随着大规模集成电路设计和制造技术的飞速发展,以Shannon均匀采样定理为基础的数字信号处理技术得到了飞速发展和广泛应用,但是,在具体的工程实践中,Shannon采样定理也显现出了它的局限性。本文主要探讨了非均匀采样的基本理论及实现,并研制出一套基于DSP的非均匀采样系统。本文首先从均匀采样的频谱分析出发,推导出非均匀采样的频谱计算公式,并对其频谱计算的精度进行了理论分析。接着,结合实际工程实践,给出了实际条件对非均匀采样频谱计算的影响和实现非均匀采样的近似方法——非均匀周期采样。在非均匀采样的实现部分,详细讨论了非均匀采样的实现方法,给出了以高性能数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑器件(CPLD)和USB2.0接口为基础的硬件实现框架,并详细介绍了硬件实现的各个组成部分,包括芯片选用、电路连接等。接着,详细介绍了软件实现,以硬件平台为基础,实现了非均匀采样的频谱计算算法,最后,在第6章中给出了实际测量出的频谱和系统指标。本文深入探讨了非均匀采样的基本理论,并与均匀采样的相关理论进行了比较,揭示了非均匀采样独特的优异性能;对非均匀采样的实现进行了详尽的论述,对实现过程中遇到的问题进行了分析,给出了一种基于DSP的实现方案,实际验证了非均匀采样的性能。