CN109474353B - 一种基于模型设计的任意波形发生器及方法、存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于模型设计的任意波形发生器及方法、存储介质，包括两个以上的上变频通道和波形合路器，还包括与所述上变频通道的数量相同的Bram读地址模块，每个Bram读地址模块连接一个所述上变频通道，基带信号经过所述Bram读地址模块后进入到所述上变频通道中调制，所得调制波集中输入到所述波形合路器。本实施例基于模型设计可以使设计人员无需熟悉硬件描述语言，通过可视化模块的搭建就可以完成系统快速实现，且系统仿真实现一体化，缩短开发周期，节约开发成本，简化了系统的设计流程。
Description
技术领域
本发明涉及一种任意波形发生器，更具体地，涉及一种基于模型设计的任意波形发生器及方法、存储介质。
背景技术
任意波形发生器是通信设备测试常用的一种技术手段，模拟设备的正常运行环境，产生一定制式、波形和频率的输入信号，供测试人员用作数据源使用。
传统的任意波形发生装置是采用多个实物设备的信号源同时开机并产生一种或多种制式信号，并进行合路相加，这就需要多台信号源设备，无疑增加了测试成本，且操作复杂、灵活性差。以单台信号源输出测试信号又远远不能满足测试要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于模型设计的任意波形发生器及方法、存储介质，通过可视化的模块快速搭建系统，实现多载波、多通道的基带信号的模块化处理，灵活性强。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：
一种基于模型设计的任意波形发生器，包括两个以上的上变频通道和波形合路器，还包括与所述上变频通道的数量相同的Bram读地址模块，每个Bram读地址模块连接一个所述上变频通道，基带信号经过所述Bram读地址模块后进入到所述上变频通道中调制，所得调制波集中输入到所述波形合路器。
进一步，所述上变频通道包括数据的参数配置模块、插值滤波模块和用于将输入的基带信号进行频谱搬移的正交混频模块，所述参数配置模块包括dds频率控制字模块、增益系数模块、基带数据I路和基带信号Q路，所述dds频率控制字模块连接到所述正交混频模块的输入端，所述基带数据I路和基带信号Q路经过所述插值滤波模块连接到所述正交混频模块的输出端进行混频，所得混频结果与所述增益系数模块进行输出。
进一步，还包括用于调节输出信号幅值的增益控制模块，混频结果和所述增益系数模块的输出端均连接到所述增益控制模块的输入端。
进一步，所述Bram读地址模块连接外部Bram并连接到所述基带数据I路和基带信号Q路，将从Bram中取得的基带信号和参数传递给所述基带数据I路和基带信号Q路。
进一步，所述插值滤波模块为两路输入和两路输出的插值滤波器，两路输入分别连接所述基带数据I路和基带信号Q路，两路输出分别输出I路和Q路的插值基带信号到所述正交混频模块。
进一步，所述正交混频模块包括直接数字信号频率合成器、I路混频合路器、Q路混频合路器和末端合路器，所述直接数字信号频率合成器与所述参数配置模块连接，所述直接数字信号频率合成器包括一个cosine输出端和sine输出端，所述cosine输出端与所述插值滤波模块的I路输出进入所述I路混频合路器，所述sine输出端与所述插值滤波模块的Q路输出进入所述Q路混频合路器，所述I路混频合路器和Q路混频合路器均输入到所述末端合路器。
一种基于模型设计的任意波形发生器的设计方法，包括以下步骤：
在SystemGeneratorforDSP系统建模工具搭建以下模块：
上变频通道，用于对基带信号进行调制，数量为两个以上；
波形合路器，用于对所述上变频通道输出的所有调制波进行混频；
Bram读地址模块，用于取得Bram中的数据将其发送给所述上变频通道；
一个所述Bram读地址模块连接一个所述上变频通道作为一路输出，N个所述上变频通道构成N路输出集中输入到所述波形合路器。
一种基于模型设计的任意波形发生器的设计设备，其特征在于：包括处理器和用于与所述处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器能够执行如上述一种基于模型设计的任意波形发生器的设计方法。
一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上述一种基于模型设计的任意波形发生器的设计方法。
本发明的有益效果是：本发明基于模型设计，通过多个所述上变频通道构建一个合路输出端，来仿真任意波形发生器输出多种不同的基带信号波形，不仅能够实现基带数据的多载波多通道处理，灵活度高，其基于模型的设计方法可以使设计人员无需熟悉硬件描述语言，而是通过可视化模块的搭建就可以完成系统快速实现，且系统仿真实现一体化，缩短开发周期，节约开发成本，简化了系统的设计流程。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施例的整体示意图；
图2是本发明实施例的上变频通道的具体模块示意图。
具体实施方式
参照图1－2，本发明的一个实施例提供了一种基于模型设计的任意波形发生器，包括两个以上的上变频通道100和波形合路器200，还包括与所述上变频通道100的数量相同的Bram读地址模块400，每个Bram读地址模块400连接一个所述上变频通道100，基带信号经过所述Bram读地址模块400后进入到所述上变频通道100中调制，所得调制波集中输入到所述波形合路器200。
本发明基于SystemGeneratorforDSP系统建模工具搭建，SystemGenerator是Xilinx公司进行数字信号处理开发的一种设计工具，具有图形化的界面和庞大的模块库，并且能够连接到如MATLAB等数学工具或者外部接口，开发人员无需使用传统的编程语言实现模块的搭建，直接在图形化界面上进行实现和仿真。本实施例适应于任意波形发生器，在SystemGeneratorforDSP系统搭建多条所述上变频通道100，每条上变频通道100都连接一个所述Bram读地址模块400来取得基带波形和控制参数，从而实现调制，最后调制结果输出到所述波形合路器200，因此开发人员调整各种参数和输入的基带波形，能够直接得到多种不同的调制波，从而轻松完成开发。
优选地，本发明的另一个实施例提供了一种基于模型设计的任意波形发生器，所述上变频通道100包括数据的参数配置模块110、插值滤波模块120和用于将输入的基带信号进行频谱搬移的正交混频模块130，所述参数配置模块110包括dds频率控制字模块、增益系数模块、基带数据I路和基带信号Q路，所述dds频率控制字模块连接到所述正交混频模块130的输入端，所述基带数据I路和基带信号Q路经过所述插值滤波模块120连接到所述正交混频模块130的输出端进行混频，所得混频结果与所述增益系数模块进行输出。
本发明具体给出了所述上变频通道100的构成，其中所述参数配置模块110负责读取所述Bram读地址模块400中的数据，配置相应参数，所述插值滤波模块120用于接收基带信号并进行插值滤波，所述正交混频模块130根据参数配置产生相应频率的正余弦载波信号，与输入的IQ两路的基带信号相乘，完成频谱搬移；其中所述参数配置模块110中的所述dds频率控制字模块中的参数可以由外部设备输入，也可以由内部给出，其参数输入到所述正交混频模块130中；本实施例给出了单个所述上变频通道100的具体结构，明确任意波形发生器的整体结构。
优选地，本发明的另一个实施例提供了一种基于模型设计的任意波形发生器，还包括用于调节输出信号幅值的增益控制模块，混频结果和所述增益系数模块的输出端均连接到所述增益控制模块的输入端。
基于上述实施例，所述Bram读地址模块400连接外部Bram并连接到所述基带数据I路和基带信号Q路，将从Bram中取得的基带信号和参数传递给所述基带数据I路和基带信号Q路。
本实施例中采用SystemGeneratorforDSP系统中的Bram进行参数存储，所述Bram读地址模块400用于读取Bram中的数据，将其发送到所述基带数据I路和基带信号Q路，发送数据包括基带波形和控制参数。
优选地，本发明的另一个实施例提供了一种基于模型设计的任意波形发生器，所述插值滤波模块120为两路输入和两路输出的插值滤波器，两路输入分别连接所述基带数据I路和基带信号Q路，两路输出分别输出I路和Q路的插值基带信号到所述正交混频模块130。本实施例主要明确所述插值滤波模块120为FIR插值滤波器。
优选地，本发明的另一个实施例提供了一种基于模型设计的任意波形发生器，所述正交混频模块130包括直接数字信号频率合成器131、I路混频合路器132、Q路混频合路器133和末端合路器134，所述直接数字信号频率合成器131与所述参数配置模块110连接，所述直接数字信号频率合成器131包括一个cosine输出端和sine输出端，所述cosine输出端与所述插值滤波模块120的I路输出进入所述I路混频合路器132，所述sine输出端与所述插值滤波模块120的Q路输出进入所述Q路混频合路器133，所述I路混频合路器132和Q路混频合路器133均输入到所述末端合路器134。
本实施例给出了合路的方式，由于在所述参数配置模块110中将基带波形分成IQ两路，因此在后续步骤中分别对IQ两路信号分别进行调频，然后将两路调频信号再进行合路混频。
一种基于模型设计的任意波形发生器的设计方法，包括以下步骤：
在SystemGeneratorforDSP系统建模工具搭建以下模块：
上变频通道100，用于对基带信号进行调制，数量为两个以上；
波形合路器200，用于对所述上变频通道100输出的所有调制波进行混频；
Bram读地址模块400，用于取得Bram中的数据将其发送给所述上变频通道100；
一个所述Bram读地址模块400连接一个所述上变频通道100作为一路输出，N个所述上变频通道100构成N路输出集中输入到所述波形合路器200。
一种基于模型设计的任意波形发生器的设计设备，其特征在于：包括处理器和用于与所述处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器能够执行如上述一种基于模型设计的任意波形发生器的设计方法。
一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上述一种基于模型设计的任意波形发生器的设计方法。
参照图1－2，本发明的一个实施例提供了一种基于模型设计的任意波形发生器，包括两个以上的上变频通道100、波形合路器200和示波器300，还包括与所述上变频通道100的数量相同的Bram读地址模块400，每个Bram读地址模块400连接一个所述上变频通道100，基带信号经过所述Bram读地址模块400后进入到所述上变频通道100中调制，所得调制波集中输入到所述波形合路器200，所述波形合路器200的输出连接到所述示波器300。
所述上变频通道100包括数据的参数配置模块110、插值滤波模块120、用于将输入的基带信号进行频谱搬移的正交混频模块130和用于调节输出信号幅值的增益控制模块，所述参数配置模块110包括dds频率控制字模块、增益系数模块、基带数据I路和基带信号Q路，所述插值滤波模块120为两路输入和两路输出的插值滤波器，所述正交混频模块130包括直接数字信号频率合成器131、I路混频合路器132、Q路混频合路器133和末端合路器134，其中：
所述dds频率控制字模块连接到所述正交混频模块130的输入端以便输入控制参数，所述基带数据I路和基带信号Q路连接所述插值滤波模块120的两路输入，所述插值滤波模块120的两路输出分别输出I路和Q路的插值基带信号到所述正交混频模块130的I路混频合路器132和Q路混频合路器133进行混频，所得混频结果与所述增益系数模块的输出端均连接到所述增益控制模块的输入端，从而输出上变频调制后的信号波形。
调频过程具体来说，所述直接数字信号频率合成器131与所述参数配置模块110连接，所述直接数字信号频率合成器131包括一个cosine输出端和sine输出端，所述cosine输出端与所述插值滤波模块120的I路输出进入所述I路混频合路器132，所述sine输出端与所述插值滤波模块120的Q路输出进入所述Q路混频合路器133，所述I路混频合路器132和Q路混频合路器133均输入到所述末端合路器134。
所述Bram读地址模块400连接外部Bram并连接到所述基带数据I路和基带信号Q路，将从Bram中取得的基带信号和参数传递给所述基带数据I路和基带信号Q路。
本实施例中选用的基带波形类型有单载波、白噪声、巴克码、线性调频信号、步进频以及M序列等，所述插值滤波模块120选用61阶的插值FIR滤波器，当基带信号的速率为20M时，插值滤波之后的基带数据为200M的数据率，所述参数配置模块配置频率控制字来使DDS产生相应频率的载波，本实施例中FPGA系统时钟为200M，配置的DDS频率控制字为0.35，则产生的DDS载波频率为：
系统时钟＊频率控制字＝200M＊0.35＝70M，
基带信号与该70M的频率的载波信号相乘，得到正交混频后的信号。
本实施例中采用多个所述上变频通道100，所有的上变频通道100均集中都最后的所述波形合路器200，本实施例基于模型设计，通过多个所述上变频通道100构建一个合路输出端，来仿真任意波形发生器输出多种不同的基带信号波形，不仅能够实现基带数据的多载波多通道处理，灵活度高，其基于模型的设计方法可以使设计人员无需熟悉硬件描述语言，而是通过可视化模块的搭建就可以完成系统快速实现，且系统仿真实现一体化，缩短开发周期，节约开发成本，简化了系统的设计流程。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于模型设计的任意波形发生器，其特征在于：包括两个以上的上变频通道和波形合路器，还包括与所述上变频通道的数量相同的Bram读地址模块，每个所述Bram读地址模块连接一个所述上变频通道，基带信号经过所述Bram读地址模块后进入到所述上变频通道中调制，所得调制波集中输入到所述波形合路器；
其中，所述上变频通道包括数据的参数配置模块、插值滤波模块和正交混频模块，所述参数配置模块包括dds频率控制字模块、基带数据I路和基带信号Q路；
所述dds频率控制字模块连接至所述正交混频模块的输入端，用于输出频率控制字到所述正交混频模块；
所述Bram读地址模块连接外部Bram并连接到所述基带数据I路和所述基带信号Q路，将从Bram中取得的基带信号和控制参数传递给所述基带数据I路和所述基带信号Q路；
所述基带数据I路和所述基带信号Q路与所述插值滤波模块的输入端连接，所述插值滤波模块用于对所述基带信号进行插值滤波并输出插值基带信号到所述正交混频模块；
所述正交混频模块用于根据所述频率控制字生成相应频率的载波信号，并对所述载波信号和所述插值基带信号进行混频得到混频结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于模型设计的任意波形发生器，其特征在于：所述参数配置模块还包括增益系数模块，所述上变频通道还包括用于调节输出信号幅值的增益控制模块，混频结果和所述增益系数模块的输出端均连接到所述增益控制模块的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种基于模型设计的任意波形发生器，其特征在于：所述插值滤波模块为两路输入和两路输出的插值滤波器，两路输入分别连接所述基带数据I路和基带信号Q路，两路输出分别输出I路和Q路的插值基带信号到所述正交混频模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于模型设计的任意波形发生器，其特征在于：所述正交混频模块包括直接数字信号频率合成器、I路混频合路器、Q路混频合路器和末端合路器，所述直接数字信号频率合成器与所述参数配置模块连接，所述直接数字信号频率合成器包括一个cosine输出端和sine输出端，所述cosine输出端与所述插值滤波模块的I路输出进入所述I路混频合路器，所述sine输出端与所述插值滤波模块的Q路输出进入所述Q路混频合路器，所述I路混频合路器和Q路混频合路器均输入到所述末端合路器。
5.一种基于模型设计的任意波形发生器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
在System Generator for DSP系统建模工具搭建以下模块：
上变频通道，用于对基带信号进行调制，数量为两个以上；
波形合路器，用于对所述上变频通道输出的所有调制波进行混频；
Bram读地址模块，用于取得Bram中的数据将其发送给所述上变频通道；
一个所述Bram读地址模块连接一个所述上变频通道作为一路输出，N个所述上变频通道构成N路输出集中输入到所述波形合路器；
其中，所述上变频通道包括数据的参数配置模块、插值滤波模块和正交混频模块，所述参数配置模块包括dds频率控制字模块、基带数据I路和基带信号Q路；
所述dds频率控制字模块连接至所述正交混频模块的输入端，用于输出频率控制字到所述正交混频模块；
所述Bram读地址模块连接外部Bram并连接到所述基带数据I路和所述基带信号Q路，将从Bram中取得的基带信号和控制参数传递给所述基带数据I路和所述基带信号Q路；
所述基带数据I路和所述基带信号Q路与所述插值滤波模块的输入端连接，所述插值滤波模块用于对所述基带信号进行插值滤波并输出插值基带信号到所述正交混频模块；
所述正交混频模块用于根据所述频率控制字生成相应频率的载波信号，并对所述载波信号和所述插值基带信号进行混频得到混频结果。
6.一种基于模型设计的任意波形发生器的设计设备，其特征在于：包括处理器和用于与所述处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器能够执行如权利要求5所述一种基于模型设计的任意波形发生器的设计方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求5所述一种基于模型设计的任意波形发生器的设计方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 211135 floor 1-3, auxiliary building, building 6, artificial intelligence Industrial Park, Nanjing City, Jiangsu Province Applicant after: Zhongke Nanjing mobile communication and computing Innovation Research Institute Address before: 211135 3rd floor, building 6, no.266 Chuangyan Road, Qilin high tech Zone, Nanjing City, Jiangsu Province Applicant before: INSTITUTE OF COMPUTING TECHNOLOGY, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES, NANJING INSTITUTE OF MOBILE COMMUNICATIONS AND COMPUTING INNOVATION |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |