[发明专利]窄带信号的硬件降频采样方法及系统、数字信号处理系统

权利要求书

1.一种窄带信号的硬件降频采样方法，其特征在于，所述窄带信号的硬件降频采样方法包括以下步骤：

步骤一，当需要对高频窄带信号进行采样时，计算得出波形发生器产生方波的频率；

步骤二，通过微控制器，控制波形发生器产生所需频率的方波，方波经过状态转换电路后，产生控制信号；

步骤三，逻辑控制电路产生的控制信号与多路选择开关通道选择端相连，输入高频窄带信号与多路选择开关的信号输入端口相连，通过控制信号选择确定信号输入端口；

步骤四，将多路选择开关输出端连接到电压跟随器输入端，并将电压跟随器输出端连接到低通滤波电路输入端，滤掉高频信号；

所述多路选择开关通道选择端为S₁S₀，所述多路选择开关输入有用信号为U_i1、U_i2，U_i2落后于U_i1半个周期，所述多路选择开关输出信号为U_oz；

当S₁S₀为00时，多路选择开关输出为U_oz＝0；

当S₁S₀为01时，多路选择开关输出为U_oz＝U_i1；

当S₁S₀为10时，多路选择开关输出为U_oz＝U_i2；

所述多路选择开关信号输出端相当于信号输入端分别乘以矩形波信号之和：

U_oz＝U_i1REC(ω₂t)+U_i2REC(ω₂t-π)；

其中，REC(ω₂t)为多路选择开关S₀的矩形波信号，其频率ω₂为通道选择端的变化频率，REC(ω₂t-π)为多路选择开关S₁的矩形波信号，REC(ω₂t-π)落后于REC(ω₂t)半个周期；REC(ω₂t)矩形波信号在一个周期内的函数表达式为：

将REC(ω₂t)按照傅里叶级数展开，得：

取REC(ω₂t)前四项即n＝1,2,3,4，得：

同理，将REC(ω₂t-π)展开，并取前四项n＝1,2,3,4，得：

多路选择开关信号输入端输入高频窄带信号分别为：

U_i1＝A(t)cos(ω₁t)，U_i2＝A(t)cos(ω₁t-π)；

多路选择开关输出信号U_oz为：

当所述输入高频窄带信号中心频率ω₁较高且ω₂与ω₁较为接近时，只有cos(ω₁t-ω₂t)项为低频信号，其他项均为高频信号；将U_oz送入低通滤波电路，滤掉高频信号，可得：

U_o＝Kcos(ω₁t-ω₂t)；

输出信号U_o与原来输入信号U_i相比幅值成比例变化；

所述输出信号中心频率ω₀与波形发生器信号频率ω_s、输入高频窄带信号中心频率ω₁之间关系为：

所述多路选择开关通道选择端的S₁落后于S₀半个周期，所述多路选择开关信号输入端U_i2落后于U_i1半个周期，使用两路输入信号用于将输出信号幅值提高为一路输入信号幅值的两倍；

步骤五，将低通滤波电路输出端与采样电路输入端连接，采样得到低频窄带信号。