随着通讯技术的发展,无线射频传输过程所用的载波频率越来越高。在认知无线电、电子侦察等领域,载波频率是随时间变化的,无法通过解调再采样的方式获取信息,必须采用直接采样的方式获取信息。如果使用以奈奎斯特定理为指导的传统采样方法,现有商用模数转换器难以满足要求。近年来针对频域稀疏信号采样提出的调制宽带转换器(MWC)采样方法,理论上可以实现远低于奈奎斯特率的采样速率重构待测信号,降低系统的采样速率。采用这种方法也减轻了大量数据所带来的存储、传输压力。本文针对MWC采样系统的实现问题开展了如下工作:先对MWC采样系统针对的频域稀疏信号模型进行分析,然后对该采样系统的结构进行研究,并在频域上作了理论分析。最后设计仿真实验验证。设计MWC采样系统。对调制宽带转换器系统的实现技术展开深入研究,采用现有元器件设计并实现了一套完整由上、下位机两部分组成的采样系统。下位机以FPGA、乘法器、AD采样器件、USB控制器为核心设计了输入信号预处理电路、伪随机序列发生器、随机混频器、低通滤波器、同步低速采样器以及数据传输电路等功能模块。上位机采用MATLAB软件实现了基于正交匹配追踪的重构算法,编写了能够实现参数设置、自动校准和实时显示重构结果等功能的应用程序。实现自动校准系统。针对采样矩阵实际值与理论值不相符进而影响重构结果的问题,设计并实现了基于正弦响应法的MWC采样矩阵自动校准系统。该系统利用程控命令产生一定频率、能够遍历整个频带的正弦信号激励源,获得对应频率的采样矩阵数据。实验表明使用自动校准系统得到的采样矩阵能够高概率地重构待测信号。完成系统测试。对硬件电路进行测试,对各模块的功能进行测试,再进行整个系统测试。测试结果表明本系统能够以奈奎斯特率的二十分之一重构出多带频域稀疏信号,单个频带信号的重构成功率高达98.5%。