一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟系统，FPGA内部包括串口解析模块、RAM地址控制模块、DDS频率控制字控制模块、噪声模块、DDS模块、乘法器、RAM模块；串口解析模块用于与控制采集计算机进行通信，并将通信数据中的控制信息发送给RAM地址控制模块、DDS频率控制字控制模块；DDS频率控制字控制模块用于控制DDS模块生成正交中频信号的频率和相位；RAM地址控制模块通过控制RAM地址信号来控制RAM输出幅度系数；乘法器用于对DDS模块输出的正交中频信号的幅度进行放大或缩小；噪声模块用来产生数字高斯白噪声信号加入到模拟信号中；FPGA输出的信号依次经过DAC和运放滤波电路后输出。的信号依次经过DAC和运放滤波电路后输出。的信号依次经过DAC和运放滤波电路后输出。
【技术实现步骤摘要】
一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法及模拟系统
[0001]本专利技术涉及一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法及模拟系统，属于甚高精度星间测距
技术介绍
[0002]现有技术中，对卫星信号模拟、中频正交信号模拟主要包括以下技术方案：(1)用编程开发片内DDS模块产生数字正交信号，再经DA和滤波转换为可靠信号源的方法；(2)利用两个DDS核实现了扫频信号源的设计；(3)以DSP+FPGA作为核心芯片，并集成了射频上变频电路、高速DA转换电路、Flash芯片和SDRAM芯片，其中DSP信息处理模块主要实现卫星导航算法，FPGA信号生成模块主要实现数字中频信号合成，DA转换模块将FPGA输出的数字中频信号转换为模拟中频信号；(4)通过获取真实的卫星星历以模拟卫星信号。但前两种技术方案，常用的幅度变化方法线性度较差，通用性不足，无法满足甚高精度测相接收机指标测试验证需求；后两种技术方案中，卫星模拟系统都是导航卫星信号模拟系统，通过全面模拟导航卫星信号来对导航接收机进行功能性能测试，而目前尚没有可以覆盖甚高精度测相接收机指标测试验证的信号模拟系统，所以也不具备借鉴意义。
技术实现思路
[0003]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法及模拟系统，通过有针对性的全面模拟甚高精度测相接收机所接收的正交中频信号的所有工况，解决了甚高精度测相接收机部分重要性能指标受制于现有测试系统和设备无法进行充分的验证的问题。同时提供了正交中频信号幅度动态模拟方法，给出了动态系数生成方法，利用公式生成的动态系数，结合正交中频信号幅度动态模拟方法，实现了通用大范围高线性卫星正交中频信号幅度动态模拟。
[0004]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：
[0005]本专利技术实施例提供一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法，采用DDS模块输出正交中频信号，包括如下步骤：
[0006]根据在轨实际的噪声功率谱密度和需要模拟的信号载噪比，确定正交中频信号的功率，用于模拟正交中频信号的不同载噪比；
[0007]利用输入频率控制字控制DDS模块的输出频率，利用输入相位控制字控制DDS模块的输出相位，用于模拟所需正交中频信号的多普勒频移和多普勒频移动态变化；
[0008]将DDS模块输出的正交中频信号乘以动态变化的预设系数，经DAC后用于模拟正交中频信号的幅度动态变化；
[0009]利用输入相位控制字控制DDS模块的输出相位，模拟正交中频信号的相位不平衡度；利用模拟正交中频信号的幅度变化的方式模拟正交中频信号的不平衡度。
[0010]在本专利技术一实施例中，根据DAC的数据位宽和需要模拟的信号的幅度动态变化范围，确定所述预设系数。
[0011]在本专利技术一实施例中，确定所述预设系数的方法为：
[0012][0013]其中，m为需要模拟的信号的幅度动态变化范围，x为变化步进长度，n为DAC的数据位宽。
[0014]在本专利技术一实施例中，所述预设系数存储在RAM中，模拟信号过程中，通过改变RAM的读地址，获得预设系数的具体值。
[0015]在本专利技术一实施例中，用于模拟正交中频信号的不同载噪比采用的噪声信号为数字高斯白噪声信号。
[0016]本专利技术实施例提供一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟系统，包括FPGA、DAC、运放滤波电路；FPGA内部包括串口解析模块、RAM地址控制模块、DDS频率控制字控制模块、噪声模块、DDS模块、乘法器、RAM模块；
[0017]串口解析模块用于与控制采集计算机进行通信，并将通信数据中的控制信息发送给RAM地址控制模块、DDS频率控制字控制模块；DDS频率控制字控制模块用于控制DDS模块生成正交中频信号的频率和相位；RAM地址控制模块通过控制RAM地址信号来控制RAM输出幅度系数；乘法器用于对DDS模块输出的正交中频信号的幅度进行放大或缩小；噪声模块用来产生数字高斯白噪声信号加入到模拟信号中；
[0018]FPGA输出的信号依次经过DAC和运放滤波电路后输出。
[0019]在本专利技术一实施例中，乘法器对DDS模块输出的正交中频信号的幅度进行放大或缩小的方式为：将DDS模块输出的正交中频信号乘以动态变化的预设系数。
[0020]在本专利技术一实施例中，根据DAC的数据位宽和需要模拟的信号的幅度动态变化范围，确定所述预设系数。
[0021]在本专利技术一实施例中，确定所述预设系数的方法为：
[0022][0023]其中，m为需要模拟的信号的幅度动态变化范围，x为变化步进长度，n为DAC的数据位宽。
[0024]在本专利技术一实施例中，所述预设系数存储在RAM模块中，模拟信号过程中，通过改变RAM模块的读地址，获得预设系数的具体值。
[0025]本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：
[0026](1)本专利技术给出了一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法，可以完成不同载噪比下的正交中频信号模拟，正交中频信号大范围高线性多普勒频移动态模拟，正交中频信号幅度大范围高线性动态模拟、幅度不平衡和相位不平衡的正交中频信号模拟，可以有针对性的全面模拟甚高精度测相接收机所接收到正交中频信号的所有工况，模拟场景可以覆盖试验室测试的全部关键性能指标。
[0027](2)本专利技术给出了大范围高线性正交信号幅度动态模拟的方法，通过对DDS模块生成发的正交中频信号进行乘系数再输出到DAC的方式，对信号幅度进行控制，系数由Matlab
生成，事先存储在RAM模块中，需要保证系数线性度足够高。在动态模拟过程中，通过改变RAM读地址，达到改变系数的目的，从而改变信号幅度以实现信号幅度的大范围高线性动态模拟。
[0028](3)大范围高线性正交信号幅度动态模拟的关键在于幅度动态系数的生成，本专利技术提出了幅度动态系数生成通用方法，覆盖不同位宽的DAC，利用该方法确定的系数，结合正交中频信号幅度动态模拟方法，可实现大范围高线性卫星正交中频信号幅度动态模拟，且通用性极高。
[0029](4)本专利技术模拟系统硬件组成结构简单，采用FPGA+DAC+运放滤波电路组成模拟系统的核心电路，在仅25x15x5cm的模拟系统上就可以有针对性的全面模拟甚高精度测相接收机所需正交中频信号的所有工况，模拟场景可以覆盖试验室测试的全部关键性能指标，使得测试验证系统搭建复杂度大大简化。
[0030](5)FPGA内部的串口解析模块用于与外部计算机进行通信，并将通信数据中的控制信息发送到FPGA内部的各个模块。通过串口解析模块控制采集计算机可对信号模拟系统进行控制，可对中频信号频率，载噪比，多普勒频移动态范围，幅动动态范围，幅度不平衡度和相位不平衡度等参数进行设置，提高了通用性，降低了测试复杂度。可根据所需进行的各项试验对模拟信号进行顺序编辑，可以在无人值守情况下的自动完成多个试验所需正交中频信号的模拟，提高了自动化测试率，大大提高了测试效率。
附图说明
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法，其特征在于，采用DDS模块输出正交中频信号，包括如下步骤：根据在轨实际的噪声功率谱密度和需要模拟的信号载噪比，确定正交中频信号的功率，用于模拟正交中频信号的不同载噪比；利用输入频率控制字控制DDS模块的输出频率，利用输入相位控制字控制DDS模块的输出相位，用于模拟所需正交中频信号的多普勒频移和多普勒频移动态变化；将DDS模块输出的正交中频信号乘以动态变化的预设系数，经DAC后用于模拟正交中频信号的幅度动态变化；利用输入相位控制字控制DDS模块的输出相位，模拟正交中频信号的相位不平衡度；利用模拟正交中频信号的幅度变化的方式模拟正交中频信号的不平衡度。2.根据权利要求1所述的大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法，其特征在于，根据DAC的数据位宽和需要模拟的信号的幅度动态变化范围，确定所述预设系数。3.根据权利要求1或2所述的大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法，其特征在于，确定所述预设系数的方法为：其中，m为需要模拟的信号的幅度动态变化范围，x为变化步进长度，n为DAC的数据位宽。4.根据权利要求1或2所述的大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法，其特征在于，所述预设系数存储在RAM中，模拟信号过程中，通过改变RAM的读地址，获得预设系数的具体值。5.根据权利要求1或2所述的大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法，其特征在于，用于模拟正交中频信号的不同载噪比采用的噪声信号为数字高斯白噪声信号。6.一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟系统，其特征在于，包...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，王登峰，张攀，踪念科，刘玉洁，蔡晨曦，任帅，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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