專利名稱：10MHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
10MHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及寬帶噪聲及噪聲信號控制領(lǐng)域，尤其涉及到IOMH ζ的噪聲信號產(chǎn)生裝置及產(chǎn)生方法。
背景技術(shù)：
[0002]噪聲信號是一種應(yīng)用極為廣泛的信號，二十世紀，研究人員對噪聲信號開展了廣泛的研究，并提出了很多噪聲模型，尤其高斯白噪聲模型是討論的熱點。[0003]白噪聲是一種理想的隨機信號，它在一定帶寬范圍內(nèi)，均值為零，功率分布均勻。 服從正態(tài)分布或高斯分布的白噪聲，又稱為高斯白噪聲。目前，產(chǎn)生高斯白噪聲信號的方法很多，一般采用某種方式產(chǎn)生隨機序列，再通過一些變換得到。隨機序列可分為兩類一是真隨機序列，利用二極管、電阻等模擬器件產(chǎn)生，但其隨機特性會發(fā)生漂移，不易控制，且受時間、溫度和其它環(huán)境條件的影響較大。二是偽隨機序列，采用數(shù)字邏輯電路產(chǎn)生，因其具有完全按照確定規(guī)律產(chǎn)生，在同樣條件下可重復(fù)獲得，且易于實現(xiàn)等優(yōu)點而被廣泛運用。偽隨機序列有m序列、Gold序列、Walsh序列和R-S序列等，在利用m序列實現(xiàn)高斯白噪聲信號時，為了增大高斯白噪聲信號周期，需要增加m序列偽隨機碼流長度，即增大m序列級數(shù)， 從而增加硬件開銷，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題[0005]提供一種IOMHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置及噪聲信號產(chǎn)生方法，以解決現(xiàn)有利用m 序列實現(xiàn)高斯白噪聲信號時，為了增大高斯白噪聲信號周期，需要增加m序列偽隨機碼流長度，即增大m序列級數(shù)，從而增加硬件開銷，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。[0006]本實用新型的技術(shù)方案[0007]—種IOMHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置，它包含現(xiàn)場可編程門陣列和數(shù)模轉(zhuǎn)換器A， 現(xiàn)場可編程門陣列與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A通過導(dǎo)線連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器A與低通濾波器通過導(dǎo)線連接，低通濾波器與放大器Y通過導(dǎo)線連接。[0008]現(xiàn)場可編程門陣列與數(shù)模轉(zhuǎn)換器B通過導(dǎo)線連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器B與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A 通過導(dǎo)線連接。[0009]數(shù)模轉(zhuǎn)換器A輸出端與放大器Z輸入端通過導(dǎo)線連接，放大器Z輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A輸入端通過導(dǎo)線連接。[0010]本實用新型的有益效果[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實用新型現(xiàn)場可編程門陣列產(chǎn)生m序列偽隨機碼流，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器A轉(zhuǎn)換為模擬信號，然后通過低通濾波器濾除高頻分量，最后通過放大器Y放大后輸出高斯白噪聲信號；同時，現(xiàn)場可編程門陣列通過所述的調(diào)節(jié)數(shù)模轉(zhuǎn)換器B的模擬輸出來控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器A的參考電平，從而實現(xiàn)高斯白噪聲信號幅度可調(diào)；放大器Z6使得數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2的輸出中心電壓為0V，以確保高斯白噪聲信號的幅度均值為零。利用“有限3截取源序列”方法，增加了偽隨機序列的長度，具有結(jié)構(gòu)簡單和實現(xiàn)方便的優(yōu)點。滿足不同場合的需求，擴大了其應(yīng)用領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有利用m序列實現(xiàn)高斯白噪聲信號時，為了增大高斯白噪聲信號周期，需要增加m序列偽隨機碼流長度，即增大m序列級數(shù)，從而增加硬件開銷，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。


[0012]圖1為本實用新型原理框圖；[0013]圖2為通過示波器查看到的本實用新型產(chǎn)生的高斯白噪聲信號的時域特性圖；[0014]圖3為通過信號分析儀查看到的本實用新型產(chǎn)生高斯白噪聲信號在頻域上的平坦度特性圖。
具體實施方式
[0015]一種IOMHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置，它包含(見圖1):現(xiàn)場可編程門陣列1和數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2，現(xiàn)場可編程門陣列1與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2通過導(dǎo)線連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2與低通濾波器3通過導(dǎo)線連接，低通濾波器3與放大器W通過導(dǎo)線連接。[0016]現(xiàn)場可編程門陣列1與數(shù)模轉(zhuǎn)換器B5通過導(dǎo)線連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器B5與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2通過導(dǎo)線連接，調(diào)節(jié)數(shù)模轉(zhuǎn)換器B5的模擬輸出來控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2的參考電平，從而實現(xiàn)高斯白噪聲信號幅度可調(diào)。[0017]數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2輸出端與放大器Z6輸入端通過導(dǎo)線連接，放大器Z6輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2輸入端通過導(dǎo)線連接。放大器Z6使得數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2的輸出中心電壓為0V，以確保高斯白噪聲信號的幅度均值為零。[0018]IOMHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置的噪聲信號產(chǎn)生方法，它包含下述步驟[0019]步驟1、現(xiàn)場可編程門陣列1通過調(diào)節(jié)數(shù)模轉(zhuǎn)換器B5的模擬輸出來控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2的參考電平，從而實現(xiàn)高斯白噪聲信號幅度可調(diào)；[0020]步驟2、通過調(diào)整放大器Z6使得數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2的輸出中心電壓為0V，以實現(xiàn)高斯白噪聲信號的幅度均值為零；[0021]步驟3、現(xiàn)場可編程門陣列1通過自帶的鎖相環(huán)對時鐘參考進行四倍頻，將50MHz 輸入時鐘信號轉(zhuǎn)變?yōu)?00MHz工作參考信號；[0022]步驟4、現(xiàn)場可編程門陣列1以200MSPS速率產(chǎn)生級數(shù)為20級的m序列偽隨機碼流；[0023]步驟5、采用“有限截取源序列”方法，每個時鐘周期從所述的20個m序列偽隨機碼按照一定規(guī)律截取14個進行數(shù)模轉(zhuǎn)換；[0024]步驟6、進行反饋移位操作，在下一 m序列偽隨機狀態(tài)采用相同的方式進行取碼轉(zhuǎn)換。[0025]
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。[0026]如圖1，現(xiàn)場可編程門陣列1產(chǎn)生m序列偽隨機碼流，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2轉(zhuǎn)換為模擬信號，然后通過低通濾波器3濾除高頻分量，最后通過放大器W放大后輸出高斯白噪聲信號；同時，現(xiàn)場可編程門陣列1通過所述的調(diào)節(jié)數(shù)模轉(zhuǎn)換器B5的模擬輸出來控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2的參考電平，從而實現(xiàn)高斯白噪聲信號幅度可調(diào)；放大器Z6使得數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2的輸出中心電壓為0V，以確保高斯白噪聲信號的幅度均值為零。[0027]現(xiàn)場可編程門陣列1通過自帶的PLL對時鐘參考進行四倍頻，將50MHz輸入時鐘信號轉(zhuǎn)變?yōu)?00MHz工作參考信號。現(xiàn)場可編程門陣列1以200MSPS速率產(chǎn)生級數(shù)為20級的m序列偽隨機碼流，采用“有限截取源序列”方法，每次從所述的20個m序列偽隨機碼按照一定規(guī)律截取14個進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。具體做法是，在某一 m序列偽隨機狀態(tài)，當(dāng)?shù)?次時先取m序列偽隨機碼流第1位到第14位進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，當(dāng)?shù)?次時取第2位到第15位進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，……，依此約定，直到第7次時，取第7位到第20位進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，此時，全部 20位m序列偽隨機碼流均已取遍，然后，進行反饋移位操作，在下一 m序列偽隨機狀態(tài)采用相同的方式進行取碼轉(zhuǎn)換。[0028]本實用新型中，m序列的級數(shù)n=20，序列長度m=2n_l=1048575，查表，選反饋系數(shù)為4001 151 (八進制)。當(dāng)IOMHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置取遍所有可能的m序列初值，共有 221-1=2097151組初值。對于每組確定的初值，m序列長度為1048575，由于在一組確定初值的每個狀態(tài)下，[0029]a.采用常規(guī)方法，每個時鐘周期從20位m序列碼取20位進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，且在第一個時鐘周期內(nèi)只賦初值，故完成一組初值的反饋移位輸出操作需要1048575+1=1048576 個時鐘周期。此時，高斯白噪聲信號的周期為(1048576X2097151) X [1/ (200MHz) 1=10995. ls=3. lh，即IOMHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置在連續(xù)工作約3. Ih內(nèi)不會產(chǎn)生重復(fù)的信號，沒有周期。[0030]b.采用“有限截取源序列”方法，每個時鐘周期從20位m序列碼取14位進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，且在第一個時鐘周期內(nèi)只賦初值，故完成一組初值的反饋移位輸出操作需要1048575X 7+1=7340026個時鐘周期。此時，高斯白噪聲信號的周期為 (7340026X2097151) X [1/ (200MHz) 1=76965. 7s=21. 4h,即 IOMHz 帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置在連續(xù)工作約21. 4h內(nèi)不會產(chǎn)生重復(fù)的信號，沒有周期。[0031]對比上述兩種方法，b采用“有限截取源序列”方法，無需額外增加硬件開銷，即可增加m序列長度，增大高斯白噪聲信號周期，結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便，滿足一般的使用要求。[0032]數(shù)模轉(zhuǎn)換器B5選用ADI公司的AD7302。AD7302是8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器A2的參考電平。本文將AD7302的REFIN引腳連接到電源輸入引腳VDD=3. 3V, 采用內(nèi)參考方式給AD7302提供參考電平，此時，AD7302的參考電平Vkef B=VDD/2=1. 65V。由于AD9744的參考電平Vqut B輸入范圍為(0. Γ . 25) V，根據(jù)AD7302數(shù)據(jù)手冊中公式，見式 (1)，可計算出Nb取值范圍約為(8、7)，轉(zhuǎn)換成8位二進制數(shù)值為(0000 100(Γ0110 0001)。 通過設(shè)定不同的Nb值，可改變數(shù)模轉(zhuǎn)換器Β5的模擬輸出，從而控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器Α2的參考電平，實現(xiàn)高斯白噪聲信號幅度可調(diào)。[0033]Vout b=2XVeef b (Nb/256)(1)[0034]低通濾波器3選20MHz低通濾波器。[0035]本實施例中，利用示波器可查看高斯白噪聲信號的時域特性，如信號形狀、幅度等，調(diào)節(jié)時基旋鈕，當(dāng)時間軸為5ms/div時，得到如圖2所示的結(jié)果；利用信號源分析儀可觀看高斯白噪聲信號在頻域上的平坦度等特性，將中心頻率設(shè)置為10MHz，帶寬設(shè)置為 20MHz，結(jié)果如圖3所示。[0036]采用本實用新型裝置，利用“有限截取源序列”方法，增加了偽隨機序列的長度，有結(jié)構(gòu)簡單和實現(xiàn)方便的優(yōu)點。滿足不同場合的需求，擴大了其應(yīng)用領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有利用 m序列實現(xiàn)高斯白噪聲信號時，為了增大高斯白噪聲信號周期，需要增加m序列偽隨機碼流長度，即增大m序列級數(shù)，從而增加硬件開銷，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。
權(quán)利要求1.一種IOMHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置，它包含現(xiàn)場可編程門陣列(1)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器A (2)，其特征在于現(xiàn)場可編程門陣列(1)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A (2)通過導(dǎo)線連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器A (2 )與低通濾波器(3 )通過導(dǎo)線連接，低通濾波器(3 )與放大器Y (4 )通過導(dǎo)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種IOMHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置，其特征在于現(xiàn)場可編程門陣列(1)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器B (5)通過導(dǎo)線連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器B (5)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A (2)通過導(dǎo)線連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種IOMHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置，其特征在于數(shù)模轉(zhuǎn)換器A (2)輸出端與放大器Z (6)輸入端通過導(dǎo)線連接，放大器Z (6)輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A (2) 輸入端通過導(dǎo)線連接。
專利摘要本實用新型公開了一種10MHz帶寬噪聲信號產(chǎn)生裝置及噪聲信號產(chǎn)生方法，它包含現(xiàn)場可編程門陣列(1)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器A(2)，現(xiàn)場可編程門陣列(1)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A(2)通過導(dǎo)線連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換器A(2)與低通濾波器(3)通過導(dǎo)線連接，低通濾波器(3)與放大器Y(4)通過導(dǎo)線連接；解決了現(xiàn)有利用m序列實現(xiàn)高斯白噪聲信號時，為了增大高斯白噪聲信號周期，需要增加m序列偽隨機碼流長度，即增大m序列級數(shù)，從而增加硬件開銷，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。
文檔編號H03B29/00GK202309616SQ201120453619
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者付俊, 李光燦 申請人:貴州航天計量測試技術(shù)研究所