一种起止频率可设置的白噪声产生方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种起止频率可设置的白噪声产生方法及装置，包括：步骤1：定义一个64位的移位寄存器；步骤2：根据本原多项式进行计算；步骤3：移位寄存器左移一位，送入移位寄存器的最低位，每个时钟循环执行步骤2和步骤3；步骤4：每个时钟从移位寄存器中选择14位连续的寄存器数据组成14位有符号数据；步骤5：对数据做FFT变换，得到多个复数；步骤6：根据设置的带宽，确定信号的起止频率；在频域滤波时，对于带外的频点，复数的实部和虚部都取0；步骤7：对复信号做IFFT反变换，得到时域信号，并通过DA输出，实现了采用数字信号的方式方便的实现任意带宽的白噪声信号，对硬件成本要求不高，实现方式简单，成本较低的技术效果。

A method and device for generating white noise that can be set up at the start stop frequency

The invention discloses a white noise check frequency can be set generating method and apparatus, which comprises the following steps: Step 1: define a 64 bit shift register; step 2: according to the calculation of the primitive polynomial; step 3: a left shift register, a shift register into the lowest bits, each clock cycle step 2 and 3 steps; step 4: each clock selection 14 consecutive register data from the shift register consists of a 14 bit signed data; step 5: do FFT transform to the data, get more complex; step 6: according to the determined signal bandwidth, since frequency in frequency domain filtering, frequency; for the band, the real and imaginary parts of the complex are 0; step 7: the complex signal do IFFT transform, time domain signal, and output by DA, realized by the way of digital signal to achieve any convenient The bandwidth of the white noise signal, the hardware cost is not high, the implementation of the simple, low cost of the technical effect.

【技术实现步骤摘要】
一种起止频率可设置的白噪声产生方法及装置
本专利技术涉及白噪声信号研究领域，具体地，涉及一种起止频率可设置的白噪声产生方法及装置。
技术介绍
白噪声是一种随机过程，它的瞬时值服从正态分布，功率谱在很宽的频带内都是均匀的。随机变量X(t)(t＝1,2,3......)，如果是由一个不相关的随机变量的序列构成的，即对于所有S不等于T，随机变量Xt和Xs的协方差为零，则称其为纯随机过程。对于一个纯随机过程来说，若其期望为0，方差为常数，则称之为白噪声过程。白噪声过程的样本实称为白噪声序列。在工程应用和实践中，只能用类似于带限白噪声统计特性的伪随机码信号来逼近。用模拟的方式很难实现带宽可任意设置的白噪声信号，这对滤波器的要求很高，成本压力也大。并且对体积和功耗要求苛刻的应用场合无法实现。m序列就具有类似白噪声性质的数据。
技术实现思路
本专利技术提供了一种起止频率可设置的白噪声产生方法及装置，解决了现有的白噪声产生存在的对滤波器的要求很高，成本压力大，实现条件苛刻技术问题，实现了采用数字信号的方式方便的实现任意带宽的白噪声信号，对硬件成本要求不高，实现方式简单，成本较低的技术效果。一个随机序列应该具有两个方面的特点：一是具有预先不可确定性，并且是不可重复实现的；二是它具有某种随机的统计特性。大部分伪随机码都是周期码，可以人为地产生与复制，通常由二进制移位寄存器来产生。由于这种码均有类似白噪声的性质。在工程应用中，常用二元域{0，1}内的0元素与1元素的序列来表示伪随机码。m序列是一种伪随机序列，它具有下面3个随机特性：(1)0-1分布特性。在一个周期N＝2^r-1内，0元素出现(N-1)/2＝2^(r-1)-1次，1元素出现(N+1)/2＝2^(r-1)次，1元素比0元素多出现一次。游程特性。在一个周期N＝2^r-1内,共有2^(r-1)个元素游程，其中0元素的游程与1元素的游程数目各占一半；长度为k(1≤k≤r-2)的元素游程占游程总数的1/2^k，即有2^(r-k-1)个；长度为r-1的元素游程只有一个，为0元素游程；长度为r的元素游程也只有一个，为1元素的游程。位移相加特性。m序列{ai}与其位移序列{ai+τ}的模2加序列仍是该m序列的另一位移序列{ai+τ’}。构造一个产生m序列的线性移位寄存器，首先要确定本原多项式。本原多项式确定后，根据本原多项式可构造出m序列移位寄存器的结构逻辑图。m序列又叫做最大长度线性反馈移位寄存器序列，m序列产生器的一般结构如图1所示。其中1,2,3,…,n是移位寄存器的编号，ak-i(i＝1,2,…,n)是各移位寄存器的状态，ci＝1表示该级移位寄存器参加反馈，ci＝0表示该级移位寄存器不参加反馈。图1中c0和cn不能等于0，因为c0＝0意味着移位寄存器无反馈，而cn＝0意味着反馈移位寄存器要蜕化为n-1或更少级的反馈移位寄存器。图1可见，第一级移位寄存器在下一刻的状态是由相关移位寄存器在当前时刻的状态经反馈后共同决定的，即反馈系数为:ak＝c1ak-1+c2ak-2+……+cnak-n(模2加)本原多项式决定了c1,c2,..cn系数的取值。在本设计中取r＝64，本原多项式为：x^64+x^4+x^3+x+1。则m序列周期为：2^64-1。为解决上述技术问题，本申请提供了一种起止频率可设置的白噪声产生方法，所述方法包括：步骤1：定义一个64位的移位寄存器shift_dat[63:0]，初始值为64’h1；设计为64位的移位寄存器原因是要产生的序列的周期重复时间间隔很长，这样时域信号的随机性更好。在采样时钟为200MHz时，64位移位寄存器产生的m序列的周期为2924年；步骤2：根据本原多项式f64(x)＝x^64+x^4+x^3+x+1，计算shift_dat[0]<＝shift_dat[0]^shift_dat[1]^shift_dat[3]^shift_dat[4]^shift_dat[64]；步骤3：移位寄存器shift_dat[63:0]左移一位，shift_dat[0]送入移位寄存器shift_dat[63:0]的最低位，每个时钟循环执行步骤2和步骤3；步骤4：每个时钟从移位寄存器shift_dat[63:0]中选择14位连续的寄存器数据组成14位有符号数据dout[13:0]；选择14位有符号数据是因为DA芯片的数据是14位；步骤5：对数据dout[13:0]做FFT变换，得到多个复数a+b*i；每个复数对应一个频率点；第一个点为零频，第二个点为24KHz；则第n点表示的频率为24*(n-1)KHz。步骤6：根据设置的带宽，确定信号的起止频率；在频域滤波时，对于带外的频点，复数的实部和虚部都取0；步骤7：对复信号做IFFT反变换，得到时域信号，并通过DA输出。进一步的，步骤4中取移位寄存器shift_dat[63:0]中的57位～44位。程序中任意选择64位中的连续14位值。因为选择的DA的位数为14位,在64位移位寄存器中可任意选择连续的14位数据。进一步的，对数据dout[13:0]做8192点FFT变换，得到8192点复数a+b*i；每个复数对应一个频率点；每个复数代表一个频率；频率分辨率为：24KHz(200MHz/8192)；第一个点为零频，第二个点为24KHz；则第n点表示的频率为24*(n-1)KHz。把时域信号转换成频域信号后可以实时的对信号的起止频率进行任意设定(1/2采样频率范围内)。进一步的，所述方法在FPGA模块中实现，FPGA模块的采样时钟频率为200MHz。采用200MHz的时钟是因为白噪声的带宽小于100MHz。另一方面，本申请还提供了一种起止频率可设置的白噪声产生装置，所述装置包括：FPGA模块、DAC模块、单片机模块，所述DAC模块、单片机模块均与所述FPGA模块连接，所述FPGA模块采用权利要求1-4中的方法产生白噪声信号，然后经过DAC模块进行转换输出，单片机模块对FPGA模块进行参数配置及控制。进一步的，所述装置还包括依次连接的：低通滤波器、混频器、带通滤波器、放大器、程控衰减器，DAC模块与低通滤波器连接。DAC输出的信号需要通过低通滤波器进行平滑滤波，然后通过混频器上变频到所需要的信号频段，带通滤波器是滤出带外杂波。通过放大器和程控衰减器来控制输出的信号功率。本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：解决了现有的白噪声产生存在的对滤波器的要求很高，成本压力大，实现条件苛刻技术问题，实现了采用数字信号的方式方便的实现任意带宽的白噪声信号，对硬件成本要求不高，实现方式简单，成本较低的技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定；图1是本申请中反馈移位寄存器的结构示意图；图2是本申请中起止频率可设置的白噪声产生装置的原理框图。具体实施方式本专利技术提供了一种起止频率可设置的白噪声产生方法及装置，解决了现有的白噪声产生存在的对滤波器的要求很高，成本压力大，实现条件苛刻技术问题，实现了采用数字信号的方式方便的实现任意带宽的白噪声信号，对硬件成本要求不高，实现方式简单，成本较低的技术效果。为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种起止频率可设置的白噪声产生方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：定义一个64位的移位寄存器shift_dat[63:0]，初始值为64’h1；步骤2：根据本原多项式f64(x)＝x^64+x^4+x^3+x+1，计算shift_dat[0]<＝shift_dat[0]^shift_dat[1]^shift_dat[3]^shift_dat[4]^shift_dat[64]；步骤3：移位寄存器shift_dat[63:0]左移一位，shift_dat[0]送入移位寄存器shift_dat[63:0]的最低位，每个时钟循环执行步骤2和步骤3；步骤4：每个时钟从移位寄存器shift_dat[63:0]中选择14位连续的寄存器数据组成14位有符号数据dout[13:0]；步骤5：对数据dout[13:0]做FFT变换，得到多个复数a+b*i；每个复数对应一个频率点；第一个点为零频，第二个点为24KHz；则第n点表示的频率为24*(n‑1)KHz。步骤6：根据设置的带宽，确定信号的起止频率；在频域滤波时，对于频带外的频点，复数的实部和虚部都取0；步骤7：对复信号做IFFT反变换，得到时域信号，并通过DA输出。...

【技术特征摘要】
1.一种起止频率可设置的白噪声产生方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：定义一个64位的移位寄存器shift_dat[63:0]，初始值为64’h1；步骤2：根据本原多项式f64(x)＝x^64+x^4+x^3+x+1，计算shift_dat[0]<＝shift_dat[0]^shift_dat[1]^shift_dat[3]^shift_dat[4]^shift_dat[64]；步骤3：移位寄存器shift_dat[63:0]左移一位，shift_dat[0]送入移位寄存器shift_dat[63:0]的最低位，每个时钟循环执行步骤2和步骤3；步骤4：每个时钟从移位寄存器shift_dat[63:0]中选择14位连续的寄存器数据组成14位有符号数据dout[13:0]；步骤5：对数据dout[13:0]做FFT变换，得到多个复数a+b*i；每个复数对应一个频率点；第一个点为零频，第二个点为24KHz；则第n点表示的频率为24*(n-1)KHz。步骤6：根据设置的带宽，确定信号的起止频率；在频域滤波时，对于频带外的频点，复数的实部和虚部都取0；步骤7：对复信号做IFFT反变换，得到时域信号，并通过DA输出。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，
申请(专利权)人：成都微泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51