CN109842379A - 一种宽带噪声产生方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开的一种宽带噪声产生方法，涉及电子对抗和模拟测试技术，能够产生同时包括噪声调频、噪声调相和高斯白噪声的宽带噪声信号。该方法包括以下步骤：利用多个低速DDS合成一个多通道并行输出的高速DDS模块；对所述高速DDS模块进行相位控制和频率控制产生宽带噪声调相信号和宽带噪声调频信号；利用低速高斯白噪声产生模块产生的高斯白噪声信号与信道综合滤波器组相结合，通过信道选择控制产生带宽可控的宽带高斯白噪声信号，该方法主要用于宽带噪声生成。

Description

一种宽带噪声产生方法

技术领域

本发明涉及电子对抗和模拟测试技术领域，尤其涉及一种宽带噪声产生方法。

背景技术

现代通讯电子设备的抗干扰测试已经成为必须的测试项目，主要的干扰类型之一就是噪声干扰。在通信信道测试和电子对抗领域里，噪声始终是最基本、最常用的干扰源之一。如何产生稳定和精确的噪声信号已经成为一个重要的研究领域。其中，带限白噪声信号时间相关性小，目前应用最广泛。

电子干扰是电子对抗(ECM)的基本手段之一，是指为了削弱或破坏对方电子设备效能而采取的电子技术措施。这种技术人为地辐射和转发电磁波或声波，制造假回波或吸收电磁波，以达到扰乱或欺骗对方电子设备的目的，使其失效或降低效能。电子干扰系统中的一个核心子系统就是干扰源，由干扰源产生干扰信号，然后系统将干扰信号以电磁波或声波的形式辐射和转发出去，来实现对对方电子设备的干扰。常见的电子干扰按照干扰信号作用的原理分为遮盖性干扰和欺骗性干扰。遮盖性干扰又称噪声压制式干扰，是常用的一种有源干扰方式，它在降低和破坏对方电子设备的工作效能，保护己方不被对方发现或攻击中发挥了重要作用。其作用原理是用噪声或类似噪声的干扰信号淹没需要干扰的目标信号，使得其信噪比降低，以致接收设备无法正常检测。另外在对雷达的抗干扰测试中，我们也必不可少的加入噪声信号来测试雷达的性能。

由于自然界噪声的随机性，可以认为总的噪声就是高斯白噪声，在许多雷达系统、通信系统、武器制导系统中,都需要使用高斯白噪声进行模拟仿真，即加入一定的随机噪声，给出具有所要求的统计特性和频率特性的噪声，并控制其强度，以得到不同信噪比条件下的系统性能；同时在电子对抗中，噪声干扰也是一种常用的压制干扰方式。所以研究高斯白噪声对雷达系统测试仿真和电子对抗有着重要意义。

现有宽带噪声信号均为单一信号，通常为噪声调频、噪声调相或高斯白噪声，缺乏灵活性和普适性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种宽带噪声产生方法，能够解决现有技术无法产生同时包括噪声调频、噪声调相和高斯白噪声的宽带噪声信号的问题。

本发明的技术解决方案：

一种宽带噪声产生方法，该方法包括以下步骤：

利用多个低速DDS合成一个多通道并行输出的高速DDS模块；

对所述高速DDS模块进行相位控制和频率控制产生宽带噪声调相信号和宽带噪声调频信号；

利用低速高斯白噪声产生模块产生的高斯白噪声信号与信道综合滤波器组相结合，通过信道选择控制产生带宽可控的宽带高斯白噪声信号。

进一步可选的，对所述高速DDS模块进行相位控制为：

利用公式控制所述高速DDS模块第i个通道的相位，其中，i代表通道号，n代表高速DDS模块通道数，f₀为起始频率，f_noise为[0～BW]的均匀分布的噪声频率数据，T_s为采样周期，为噪声数据。

进一步可选的，所述通过信道选择控制产生带宽可控的宽带高斯白噪声信号为：运用信道综合滤波器单个信道的中心频率通过混频的方式把基带高斯白噪声实信号转换为复信号，选择信道综合滤波器的N个子带同时输出复信号形式的基带高斯白噪声信号。

本发明实施例提供的一种宽带噪声产生方法，利用多个低速DDS合成一个多通道并行输出的高速DDS模块；对多通道并行输出的DDS进行相位控制和频率控制产生噪声调相信号和宽带噪声调频信号；利用低速高斯白噪声产生模块产生的高斯白噪声信号与信道综合滤波器组相结合，通过信道选择控制产生带宽可控的宽带高斯白噪声信号，该方法能够产生1GHz带宽以内的任意带宽的噪声调频信号，能够产生1GHz带宽以内的以25MHz为步进的高斯白噪声信号，能够产生任意调相周期的噪声调相信号。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中噪声调频和噪声调相信号产生框图；

图2为宽带高斯白噪声合成框图；

图3为DDS构成框图；

图4为并行多通道高速DDS产生大带宽调制信号组成框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。

在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

一种宽带噪声产生方法，该方法包括以下步骤：

利用多个低速DDS合成一个多通道并行输出的高速DDS模块；

参见图1，对所述高速DDS模块进行相位控制和频率控制产生宽带噪声调相信号和宽带噪声调频信号；

具体的，可以利用公式控制所述高速DDS模块第i个通道的相位，其中，i代表通道号，n代表高速DDS模块通道数，f₀为起始频率，f_noise为[0～BW]的均匀分布的噪声频率数据，T_s为采样周期，为噪声数据。

参见图2，利用低速高斯白噪声产生模块产生的高斯白噪声信号与信道综合滤波器组相结合，通过信道选择控制产生带宽可控的宽带高斯白噪声信号。需要说明的是，本发明实施例中所涉及的低速高斯白噪声产生模块和信道综合滤波器均为本领域技术人员所熟知的技术，其实现方式本发明实施例不再赘述。

对所述高速DDS模块进行相位控制为：

所述通过信道选择控制产生带宽可控的宽带高斯白噪声信号为：运用信道综合滤波器单个信道的中心频率通过混频的方式把基带高斯白噪声实信号转换为复信号，选择信道综合滤波器的N个子带同时输出复信号形式的基带高斯白噪声信号。

本发明实施例提供的一种宽带噪声产生方法，利用多个低速DDS合成一个多通道并行输出的高速DDS模块；对多通道并行输出的DDS进行相位控制和频率控制产生噪声调相信号和宽带噪声调频信号；利用低速高斯白噪声产生模块产生的高斯白噪声信号与信道综合滤波器组相结合，通过信道选择控制产生带宽可控的宽带高斯白噪声信号，该方法能够产生1GHz带宽以内的任意带宽的噪声调频信号，能够产生1GHz带宽以内的以25MHz为步进的高斯白噪声信号，能够产生任意调相周期的噪声调相信号。

上述宽带噪声产生方法可以产生三种宽带噪声信号：噪声调相信号、噪声调频信号和高斯白噪声信号；三种信号都是噪声信号但是调制的参数不同：噪声调相信号是对信号的相位进行调制，噪声调频是对频率进行调制，高斯白噪声信号是对幅度进行调制。

其中宽带噪声调相信号和噪声调频信号采用DDS合成的方法，由于FPGA的工作时钟限制，最多只能工作在300MHz左右，限制了噪声调频信号的采样时钟和带宽，这种单个DDS结构实现不了大带宽的噪声调频的产生。本发明实施例对算法进行优化，让多个这样的DDS结构并行处理合成一个高采样率的信号产生模型，来实现大带宽的噪声调频信号的生成。用N个采样速度为f_s的DDS模块合成一个采样速度为N*f_s的高速DDS模块，然后用均匀分布随机噪声随机控制高速DDS模块的相位参数和频率参数，产生噪声调相信号和宽带噪声调频信号；宽带白噪声信号是利用信道综合滤波器的可以把处于不同信道的多个基带信号合成到一个中频信号的特点，根据带宽设置选择多个基带输出，每个基带的基带信号都是同一个噪声源，这样就产生了一个由多个不同中心频率的白噪声信号拼接而成的宽带白噪声信号。

本发明实施例提供的宽带噪声产生方法，可产生较大带宽的噪声调频信号和高斯白噪声信号，同时噪声的带宽可控，可以覆盖1/2个奈奎斯特带宽。

DDS合成信号的原理是采用相位查表来实现的，如图3所示是DDS构成框图，低速噪声调频信号和噪声调相信号都可以在这个结构上实现。噪声调频信号就是产生一个范围一定的均匀分布随机数去控制DDS模块的频率信息，噪声调相信号就是用随机变换的相位去控制DDS模块的相位控制信息。噪声调频的数学表达式为：

s(t)＝cos(2πf₀t+2πf_noiset) (1)

其中f₀为起始频率，f_noise为[0～BW]的均匀分布的噪声频率数据。

噪声调相的数学表达式为：

为噪声相位数据。把噪声调频信号和噪声调相信号的公式综合到一起可以表示为：

采样时刻t＝mT_s，T_s为采样周期；用代表则有：

生成宽带线性调频信号的关键是把采样率提高上去，也就是产生相位产生速率，这里我们以3.2G采样率为例，也就是3.2G的相位产生速度，显然上面的结构是不能满足需求的。这里我们对相位产生公式进行变换，转换为16个通道并行产生所需的线性调频相位，每个通道的产生速率为200MHz，这个结构就可以在FPGA内实现了。

令公式(4)中的m＝16n+i；i代表通道号，

则第i个通道的相位为：

噪声调相信号在一定的频率下更新噪声数据，这个更新频率决定了噪声数据的产生频率。这里噪声数据的产生频率是200MHz。所以噪声数据的更新频率应该是200MHz的整数周期倍，因此噪声调频和噪声调相的实现结构如图4所示。

宽带白噪声产生是通过信道综合滤器组实现的，信道综合滤波器可以把基带信号搬移到任意的子带上去，并可以同时输出多个子带，因此我们产生一个高斯白噪声复信号，然后通过选择综合滤波器的N个子带同时输出这个高斯白噪声基带信号，就等于在频谱上重复复制了这个高斯白噪声信号，相当于把基带高斯白噪声信号的带宽展宽了N倍。

如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。

这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (3)

1.一种宽带噪声产生方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

利用多个低速DDS合成一个多通道并行输出的高速DDS模块；

对所述高速DDS模块进行相位控制和频率控制产生宽带噪声调相信号和宽带噪声调频信号；

利用低速高斯白噪声产生模块产生的高斯白噪声信号与信道综合滤波器组相结合，通过信道选择控制产生带宽可控的宽带高斯白噪声信号。

2.根据权利要求1所述的宽带噪声产生方法，其特征在于，对所述高速DDS模块进行相位控制为：

利用公式控制所述高速DDS模块第i个通道的相位，其中，i代表通道号，n代表高速DDS模块通道数，f₀为起始频率，f_noise为[0～BW]的均匀分布的噪声频率数据，T_s为采样周期，为噪声数据。

3.根据权利要求1所述的宽带噪声产生方法，其特征在于，所述通过信道选择控制产生带宽可控的宽带高斯白噪声信号为：运用信道综合滤波器单个信道的中心频率通过混频的方式把基带高斯白噪声实信号转换为复信号，选择信道综合滤波器的N个子带同时输出复信号形式的基带高斯白噪声信号。