小波變換可以在多尺度上對信號進行分解，并同時在時域和頻域上具有較好的局部化特性。這種優(yōu)異的時頻分析特性使得小波變換成為分析非平穩(wěn)和瞬變信號的強有力工具，在信號檢測、特征提取、語音分析、圖像處理、模式識別、故障診斷和定位、數(shù)據(jù)壓縮等領域取得了良好的應用[1]。開關電流電路是基于電流模的電路，它用離散時間的取樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)處理連續(xù)時間的模擬信號，具高頻特性好、低電壓、低功耗、動態(tài)范圍大等優(yōu)點[2]。在利用小波變換對信號進行處理時，為了保證原始信號域和變換域分析的一致性，往往需要按某種方式可以完全重建信號的小波變換，最完美的一種解決方案就是正交小波變換。如果小波函數(shù)是正交的，則信號重構可以用多分辨分析理論來進行，否則必須用小波級數(shù)與小波框架理論來進行信號重構[1]。本文對Laguerre結構進行研究，根據(jù)正交小波變換的Laguerre結構實現(xiàn)方案，提出正交小波變換的開關電流電路實現(xiàn)，便于其被制成符合最新數(shù)字工藝的集成芯片。

2.1 開關電流低通節(jié)的實現(xiàn)
    對于低通節(jié)，采用圖2所示結構，其ASIZ仿真所用的電路如圖3所示。圖3中與各晶體管相接的電流源應ASIZ仿真要求而省略(輸入信號源除外)。開關電流低通節(jié)中各晶體管的寬長比值見表1。

    從ASIZ仿真結果看，在0 Hz~10 kHz的工作范圍內(nèi)，開關電流全通節(jié)的增益在6 kHz內(nèi)衰減很小，在6 kHz~10 kHz區(qū)間大約有0.5 dB的衰減。經(jīng)過分析認為是頻率翹曲效應所致。將時鐘頻率提高到200 kHz，得到圖7所示的頻率特性圖。圖7中所示開關電流全通節(jié)增益在整個工作范圍內(nèi)穩(wěn)定，可以滿足Laguerre結構實現(xiàn)正交小波變換的要求。

3 仿真試驗
    對信號進行小波分解，其實質就是將信號分成兩個信號，即高頻部分和低頻部分。通常，信號的低頻部分包含了信號的主要信息，高頻部分則包含了信號的細節(jié)信息。根據(jù)分析的需要，可以繼續(xù)對所得到的低頻部分進行再分解，如此又得到了更低頻率部分的信號和頻率相對較高部分的信號。這種方法把—個混頻信號分解為若干個互不重疊的頻帶中的信號，這樣就可以完成濾波或檢波的工作，達到提取信號特征的目的。
    對Laguerre結構實現(xiàn)正交小波變換進行仿真。在完成低通節(jié)和全通節(jié)電路實現(xiàn)與仿真的基礎上，用Matlab對其進行系統(tǒng)級仿真。原始仿真信號為復合正弦信號，由一個頻率為10 Hz的正弦波(低頻成分，其電流幅值設定為10 mA)和一個頻率為1 kHz的正弦波(高頻成分，其電流幅值設定為2 mA)構成。用Laguerre結構對該復合試驗正弦信號進行正交小波分析，得到的仿真結果如圖8~圖10所示。圖8為原始仿真信號；圖9為原始仿真信號通過Laguerre結構后的輸出信號，這時信號僅剩下原始仿真信號的低頻成分，得到了原始仿真信號的概貌逼近；圖10為原始仿真信號與通過Laguerre結構后的信號的差值，其頻率較高，是原始仿真信號的高頻成分，也即是原始仿真信號的細節(jié)逼近。

    正交小波變換是完全重建信號的小波變換中最完美的一種解決方案。為實現(xiàn)正交小波變換，本文對Laguerre結構進行了研究，并采用開關電流技術實現(xiàn)了Laguerre結構中的關鍵部件——低通濾波器和全通濾波器，從而為實現(xiàn)高速、低電壓、低功耗的小波變換電路提供了新的途徑。同時用ASIZ對開關電流低通濾波器和開關電流全通濾波器進行了仿真，其結果理想，并進一步用Matlab對Laguerre結構進行了系統(tǒng)級仿真。仿真結果表明，用Laguerre結構實現(xiàn)正交小波變換是可行的。
參考文獻
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