基于开关电流电路的小波变换：低功耗实时信号处理新方案

小波变换是一种强大的信号分析工具，因其多分辨率和时频局域化特性，特别适用于处理非平稳和瞬变信号。本文主要关注于如何在工程应用中实现低功耗、实时的信号处理，提出了基于开关电流电路的小波变换方法。传统的数字实现虽然广泛，但在模拟信号处理、功耗控制和实时性能上存在局限性，特别是在对低功耗和实时性有严格要求的场景，如心脏起搏器等设备。 小波变换的模拟实现主要包括时域和频域两种方法。时域方法通常涉及直接在时间轴上计算小波系数，而频域方法则是通过对信号进行傅里叶变换后再进行小波分解。然而，这些传统方法在模拟电路设计中可能存在信号失真、功耗高的问题。 本文创新性地采用开关电流电路来实现小波滤波器，这种电路利用电流模式进行取样数据处理，具有高频特性优良、电压低、功耗低以及动态范围大的优势。通过调整时钟频率，可以灵活改变滤波器的尺度，从而实现不同尺度的小波变换。这种实现方式的优势在于能够减少数模转换带来的问题，直接处理模拟信号，大大降低了电路体积和功耗，提高了数据处理的实时性。 具体来说，该方法首先研究了小波变换的基本原理，然后利用开关电流电路设计出冲激响应为高斯一阶导数的小波滤波器，这种滤波器的特性使得信号能够在时频两域内得到精确的分析。通过仿真结果验证了这种方法的有效性和实用性，证明了它在各种工程应用中，如语音分析、图像处理、信号检测和故障诊断等领域具有广泛的应用前景。 基于开关电流电路的小波变换实现不仅解决了传统小波变换在功耗和实时性方面的挑战，还提供了更高效、更经济的信号处理解决方案，对于推动工程领域特别是需要高效率实时处理的领域具有重要的实际意义。