采样是联系物理世界与虚拟世界的桥梁,是现代信息系统的基石。随着现代信息技术的发展,信息系统逐渐向宽带方向演进。经典香农采样理论要求信息系统必须以大于等于信号两倍带宽的速率采集并处理信号,导致信息系统的模拟-数字转化转换速率不断增长。在实际的应用中,为了有效的存储、传输信息,许多信息系统都需要对前端采集的数据进行压缩处理。高速采样并压缩的处理方式为传统信息系统带来了极大的冗余。2006年,E.J.Candes、J.Romberg、T.Tao等著名研究学者提出对于稀疏或是可压缩信号,在保证信息量不损失的前提下,可以以低于信号两倍带宽的方式进行采样并重构。近十多年来,压缩感知及其相关理论依据被广泛应用于图像处理、信号处理、地球物理、医学成像、计算机科学、应用数学等领域中。本文主要探索基于压缩感知的模拟信号亚奈奎斯特率采样方法。压缩感知理论诞生于离散时间域,连续时间域观测矩阵的设计一直是基于压缩感知信号采集方面的研究热点。本文以著名的随机解调压缩感知框架为基础,根据高速开关的时频特性,设计基于高速开关的亚奈奎斯特率采样系统。首先,本文对比分析经典采样理论、非理想采样以及压缩感知等基本原理,讨论了压缩感知在模拟信号采样应用中的局限。然后分析了经典的压缩感知采样方法随机解调采样架构,通过理论和实验分析,确定了随机解调序列的最低速率。并以此为基础,总结分析了高速开关电路的时频特性、相关性能指标以及不同的模式,确定了基于高速开关的混频模块参数设计约束条件,为基于高速开关的随机解调模块设计提供了一种有效的解决思路。最后,利用ADI公司的四通道单刀单掷开关ADG1211设计了混频电路,并设计了截止频率为1 MHz的滤波电路。利用Xilinx公司Znyq芯片所携带的XADC模块,在Zedboard开发平台上完成了压缩比为100:1的100 Mhz宽带信号的有效采集。