........................................................................... 137
Список используемых терминов.................................................................................................. 140
Список используемой литературы............................................................................................... 141
Приложение 1. Акты внедрения................................................................................................... 147
Приложение 2. Патент на полезную модель «Система считывания информации аналогоинформационного преобразователя (АИП) с динамическим профилем интегрирования (ДПИ)»
.............................................................................................................................................................. 152
4
Приложение 3. Патент на изобретение «Система считывания информации аналогоинформационного преобразователя (АИП) с динамическим профилем интегрирования (ДПИ)»
.............................................................................................................................................................. 154
