基于传统的香农-奈奎斯特采样定理,为了获取信号的完整信息,需要以两倍信号最高频率的采样率对信号进行采样,而这给硬件系统带来巨大压力,甚至在某些场合无法实现。为了适应日益增长的需求,本课题提出的互质采样系统,其采样率远低于奈奎斯特率,与已有的如多陪集采样系统和调制宽带转换器相比,具有相对简单的系统结构,且仅需一对采样器即可实现。本课题的研究内容主要包括以下几个部分:1)异步互质采样系统模型分析:互质采样系统以双通道较低的实际采样率实现高等效采样率,与传统等效采样系统相比,其仅需单次采集,与多陪集采样系统相比,其通道数更少。结合实际应用中,双通道存在相位差,需要进行测量并在观测矩阵中进行相应补偿,故在同步互质采样系统基础上进一步提出了异步互质采样系统。2)采集电路设计:该部分实现数据采集,输入信号经由信号调理部分调节至器件合适输入范围内,送入双通道同时采样且要确保双通道输入一致,由FPGA控制存储。另外,双通道采样时钟由一对锁相环芯片分别提供,便于实现多种采样率组合。该部分确保信号通路的阻抗匹配,高输入信号信噪比,保证后续信号重构。3)存储及控制电路设计:该部分包括数据存储控制,外部锁相环的配置并提供参考时钟输入,时间数字转换器在FPGA中的实现,双通道起始时间差的测量以及FPGA与ARM的通信。数据存储以及时间差测量由FPGA控制同时进行以保证对应。双通道起始时间差用以构造压缩感知测量矩阵,其分辨率直接决定了波形重构的准确性,由于时间差较短,直接测量会引起较大误差且需要高频稳定时钟,本课题设计的方法利用FPGA内部丰富的缓冲器资源设计了高分频率高精度的时间数字转换器测量时间差。4)系统分析与验证:在实际应用中,双通道ADC的器件差异会恶化信号重构,该部分分别仿真分析了偏移误差、增益误差、相位误差等对信号重构的影响,最后给出了本课题设计的互质采样系统对稀疏信号的恢复效果。