CN107483019A - 一种白噪声产生方法和装置 - Google Patents

一种白噪声产生方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107483019A
CN107483019A CN201710471178.8A CN201710471178A CN107483019A CN 107483019 A CN107483019 A CN 107483019A CN 201710471178 A CN201710471178 A CN 201710471178A CN 107483019 A CN107483019 A CN 107483019A
Authority
CN
China
Prior art keywords
data
white noise
module
filtering
modules
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710471178.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107483019B (zh
Inventor
陆顺杰
王永添
彭晓林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Siglent Technologies Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Siglent Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Siglent Technologies Co Ltd filed Critical Shenzhen Siglent Technologies Co Ltd
Priority to CN201710471178.8A priority Critical patent/CN107483019B/zh
Publication of CN107483019A publication Critical patent/CN107483019A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107483019B publication Critical patent/CN107483019B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B29/00—Generation of noise currents and voltages
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/02—Digital function generators
    • G06F1/022—Waveform generators, i.e. devices for generating periodical functions of time, e.g. direct digital synthesizers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

本发明实施例提供了一种白噪声产生装置，包括N个白噪声模块、待滤波数据选择模块和滤波模块，还包括数据合并模块；N个白噪声模块分别用于产生原始白噪声信号；N个待滤波数据选择模块分别从所述白噪声信号中选出w个数据发送给各自对应的滤波模块；N个滤波模块用于分别对各自接收到的w个数据进行滤波并将滤波数据发送给数据合并模块；数据合并模块对从N个滤波模块接收到的滤波数据进行合并得到待输出的白噪声信号。本发明实施例提供的白噪声产生装置所产生的待输出的白噪声信号具有较高的带宽，且带宽可以调节，同时，通过对幅度的补偿，使得任意带宽的白噪声输出的幅度都是精准的。本发明实施例还提供了一种白噪声产生方法。

Description

一种白噪声产生方法和装置
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种白噪声产生方法和装置。
背景技术
用有限带宽“白噪声”做为未来的随机信号来初步考核系统的整个频带，可以应用在电路测试、通信系统等多种应用环境。
目前，用于产生白噪声信号的方案主要有两种，第一种是利用模拟式白噪声信号发生器，第二种则是利用数字式白噪声信号发生器。
针对模拟式白噪声发生器，由于其采用噪声二极管做噪声源，而基于二极管的特性，所能输出的电压不到1伏，因此要求放大电路具有高增益，宽频带及线性相位的特点，从而使得模拟白噪声信号发生器电路复杂，而且模拟器件容易受到环境的影响并容易老化，因此，导致模拟白噪声产生的噪声谱密度分布不均匀、带宽较低且带宽不可调节。
针对数字式白噪声发生器，其主要利用数字器件，如DSP、FPGA等产生数字白噪声，然后把数字信号发送到数字模拟转换器(DAC，Digital to Analog Converter)，DAC直接将数字信号转换成模拟白噪声。图1为数字式白噪声信号发生器的应用系统图，如图1所示，由DSP、FPGA等实现的数字白噪声信号发生器产生数字白噪声信号，并将数字白噪声信号发送给DAC，由DAC将数字白噪声信号转换成模拟白噪声信号。数字式白噪声发生器相对于模拟式白噪声发生器来说，产生的噪声谱密度分布虽然较为均匀，但由于DSP、FPGA等期间工作频率较低，使得数字式白噪声发生器所产生的白噪声信号和模拟式白噪声发生器所产生的白噪声信号一样存在带宽低且带宽不可调节的问题。因此，两种白噪声产生方法均无法充分满足通信、电路测试等应用的需求。
发明内容
为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，本发明实施例期望提供一种白噪声产生方法和装置。
本发明实施例提供了一种白噪声产生装置，所述装置包括：N个白噪声模块、N个待滤波数据选择模块、N个滤波模块及一个数据合并模块；其中，
所述N个白噪声模块分别用于产生原始白噪声信号；
所述N个待滤波数据选择模块，分别与每个白噪声模块相连，用于分别从所述N个白噪声模块产生的原始白噪声信号中选出w个数据并将选出的w个数据发送给各自对应的滤波模块；
所述N个滤波模块为w-1阶滤波器，用于分别对各自接收到的w个数据进行滤波，并将滤波后生成的滤波数据发送给数据合并模块；
所述数据合并模块，用于对收到的滤波数据进行合并得到待输出的白噪声信号；
其中，N和w均为大于1的正整数。
上述方案中，所述N个滤波模块，分别用于在接收到w个数据后，按照接收到的数据的顺序，将数据首尾相加，之后，将首尾相加后得到的数据逐个与滤波系数相乘，再将得到的乘积相加，相加得到的结果即为当前clk中相应滤波模块的滤波结果；还用于分别将各自得到的滤波结果发送给数据合并模块。
上述方案中，所述装置还包括DAC，用于将接收到的数据合并模块发送的待输出的白噪声信号由数字信号转换为模拟信号；还用于将所述数模转换后的待输出的白噪声信号发送到模拟通道。
上述方案中，当所述DAC的工作频率为fDAC时，所述白噪声模块、数据缓存模块及滤波模块的工作频率为N为白噪声模块的个数；所述数据合并模块的工作频率为fDAC。
上述方案中，所述滤波模块的滤波系数为：
coe(n)＝h(n).*wi(n)；
其中，
其中，wc＝(2f/fDAC+0.042)*pi；
其中，n取0到w-1的整数；Pi＝3.1415926；wi(n)为hamming窗；.*表示点乘；fDAC为DAC的工作频率，f为设置的待输出白噪声信号的带宽。
上述方案中，所述装置还包括模拟通道，用于对DAC发送的数模转换后的待输出的白噪声信号进行输出；其中，
所述模拟通道的实际幅度mr＝β×mo；
其中，β为补偿因子，mo为模拟通道理论上所设置的幅度；Pfmax为待输出的白噪声信号为最大带宽时的实际输出功率；Pf为待输出的白噪声信号带宽为f时的实际输出功率。
本发明实施例还提供了一种白噪声产生方法，所述方法包括：
N个白噪声模块分别产生原始白噪声信号；
N个待滤波数据选择模块分别从所述N个白噪声模块产生的白噪声信号中选出w个数据并将选出的w个数据发送给各自对应的滤波模块；
N个滤波模块对各自接收到的w个数据进行滤波，并将滤波后生成的滤波数据发送给数据合并模块，其中，所述滤波模块为w-1阶滤波器；
所述数据合并模块对收到的滤波数据进行合并得到待输出的白噪声信号；
其中，N和w为大于1的正整数。
上述方案中，所述方法还包括：
数据合并模块将待输出的白噪声信号发送给DAC；
所述DAC将接收到的待输出的白噪声信号由数字信号转换为模拟信号，并将所述数模转换后的待输出的白噪声信号发送到模拟通道。
上述方案中，所述滤波模块的滤波系数为：
coe(n)＝h(n).*wi(n)；
其中，
其中，wc＝(2f/fDAC+0.042)*pi；
其中，n取0到w-1的整数；Pi＝3.1415926；wi(n)为hamming窗；.*表示点乘；fDAC为DAC的工作频率，f为设置的待输出白噪声信号的带宽。
上述方案中，所述模拟通道的实际幅度mr＝β×mo；
其中，β为补偿因子，mo为模拟通道理论上所设置的幅度；Pfmax为待输出的白噪声信号为最大带宽时的实际输出功率；Pf为待输出的白噪声信号为f时的实际输出功率。
与现有技术相比，本发明实施例至少具备以下优点：
根据本发明实施例提供的白噪声产生方法，由多个白噪声模块产生原始白噪声信号后，对白噪声信号进行数据选择和滤波处理，并将滤波处理后的数据进行合并后生成待输出的白噪声信号，基于以上处理所得到的待输出的白噪声信号具有较高的带宽，且带宽可以根据白噪声模块的个数及滤波模块的滤波系数来进行调节，同时，通过对幅度的补偿，使得任意带宽的白噪声输出的幅度都是精准的。因此，通过该方法所产生的白噪声信号能够充分满足通信、电路测试等应用的需求。
附图说明
图1为现有技术中数字式白噪声信号发生器的应用系统图；
图2为本发明白噪声产生装置在一种实施方式中的基本结构图；
图3为本发明白噪声产生装置在第二种实施方式中的基本结构图；
图4为本发明白噪声产生装置中数据缓存模块中的数据存储示意图；
图5为本发明白噪声产生装置在第三种实施方式中的基本结构图；
图6为本发明白噪声产生装置在第四种实施方式中的基本结构图；
图7为本发明白噪声产生方法在一种实施方式中的处理流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一
参照图2，示出了本发明一种白噪声产生装置的结构框图，该装置包括：N个白噪声模块(参照图2中，白噪声模块211至白噪声模块21N)、N个待滤波数据选择模块(参照图2中，待滤波数据选择模块211至22N)、N个滤波模块(参照图2中，滤波模块231至23N)及数据合并模块24；其中，N个滤波模块分别与N个白噪声模块中的每一个相连接。
所述N个白噪声模块为N个数字式白噪声发生器，每一个白噪声模块分别用于产生一路原始白噪声信号；
所述N个待滤波数据选择模块，用于分别从所述N个数字式白噪声发生器产生的白噪声信号中选出w个数据并将选出的w个数据发送给滤波模块23；
所述N个滤波模块为w-1阶滤波器，用于分别对各自接收到的w个数据进行滤波，并将滤波后生成的滤波数据发送给数据合并模块24；
所述数据合并模块24，用于对收到的滤波数据进行合并得到待输出的白噪声信号；具体的，数据合并模块24对从N个滤波模块中接收到的N个数据进行合并，从而得到待输出的白噪声信号。
上述方案中，N和w均为大于1的正整数。
显而易见的，所述N个数字式白噪声发生器所产生的白噪声信号均为数字信号。
具体的，每一个白噪声模块可以采用M序列等方式来产生白噪声。
在本发明的一种可选实施方式中，参照图3，所述白噪声产生装置还包括：数据缓存模块25，用于对N个白噪声模块产生的白噪声信号进行缓存。具体的，白噪声模块在每一个clk(时钟)产生一个数据送入数据缓存模块25，数据缓存模块25对不同白噪声模块产生的数据分别进行缓存，即，数据缓存模块25中包含N个数据缓存队列，每一个数据缓存队列对数据进行排列和输出。
所述待滤波数据选择模块，用于从所述数据缓存模块25中选出w个数据送入每个滤波模块；之所以选择w个数据是因为每个滤波模块的阶数为w-1阶，w-1阶滤波器对应w个数据，也就是，滤波模块23由w-1阶滤波器实现。
下面对N个待滤波数据选择模块如何选择出w个滤波数据进行详细介绍。
所述N个待滤波数据选择模块，用于通过以下方式从所述数据缓存模块25中选出w个数据送入各自对应的滤波模块：
在当前clk下的N个数据中，首先选出与自身相对应的当前数据，并从所述当前数据开始按照预设选择顺序往前再取w-1个数据。
实际实现中，N个白噪声模块分别在每一个clk产生一个数据发送到数据缓存模块25，数据缓存模块25对不同白噪声模块所产生的数据进行分别存放。待滤波数据选择模块则从数据缓存模块25中选择出数量符合滤波模块阶数的数据。
具体的，同一个clk产生的数据可以按照预设规则确定其选择顺序；
N个白噪声模块在同一个clk会产生N个数据，这N个数据的排列顺序则可以按照预设规则进行确定，即，根据需要规定出不同的白噪声模块在同一个clk产生的数据的顺序。假设有三个白噪声模块，分别是白噪声模块1、白噪声模块2及白噪声模块3，则可以规定白噪声模块1产生的数据的选择顺序排在第一位、白噪声模块2产生的数据排在第二位、白噪声模块3产生的数据排在第三位。
下面举一个具体示例，对本发明中待滤波数据选择模块对待滤波数据的选择方法进行详细说明。
假设fir滤波器的阶数为w-1阶，根据滤波器的原理，fir滤波器每个时刻需要w个数据输入，也就是数据选择模块每个时刻需要输出w个数据。首先将白噪声数据缓存起来，假设，缓存区里的的数据示意图如图4所示。
每个clk白噪声模块产生一个数据data送入数据缓存模块25中的缓存区，如图3所示，自上向下第一行数据为白噪声模块1所产生的数据，第二行数据为白噪声模块2产生的数据，第三行数据为白噪声模块3产生的数据，第四行数据为白噪声模块4产生的数据；其中，从右向左数第一列数据为当前clk下各个白噪声模块输出的数据，第二列数据为前一个clk下各个白噪声模块输出的数据，第三列数据为前两个clk下各个白噪声模块输出的数据，以此类推；举例来说，data1_d1表示前1个clk白噪声模块1输出的数据，data2_d3表示前两个个clk白噪声模块2输出的数据，以此类推。
假设滤波器为6阶，则每个待滤波数据选择模块需要选择6个数据送给滤波器，假设预设选择顺序为：白噪声模块4的数据、白噪声模块3的数据、白噪声模块2的数据及白噪声模块1的数据。每个待滤波数据选择模块都有其对应的当前数据，比如，待滤波数据选择模块1的当前数据为data1，待滤波数据选择模块2的当前数据是data2，待滤波数据选择模块3的当前数据为data3，待滤波数据选择模块4的当前数据为data4；在进行数据选择时，每一个待滤波数据选择模块都从自身的当前数据开始，按照预设顺序选出6个数据。比如，待滤波数据选择模块1首先选出其对应的当前数据data1，之后按照图4所示的箭头方向，再依次选出data4_d1、data3_d1、data2_d1、data1_d1及data4_d2；对于待滤波数据选择模块2来说首先选出其对应的当前数据data2，之后再按照图4所示的箭头方向，依次选出data1、data4_d1、data3_d1、data2_d1及data1_d1；对于待滤波数据选择模块3来说，首先选出其对应的当前数据data3，之后依然按照图4所示的箭头方向，选出data2、data1、data4_d1、data3_d1及data2_d1；对于待滤波数据选择模块4来说，按照上述相同的方法选出数据：data4、data3、data2、data1、data4_d1及data3_d1。也就是说，对于待滤波数据选择模块N来说，其选择的数据是从dataN开始，往前按照顺序再选出w-1个数。
通过上述示例可以看出，在每一个clk所产生的数据中，数据的选择顺序是白噪声模块4产生的数据的选择顺序在第一位，白噪声模块3所产生的数据的选择顺序在第二位，白噪声模块2所产生的数据的选择顺序在第三位，而白噪声模块1所产生的数据的选择顺序在第4位。当然，在实际实现中，针对4个白噪声模块在每一个clk产生的数据，其选择顺序可以根据实际需要进行设置。
到达下个clk时，数据缓存区舍弃最旧的数据，存入最新的数据，即原dataN_d1中存入原dataN，原dataN_d2中存入原dataN_d1，也就是，原dataN_d(m+1)中存入原dataN_dm中的数据，而原dataN中的存入最新的数据。因此，在下一个clk时，待滤波数据选择模块仍然按上述操作取数据送给f滤波器。
在本发明的一种可选实施方式中，所述N个滤波模块，分别用于在接收到w个数据后，按照接收到的数据的顺序，将数据首尾相加，即第一个数据加最后一个数据，第二个数据加倒数第二个数据，以此类推；之后，将首尾相加后得到的数据逐个与滤波系数相乘，再将得到的乘积相加，相加得到的结果即为当前clk中相应滤波模块的滤波结果；之后，所述N个滤波模块分别将各自得到的滤波结果输出。具体的，每个滤波模块将得到的滤波结果发送给数据合并模块24。
具体的，当w为偶数时，每个滤波模块对接收到的数据进行首尾相加后，将得到w/2个求和后的数据。比如，待滤波数据选择模块221发送给滤波模块231的数据为data1、data4_d1、data3_d1、data2_d1、data1_d1、data4_d2这6个数据时，便是将data1+data4_d2，data4_d1+data1_d1.....，得到w/2个求和后的数据。当w为奇数时，每个滤波模块对接收到的数据进行首尾相加，将得到(w-1)/2个求和后的数据，而剩下的一个单独的数据则不做任何处理，也与这(w-1)/2个求和后的数据一同逐个与滤波系数相乘。
所述数据合并模块24，用于对接收到的滤波结果按照时间先后顺序进行合并，得到待输出的白噪声信号。实际应用中，所述数据合并模块24在每一个clk从每个滤波模块中接收到一个滤波数据，一共接收到N个滤波数据，之后，数据合并模块24将这些数据按照clk的先后顺序进行排列和合并，得到待输出的白噪声信号，并将待输出的白噪声信号发送给DAC。
在本发明的一种可选实施方式中，参照图5，所述装置还包括DAC26，用于将接收到的数据合并模块24发送的待输出的白噪声信号由数字信号转换为模拟信号，之后，将所述数模转换后的待输出的白噪声信号发送到模拟通道。
具体的，当所述DAC26的工作频率为fDAC时，则，所述白噪声模块、数据缓存模块25及滤波模块的工作频率为N为白噪声模块和滤波模块的个数；所述数据合并模块24的工作频率为fDAC。
具体的，为了实现对待输出的白噪声信号的带宽的调节，每个滤波模块的滤波系数为：
coe(n)＝h(n).*wi(n)；
其中，.*表示点乘，即各个元素相乘，比如，h(1)*wi(1)，h(2)*wi(2)；n取0到w-1的整数。
上述公式中，
其中，n取0到w-1的整数。Pi＝3.1415926，wi(n)为hamming窗。
上述公式中，wc＝(2f/fDAC+0.042)*pi；
其中，Pi＝3.1415926，fDAC为DAC的工作频率，其中，f为所设置的待输出白噪声信号的带宽，也就是，用户所期望的待输出白噪声信号的带宽。
本发明所实现的白噪声产生装置可适用ADC、DAC等速率不等的接口，而且，该装置中的滤波器的组数和阶数任意可设，使得其应用范围大大增加。
在本发明的一种可选实施方式中，参照图6，所述装置还包括模拟通道27，用于对DAC26发送的数模转换后的待输出的白噪声信号进行输出。
由于模拟通道27对数模转换后的待输出的白噪声信号进行输出时会造成信号功率的衰减，因此，在对模拟通道27的幅度进行设置时，需要采用补偿因子对衰减的幅度进行补偿以保证实际输出功率与理论上的输出功率相同。
模拟通道的实际幅度mr＝β×mo；
其中，β为补偿因子，mo为模拟通道理论上所设置的幅度；
具体的，
其中，Pfmax为待输出的白噪声信号为最大带宽时的实际输出功率；Pf为待输出的白噪声信号带宽为f时的实际输出功率。
下面对上述每个滤波模块的滤波器系数及模拟通道的补偿因子的推导方法进行详细介绍。
虽然通过改变滤波器的带宽可以实现对白噪声的带宽调节，但是，由于带宽的变化会造成白噪声输出的幅度变化，且带宽越小，实际输出的幅度越小；而且，由于模拟通道也有衰减，也需要补偿进行补偿才能使白噪声的实际输出功率符合理论值。所以需要根据带宽的变化，动态设置滤波器的滤波系数及模拟通道输出的幅度。
根据设置的带宽计算出该带宽下滤波器系数的方法：
假设fir滤波器的阶数为w，假定用户设定的带宽为fMHz。由于滤波器存在过渡带，所以白噪声的带宽f不能设为很小(一般为DAC工作频率fDAC的十分之一左右，即f>0.1*fDAC。同时f要小于一般取根据滤波器设计的原理，可得如下公式：
其中，n取0到w-1的整数，Pi＝3.1415926，wi(n)为hamming窗，对比直接截取(等效为加矩形窗)，可有效改善通带纹波，代价是过渡带更加平缓。同时hamming窗比矩形窗能获得更好的阻带衰减。
其中，n取0到w-1的整数。其中./表示点除，即各个元素相除；
上述公式中，wc＝(2f/fDAC+0.042)*pi。
那么滤波器系数coe(n)＝h(n).*wi(n)，n取0到w-1的整数。其中.*表示点乘，即各个元素相乘。比如h(1)*wi(1)，h(2)*wi(2)。
以上是低通滤波器的设计，本发明实施例还可以选择高通、带通、带阻等滤波器来实现不同带宽的白噪声信号。
计算用户设定的白噪声带宽变化时幅度的补偿因子β的方法：
首先讲解下计算带宽为f时白噪声的实际功率的方法
首先根据上面所讲的方法计算出带宽为f时滤波器的系数。对该系数进行D点FFT(快速傅里叶变化，D点FFT变化后，就会得到D个数据，刚好与模拟通道的频点一致)，并对得到的值进行求模，求模后的数据是各个频点下的幅度。
测出模拟通道的幅频特性α(n)，将求模后的数据逐个与幅频特性α(n)相乘，得到白噪声经过滤波器和模拟通道后的真实幅度。然后对该幅度平方，得到各个频点下的功率，对各个频点的功率积分或求和(离散数据，求和和积分是等效的)，得到带宽为f时白噪声的实际功率Pf。
计算出用户设定最大带宽fmax时白噪声的实际功率Pfmax。当用户设置带宽为f时，计算出带宽为f时的实际功率Pf。那么幅度补偿因子即当用户设置带宽为f时，并配置幅度为m伏特时，系统实际给模拟通道配置的幅度为β×m。这样就能保证改变带宽后的白噪声的实际输出功率与理论设置相符。
测量模拟通道的幅频特性函数α(n)的方法
由于模拟通道的幅频衰减特性(高频和低频下，输出的幅度会不一致，一般情况下高频的幅度会衰减，但也可能会变大)，需要对白噪声的幅度进行额外的补偿。所以首先要测量出模拟通道的幅频特性α(n)。
A、每个待滤波数据选择模块，仅选择w个数据中的第一个数据，即选择data1，data2，.....以此类推。然后不经过滤波器，直接将此数据送入数据合并模块。也就是对白噪声数据不进行滤波，直接进入数据合并模块，经过合并和DAC，形成模拟量。
B、对模拟通道配置一个标准电压，比如m伏特(此电压的负载是50欧，即频谱分析仪的输入阻抗)，然后用频谱分析仪测量其频谱的功率，从频率0到频率选取D个频点，分别记录各个频点的功率，然后计算出各个频点的幅度为v(n)，(n＝1，2，3......到D)，那么模拟通道的幅频特性α(n)＝v(n)/m。
在具体实施过程中，上述待滤波数据选择模块22、数据缓存模块25及数据合并模块24均可以由数字示波器内的中央处理器(CPU，Central Processing Unit)、微处理器(MPU，Micro ProcessingUnit)、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)或可编程逻辑阵列(FPGA，Field－Programmable Gate Array)来实现。
实施例二
参照图7，本发明实施例二提供了一种白噪声产生方法，所述方法包括：
步骤701、N个白噪声模块分别产生原始白噪声信号；
步骤702、N个待滤波数据选择模块分别从所述N个白噪声模块产生的白噪声信号中选出w个数据并将选出的w个数据发送给各自对应的滤波模块；
具体的，所述N个待滤波数据选择模块分别从所述N个白噪声模块产生的白噪声信号中选出w个数据之前，所述方法还包括：数据缓存模块对N个白噪声模块产生的白噪声信号进行缓存；所述N个待滤波数据选择模块从所述数据缓存模块中选出w个数据送入滤波模块。
具体的，每个待滤波数据选择模块通过以下方式从所述数据缓存模块中选出w个数据：
在当前clk下的N个数据中，首先选出与自身相对应的当前数据，并从所述当前数据开始按照预设选择顺序往前再取w-1个数据。
具体的，同一个clk产生的数据按照预设规则确定其选择顺序。
步骤703、N个滤波模块对各自接收到的w个数据进行滤波，并将滤波后生成的滤波数据发送给数据合并模块，其中，所述滤波模块为w-1阶滤波器；
具体的，所述滤波模块对接收到的w个数据进行滤波，包括：
在接收到w个数据后，按照接收到的数据的顺序，将数据首尾相加，之后，将首尾相加后得到的数据逐个与滤波系数相乘，再将得到的乘积相加，相加得到的结果即为当前clk中滤波模块的滤波结果。
步骤704、所述数据合并模块对收到的滤波数据进行合并得到待输出的白噪声信号。
在本发明的一种可选实施方式中，所述方法还包括：
数据合并模块将待输出的白噪声信号发送给DAC；
所述DAC将接收到的待输出的白噪声信号由数字信号转换为模拟信号，并将所述数模转换后的待输出的白噪声信号发送到模拟通道。
上述方案中，当所述DAC的工作频率为fDAC时，所述白噪声模块、数据缓存模块及滤波模块的工作频率为N为白噪声模块的个数；所述数据合并模块的工作频率为fDAC。
上述方案中，所述滤波模块的滤波系数为：
coe(n)＝h(n).*wi(n)；
其中，
其中，wc＝(2f/fDAC+0.042)*pi；
其中，n取0到w-1的整数；Pi＝3.1415926；wi(n)为hamming窗；.*表示点乘；fDAC为DAC的工作频率，f为设置的待输出白噪声信号的带宽。
在本发明的一种可选实施方式中，所述DAC将数模转换后的待输出的白噪声信号发送到模拟通道之后，所述方法还包括：
所述模拟通道对接收到的白噪声信号进行输出；
上述方案中，所述模拟通道的实际幅度mr＝β×mo；
其中，β为补偿因子，mo为模拟通道理论上所设置的幅度；Pfmax为待输出的白噪声信号为最大带宽时的实际输出功率；Pf为待输出的白噪声信号带宽为f时的实际输出功率。
综上，根据本发明实施例提供的白噪声产生方法，由多个白噪声模块产生原始白噪声信号后，由于所述白噪声模块相同数量的数据选择模块和滤波处理模块来对白噪声信号进行数据选择和滤波处理，并将滤波处理后的数据进行合并后生成待输出的白噪声信号，基于以上处理所得到的待输出的白噪声信号具有较高的带宽，且带宽可以根据白噪声模块的个数及滤波模块的滤波系数来进行调节，同时，通过对幅度的补偿，使得任意带宽的白噪声输出的幅度都是精准的。因此，通过该方法所产生的白噪声信号能够充分满足通信、电路测试等应用的需求。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种白噪声产生方法和装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，根据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种白噪声产生装置，其特征在于，所述装置，包括：N个白噪声模块、N个待滤波数据选择模块、N个滤波模块及一个数据合并模块；其中，
所述N个白噪声模块分别用于产生原始白噪声信号；
所述N个待滤波数据选择模块，分别与每个白噪声模块相连，用于分别从所述N个白噪声模块产生的原始白噪声信号中选出w个数据并将选出的w个数据发送给各自对应的滤波模块；
所述N个滤波模块为w-1阶滤波器，用于分别对各自接收到的w个数据进行滤波，并将滤波后生成的滤波数据发送给数据合并模块；
所述数据合并模块，用于对收到的滤波数据进行合并得到待输出的白噪声信号；
其中，N和w均为大于1的正整数。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述N个滤波模块，分别用于在接收到w个数据后，按照接收到的数据的顺序，将数据首尾相加，之后，将首尾相加后得到的数据逐个与滤波系数相乘，再将得到的乘积相加，相加得到的结果即为当前clk中相应滤波模块的滤波结果；还用于分别将各自得到的滤波结果发送给数据合并模块。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括DAC，用于将接收到的数据合并模块发送的待输出的白噪声信号由数字信号转换为模拟信号；还用于将所述数模转换后的待输出的白噪声信号发送到模拟通道。
4.根据权利和要求3所述的装置，其特征在于，当所述DAC的工作频率为fDAC时，所述白噪声模块、数据缓存模块及滤波模块的工作频率为N为白噪声模块的个数；所述数据合并模块的工作频率为fDAC。
5.根据权利要求1至4其中任一项所述的装置，其特征在于，所述滤波模块的滤波系数为：
coe(n)＝h(n).*wi(n)；
其中，
其中，wc＝(2f/fDAC+0.042)*pi；
其中，n取0到w-1的整数；Pi＝3.1415926；wi(n)为hamming窗；.*表示点乘；fDAC为DAC的工作频率，f为设置的待输出白噪声信号的带宽。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括模拟通道，用于对DAC发送的数模转换后的待输出的白噪声信号进行输出；其中，
所述模拟通道的实际幅度mr＝β×mo；
<mrow> <mi>&amp;beta;</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mfrac> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>max</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>P</mi> <mi>f</mi> </msub> </mfrac> </msqrt> <mo>;</mo> </mrow>
其中，β为补偿因子，mo为模拟通道理论上所设置的幅度；Pfmax为待输出的白噪声信号为最大带宽时的实际输出功率；Pf为待输出的白噪声信号带宽为f时的实际输出功率。
7.一种白噪声产生方法，其特征在于，所述方法包括：
N个白噪声模块分别产生原始白噪声信号；
N个待滤波数据选择模块分别从所述N个白噪声模块产生的白噪声信号中选出w个数据并将选出的w个数据发送给各自对应的滤波模块；
N个滤波模块对各自接收到的w个数据进行滤波，并将滤波后生成的滤波数据发送给数据合并模块，其中，所述滤波模块为w-1阶滤波器；
所述数据合并模块对收到的滤波数据进行合并得到待输出的白噪声信号；
其中，N和w为大于1的正整数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
数据合并模块将待输出的白噪声信号发送给DAC；
所述DAC将接收到的待输出的白噪声信号由数字信号转换为模拟信号，并将所述数模转换后的待输出的白噪声信号发送到模拟通道。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述滤波模块的滤波系数为：
coe(n)＝h(n).*wi(n)；
其中，
其中，wc＝(2f/fDAC+0.042)*pi；
其中，n取0到w-1的整数；Pi＝3.1415926；wi(n)为hamming窗；.*表示点乘；fDAC为DAC的工作频率，f为设置的待输出白噪声信号的带宽。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述模拟通道的实际幅度mr＝β×mo；
<mrow> <mi>&amp;beta;</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <mfrac> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>max</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>P</mi> <mi>f</mi> </msub> </mfrac> </msqrt> <mo>;</mo> </mrow>
其中，β为补偿因子，mo为模拟通道理论上所设置的幅度；Pfmax为待输出的白噪声信号为最大带宽时的实际输出功率；Pf为待输出的白噪声信号为f时的实际输出功率。
CN201710471178.8A 2017-06-20 2017-06-20 一种白噪声产生方法和装置 Active CN107483019B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710471178.8A CN107483019B (zh) 2017-06-20 2017-06-20 一种白噪声产生方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710471178.8A CN107483019B (zh) 2017-06-20 2017-06-20 一种白噪声产生方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107483019A true CN107483019A (zh) 2017-12-15
CN107483019B CN107483019B (zh) 2020-12-01

Family

ID=60594770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710471178.8A Active CN107483019B (zh) 2017-06-20 2017-06-20 一种白噪声产生方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107483019B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108390729A (zh) * 2017-12-19 2018-08-10 湖南大学 一种带宽可控的光随机信号源产生方案
WO2020216346A1 (zh) * 2019-04-26 2020-10-29 太原理工大学 超宽带白噪源
CN113690553A (zh) * 2021-08-20 2021-11-23 国开启科量子技术(北京)有限公司 波束可调的近场微波转换装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5006938A (en) * 1989-09-05 1991-04-09 Eastman Kodak Company Half-tone image generator using white noise source
US20040258132A1 (en) * 2001-12-17 2004-12-23 Willtek Corporation Apparatus for generating an additive white Gaussian noise
CN1567909A (zh) * 2003-06-20 2005-01-19 韦尔泰克公司 用于产生加性白高斯噪声的装置
CN101807880A (zh) * 2009-12-17 2010-08-18 北京交通大学 一种高斯白噪声发生器及实现方法
CN103427930A (zh) * 2013-07-24 2013-12-04 四川九洲电器集团有限责任公司 基于数字噪声的阻塞式干扰信号发生装置及方法
CN106559146A (zh) * 2016-11-09 2017-04-05 深圳市鼎阳科技有限公司 一种信号发生器和信号产生方法
CN106774625A (zh) * 2016-11-24 2017-05-31 北京理工大学 一种实时相位噪声硬件发生器的并行实现方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5006938A (en) * 1989-09-05 1991-04-09 Eastman Kodak Company Half-tone image generator using white noise source
US20040258132A1 (en) * 2001-12-17 2004-12-23 Willtek Corporation Apparatus for generating an additive white Gaussian noise
CN1567909A (zh) * 2003-06-20 2005-01-19 韦尔泰克公司 用于产生加性白高斯噪声的装置
CN101807880A (zh) * 2009-12-17 2010-08-18 北京交通大学 一种高斯白噪声发生器及实现方法
CN103427930A (zh) * 2013-07-24 2013-12-04 四川九洲电器集团有限责任公司 基于数字噪声的阻塞式干扰信号发生装置及方法
CN106559146A (zh) * 2016-11-09 2017-04-05 深圳市鼎阳科技有限公司 一种信号发生器和信号产生方法
CN106774625A (zh) * 2016-11-24 2017-05-31 北京理工大学 一种实时相位噪声硬件发生器的并行实现方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙耀奇等: "基于Matlab和FPGA的FIR数字滤波器设计及实现", 《现代电子技术》 *
张兰兰: "一种多频段输出的噪声发生器设计", 《电子世界》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108390729A (zh) * 2017-12-19 2018-08-10 湖南大学 一种带宽可控的光随机信号源产生方案
CN108390729B (zh) * 2017-12-19 2020-09-29 湖南大学 一种带宽可控的光随机信号源产生方案
WO2020216346A1 (zh) * 2019-04-26 2020-10-29 太原理工大学 超宽带白噪源
US11474412B2 (en) 2019-04-26 2022-10-18 Taiyuan University Of Technology Ultra-wideband white noise source
CN113690553A (zh) * 2021-08-20 2021-11-23 国开启科量子技术(北京)有限公司 波束可调的近场微波转换装置
CN113690553B (zh) * 2021-08-20 2022-07-15 国开启科量子技术(北京)有限公司 波束可调的近场微波转换装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107483019B (zh) 2020-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101241150B (zh) 信号处理装置、方法以及信号生成方法
CN107483019B (zh) 一种白噪声产生方法和装置
US20070171116A1 (en) Time-interleaved analog-to-digital converter and high speed signal processing system using the same
US9007250B1 (en) Time-interleaved and sub-band reconstruction approaches to digital-to-analog conversion for high sample rate waveform generation
JP2019004421A (ja) 信号発生装置および信号発生方法
US9130586B1 (en) System and method of digital-to-analog signal conversion
Zou et al. Blind timing skew estimation using source spectrum sparsity in time-interleaved ADCs
CN104486713B (zh) 音频功放测试系统与方法
US6272441B1 (en) Method for determining the pulse response of a broad band linear system and a measuring circuit for carrying out the method
US20030058148A1 (en) Multiple a-to-d converter scheme employing digital crossover filter
US7961629B2 (en) Test apparatus, test method, waveform generator and waveform generating method
JP2004328436A (ja) Ａ／ｄ変換装置
CN101682367B (zh) 线缆网络中的信号质量确定
D’Arco et al. A time base option for arbitrary selection of sample rate in digital storage oscilloscopes
JP4279410B2 (ja) 信号処理装置およびその装置を用いた半導体デバイス試験装置
JP2015075345A (ja) 音場測定装置、音場測定方法および音場測定プログラム
CN106341102B (zh) 一种用于宽带系统的数字式相位非线性校正方法及装置
JP5274543B2 (ja) イコライザ回路、それを用いたトランスミッタおよび試験装置ならびに、波形整形方法
CN106788807B (zh) 一种无线信道测试方法及装置
US20200041545A1 (en) Measurement apparatus and measurement method
Chen et al. ADC diversity for software defined radios
Zhang et al. Joint system calibration and signal recovery based on bilinear inverse equation for modulated wideband converter
CN113114241B (zh) 一种时间交替架构采集系统中频响失配误差的校正方法
JP4635091B2 (ja) 信号処理装置およびその装置を用いた半導体デバイス試験装置
CN110855246B (zh) 一种产生任意方差高斯白噪声的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 518000 Guangdong Province, Baoan District, Baoan District, Xin'an Street, Xingdong Community, 68 District, Antongda Industrial Factory Area, 4 factories, 3 floors, 5 office buildings, 1-3 floors

Applicant after: Shenzhen dingyang Technology Co.,Ltd.

Address before: Shenzhen City, Guangdong province Baoan District 518000 District 68 road left three Antongda Industrial Park, 4 floor

Applicant before: SHENZHEN CITY SIGLENT TECHNOLOGIES Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant