[发明专利]10MHz带宽噪声信号产生装置及噪声信号产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及宽带噪声及噪声信号控制领域，尤其涉及到10MH   z的噪声信号产生装置及产生方法。

背景技术

噪声信号是一种应用极为广泛的信号，二十世纪，研究人员对噪声信号开展了广泛的研究，并提出了很多噪声模型，尤其高斯白噪声模型是讨论的热点。

白噪声是一种理想的随机信号，它在一定带宽范围内，均值为零，功率分布均匀。服从正态分布或高斯分布的白噪声，又称为高斯白噪声。目前，产生高斯白噪声信号的方法很多，一般采用某种方式产生随机序列，再通过一些变换得到。随机序列可分为两类：一是真随机序列，利用二极管、电阻等模拟器件产生，但其随机特性会发生漂移，不易控制，且受时间、温度和其它环境条件的影响较大。二是伪随机序列，采用数字逻辑电路产生，因其具有完全按照确定规律产生，在同样条件下可重复获得，且易于实现等优点而被广泛运用。伪随机序列有m序列、Gold序列、Walsh序列和R-S序列等，在利用m序列实现高斯白噪声信号时，为了增大高斯白噪声信号周期，需要增加m序列伪随机码流长度，即增大m序列级数，从而增加硬件开销，造成结构复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题：

提供一种10MHz带宽噪声信号产生装置及噪声信号产生方法， 以解决现有利用m序列实现高斯白噪声信号时，为了增大高斯白噪声信号周期，需要增加m序列伪随机码流长度，即增大m序列级数，从而增加硬件开销，造成结构复杂等问题。

本发明的技术方案：

一种10MHz带宽噪声信号产生装置，它包含：现场可编程门阵列和数模转换器A，现场可编程门阵列与数模转换器A通过导线连接，数模转换器A与低通滤波器通过导线连接，低通滤波器与放大器Y通过导线连接。

现场可编程门阵列与数模转换器B通过导线连接，数模转换器B与数模转换器A通过导线连接。

数模转换器A输出端与放大器Z输入端通过导线连接，放大器Z输出端与数模转换器A输入端通过导线连接。

10MHz带宽噪声信号产生装置的噪声信号产生方法，它包含下述步骤：

步骤1、现场可编程门阵列通过调节数模转换器B的模拟输出来控制数模转换器A的参考电平，从而实现高斯白噪声信号幅度可调。

步骤2、通过调整放大器Z使得数模转换器A的输出中心电压为0V，以实现高斯白噪声信号的幅度均值为零。

步骤3、现场可编程门阵列通过自带的锁相环PLL对时钟参考进行四倍频，将50MHz输入时钟信号转变为200MHz工作参考信号。

步骤4、现场可编程门阵列以200MSPS速率产生级数为20级的m序列伪随机码流。

步骤5、采用“有限截取源序列”方法，每个时钟周期从所述的20个m序列伪随机码按照一定规律截取14个进行数模转换。

步骤6、进行反馈移位操作，在下一m序列伪随机状态采用相同的方式进行取码转换。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，采用本发明现场可编程门阵列产生m序列伪随机码流，经过数模转换器A转换为模拟信号，然后通过低通滤波器滤除高频分量，最后通过放大器Y放大后输出高斯白噪声信号；同时，现场可编程门阵列通过所述的调节数模转换器B的模拟输出来控制数模转换器A的参考电平，从而实现高斯白噪声信号幅度可调；放大器Z6使得数模转换器A2的输出中心电压为0V，以确保高斯白噪声信号的幅度均值为零。利用“有限截取源序列”方法，增加了伪随机序列的长度，具有结构简单和实现方便的优点。满足不同场合的需求，扩大了其应用领域，解决了现有利用m序列实现高斯白噪声信号时，为了增大高斯白噪声信号周期，需要增加m序列伪随机码流长度，即增大m序列级数，从而增加硬件开销，造成结构复杂等问题。

附图说明

图1 为本发明原理框图；

图2为通过示波器查看到的本发明产生的高斯白噪声信号的时域特性图；

图3为通过信号分析仪查看到的本发明产生高斯白噪声信号在频域上的平坦度特性图。

具体实施方式

一种10MHz带宽噪声信号产生装置，它包含（见图1）：现场可编程门阵列1和数模转换器A2，现场可编程门阵列1与数模转换器A2通过导线连接，数模转换器A2与低通滤波器3通过导线连接，低通滤波器3与放大器Y4通过导线连接。

现场可编程门阵列1与数模转换器B5通过导线连接，数模转换器B5与数模转换器A2通过导线连接，调节数模转换器B5的模拟输出来控制数模转换器A2的参考电平，从而实现高斯白噪声信号幅度可调。