1、小波變換以其良好的時頻局部特性成為信號處理中廣泛應(yīng)用的數(shù)學(xué)工具，是分析非平穩(wěn)信號和瞬態(tài)信號最有效的技術(shù)之一。為了滿足信號處理中的實時性要求，人們開始研究小波變換的硬件實現(xiàn)技術(shù)。然而，現(xiàn)有的小波變換實現(xiàn)主要采用通用數(shù)字器件完成。由于數(shù)字系統(tǒng)對模擬信號進(jìn)行小波變換時需要增加A/D轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)的體積、功耗和傳輸延時都不能滿足現(xiàn)今小波變換向微型化、低功耗和低成本發(fā)展的趨勢，從而阻礙了小波變換的實用化進(jìn)程?；谀M信號處理系統(tǒng)在實時性和功耗等方面

2、優(yōu)于數(shù)字信號處理系統(tǒng)的特點，采用模擬電路實現(xiàn)小波變換成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點。在模擬集成電路設(shè)計中，電流模電路以其電源壓低、功耗小、頻帶寬和動態(tài)范圍大等優(yōu)點成為主流技術(shù)。其中，以開關(guān)電流技術(shù)為代表的模擬取樣數(shù)據(jù)信號處理電路備受人們的重視。開關(guān)電流電路的時間常數(shù)只與元件參數(shù)的比值和時鐘頻率有關(guān)，所以，電路的精度可以達(dá)到很高。另外，電路的膨脹系數(shù)可以通過調(diào)節(jié)時鐘頻率精確獲得，且電路中不需要線性浮置電容，與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完全兼容。因此，采用

3、開關(guān)電流技術(shù)實現(xiàn)低壓、低功耗和多尺度集成小波變換電路具有顯著的優(yōu)勢。
　　目前，采用模擬濾波器實現(xiàn)小波變換是主要方法，其研究主要集中在三個方面:(1)小波函數(shù)的有理逼近;(2)模擬小波濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計;(3)模擬小波濾波器電路設(shè)計。近年來，盡管國內(nèi)外學(xué)者在這些方面進(jìn)行了一些研究，但仍存在以下不足:首先，小波函數(shù)的逼近法主要采用Padé頻域法和L2時域法。這些逼近法在精度、穩(wěn)定性和收斂性方面表現(xiàn)不理想;其次，濾波器結(jié)構(gòu)主要采用級聯(lián)結(jié)構(gòu)

4、或梯形結(jié)構(gòu)，其靈敏度高，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜;最后，濾波器電路主要采用同相積分器設(shè)計，以反相積分器或反相微分器以及多輸出電流鏡電路為基本單元的設(shè)計鮮有報道。
　　針對上述問題，本文將小波變換理論與開關(guān)電流技術(shù)相結(jié)合，對小波變換的開關(guān)電流濾波器實現(xiàn)原理和方法以及應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。系統(tǒng)地提出了開關(guān)電流小波變換電路設(shè)計的方法和步驟以及對已有方法的改進(jìn)，并以實際應(yīng)用為例，驗證了所提方法的可行性。本文的主要研究工作包括以下幾個方面:
　　1

5、.分析了小波變換的模擬濾波器實現(xiàn)原理，并系統(tǒng)地歸納了其實現(xiàn)方案和具體步驟，為模擬小波變換電路綜合提供了清晰地設(shè)計思路和實施步驟，并針對小波變換的開關(guān)電流濾波器實現(xiàn)作了具體地分析。
　　2.研究了小波函數(shù)的時域和頻域逼近方法。根據(jù)線性系統(tǒng)理論，推導(dǎo)和構(gòu)建了時域小波函數(shù)的通用逼近模型，并采用差分進(jìn)化算法對小波逼近函數(shù)模型進(jìn)行優(yōu)化求解。該時域逼近法適合任意類型的小波函數(shù)，具有通用性強、逼近精度高和穩(wěn)定性好的優(yōu)點;提出了基于函數(shù)鏈神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

6、和頻域函數(shù)擬合的小波頻域函數(shù)逼近法。其中，函數(shù)鏈神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近法能夠獲得簡單的頻域小波函數(shù)，可實現(xiàn)精簡結(jié)構(gòu)的小波濾波器。頻域函數(shù)擬合法具有逼近精度高、求解過程簡單等特點。仿真實驗結(jié)果驗證了所提方法的有效性，豐富和發(fā)展了小波函數(shù)的時、頻域逼近方法。
　　3.以小波函數(shù)逼近方法為基礎(chǔ)，分析了復(fù)小波函數(shù)的逼近原理和逼近方案，提出了基于改進(jìn)差分進(jìn)化算法和多目標(biāo)優(yōu)化策略的復(fù)小波逼近方法。為了簡化逼近網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，著重分析了復(fù)小波函數(shù)的共極點逼近方

7、法。實驗結(jié)果驗證了所提出的復(fù)小波函數(shù)逼近方法具有逼近精度高，逼近網(wǎng)絡(luò)簡單的特點。
　　4.研究了離散時間濾波器的多環(huán)反饋結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。提出了基于開關(guān)電流反相積分器和反相微分器以及多輸出電流鏡為基本結(jié)構(gòu)單元的開關(guān)電流小波濾波器多環(huán)反饋FLF結(jié)構(gòu)和IFLF結(jié)構(gòu)，并給出了結(jié)構(gòu)中各參數(shù)的計算方法。設(shè)計的多環(huán)反饋結(jié)構(gòu)開關(guān)電流濾波器具有電路結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度低和實現(xiàn)靈活性的優(yōu)點，特別適合于高階開關(guān)電流小波濾波器實現(xiàn)。
　　5.研究了開關(guān)電

8、流小波濾波器實現(xiàn)。首先，提出了基于開關(guān)電流反相積分器和多輸出電流鏡為基本單元的精簡FLF開關(guān)電流小波濾波器設(shè)計方法。采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小波函數(shù)頻域逼近法，獲得簡單的濾波器傳遞函數(shù)，再利用FLF結(jié)構(gòu)開關(guān)電流濾波器實現(xiàn)該逼近網(wǎng)絡(luò)。其次，提出了基于開關(guān)電流反相微分器和電流鏡電路的IFLF開關(guān)電流小波濾波器設(shè)計方法。采用改進(jìn)差分進(jìn)化算法求得濾波器傳遞函數(shù)，并采用電流鏡電路實現(xiàn)該濾波器中的權(quán)重系數(shù)。再次，以復(fù)小波函數(shù)的共極點逼近法為基礎(chǔ)，提出了共

9、享結(jié)構(gòu)開關(guān)電流復(fù)小波濾波器設(shè)計方法。仿真實驗結(jié)果表明，提出的開關(guān)電流小波濾波器實現(xiàn)方法具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度低、靈活性強和參數(shù)求解容易等優(yōu)點。
　　6.對開關(guān)電流小波變換電路在心電圖檢測中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。提出了基于開關(guān)電流小波變換電路的QRS波檢測方法。根據(jù)小波變換檢測心電圖的原理，設(shè)計了基于開關(guān)電流小波變換電路的QRS波檢測方案，并對用于檢測的開關(guān)電流小波變換電路和模極大值電路進(jìn)行了設(shè)計。實驗結(jié)果表明，該方法的檢測結(jié)果與軟件