文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2013)10-0036-03
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。這種優異的時頻分析特性使得小波變換成為分析非平穩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、數據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據系統處理連續時間的模擬信號，具高頻特性好、低電壓、低功耗、動態范圍大等優點[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，根據正交小波變換的Laguerre結構實現方案，提出正交小波變換的開關電流電路實現，便于其被制成符合最新數字工藝的集成芯片。
2.1 開關電流低通節的實現
對于低通節，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，開關電流全通節的增益在6 kHz內衰減很小，在6 kHz~10 kHz區間大約有0.5 dB的衰減。經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增益在整個工作范圍內穩定，可以滿足Laguerre結構實現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信息。根據分析的需要，可以繼續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結構實現正交小波變換進行仿真。在完成低通節和全通節電路實現與仿真的基礎上，用Matlab對其進行系統級仿真。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結構進行了系統級仿真。仿真結果表明，用Laguerre結構實現正交小波變換是可行的。
參考文獻
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