一种基于数模转换器的弱信号产生方法技术

本发明专利技术提供一种基于数模转换器的弱信号产生方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于数模转换器的弱信号产生方法、装置、仿真方法及系统


[0001]本专利技术涉及仿真
，具体而言，涉及一种基于数模转换器的弱信号产生方法
、
装置
、
仿真方法及系统
。

技术介绍

[0002]在注入式半实物仿真中，大动态范围的电磁信号模拟是一个重要技术指标
。
如在雷达回波模拟中，由于到雷达天线的主副瓣天线的增益差
、
目标
RCS
分布范围广
、
目标大范围运动引入的回波功率变化等因数，雷达回波功率的动态变化范围极大
。
考虑主副瓣天线的增益差为
40dB
，则发射和接收合起来有
80dB
，目标
RCS
动态范围
30dB
，目标运动从
100m
到
100km
，动态范围为
120dB
，总动态范围达到
230dB。
这样大的动态范围，大部分都处于热噪声功率之下
。
随着雷达数字信号处理技术的发展，其对微弱信号的检测能力越来越强，在热噪声功率下数十
dB
的回波也可被雷达探测
。
这就给半实物仿真中的雷达回波模拟提出了极大挑战
。
[0003]目前解决回波动态范围的方式通常为数字衰减和模拟衰减相结合的方式
。
数字衰减的范围受数模转换器
(DAC)
有效量化位数限制，如有效量化位数为
12
比特的数模转换器
(DAC)
，其提供的最大动态范围为
72dB。
并且当数字信号过小时，会引入显著的非线性相关量化噪声，使得半实物仿真失真，所以数字上可用的动态范围不会超过
50dB。
而在模拟信号阶段，虽然可以无限增加数控衰减器，但由于模拟信号的空间串扰等问题，在一个有限的空间中，如标准
2U
机箱，其可实现的最大衰减约在
100dB
以下
。
数字加模拟，总衰减量在
150dB
以下，无法满足雷达对回波动态范围的要求
。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种基于数模转换器的弱信号产生方法
、
装置
、
仿真方法及系统，以解决目前电磁信号模拟动态范围有限的问题
。
[0005]本专利技术提供的一种基于数模转换器的弱信号产生方法，包括如下步骤：
[0006]S1
，使用浮点数表示需要生成的信号，获得浮点信号；
[0007]S2
，在数字域对浮点信号进行数字衰减，获得需要的浮点弱信号；
[0008]S3
，在数字域上给浮点弱信号加上白噪声，得到浮点含噪弱信号；
[0009]S4
，对浮点含噪弱信号进行数字量化，得到定点含噪弱信号；
[0010]S5
，将定点含噪弱信号送入数模转换器，获得模拟域的弱信号
。
[0011]优选地，步骤
S3
中，白噪声的功率要超过量化范围
。
[0012]本专利技术还提供一种基于数模转换器的弱信号产生装置，包括：
[0013]浮点模块，用于使用浮点数表示需要生成的信号，获得浮点信号；
[0014]数字衰减模块，用于在数字域对浮点信号进行数字衰减，获得需要的浮点弱信号；
[0015]加噪模块，用于在数字域上给浮点弱信号加上白噪声，得到浮点含噪弱信号；
[0016]数字量化模块，用于对浮点含噪弱信号进行数字量化，得到定点含噪弱信号；
[0017]数模转换器，用于将定点含噪弱信号转换为模拟域的弱信号
。
[0018]本专利技术还提供一种仿真方法，包括如下步骤：
[0019]S1
，使用浮点数表示需要生成的信号，获得浮点信号；
[0020]S2
，在数字域对浮点信号进行数字衰减，获得需要的浮点弱信号；
[0021]S3
，在数字域上给浮点弱信号加上白噪声，得到浮点含噪弱信号；
[0022]S4
，对浮点含噪弱信号进行数字量化，得到定点含噪弱信号；
[0023]S5
，将定点含噪弱信号送入数模转换器，获得模拟域的弱信号；
[0024]S6
，对模拟域的弱信号进行接收采样，得到接收采样后的数字信号；
[0025]S7
，对接收采样后的数字信号进行相干积累，得到最终处理结果
。
[0026]优选地，步骤
S5
中接收采样包括变频
、
滤波和抽取操作
。
[0027]本专利技术还提供一种仿真系统，包括：
[0028]浮点模块，用于使用浮点数表示需要生成的信号，获得浮点信号；
[0029]数字衰减模块，用于在数字域对浮点信号进行数字衰减，获得需要的浮点弱信号；
[0030]加噪模块，用于在数字域上给浮点弱信号加上白噪声，得到浮点含噪弱信号；
[0031]数字量化模块，用于对浮点含噪弱信号进行数字量化，得到定点含噪弱信号；
[0032]数模转换器，用于将定点含噪弱信号转换为模拟域的弱信号；
[0033]模数转换器，用于对模拟域的弱信号进行接收采样，得到接收采样后的数字信号；
[0034]相干积累处理模块，对接收采样后的数字信号进行相干积累，得到最终处理结果
。
[0035]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0036]本专利技术通过主动加白噪声的方式，破坏量化噪声与信号间的相干性，解决弱信号直接被量化为零电平的问题，突破数模转换器
(DAC)
量化比特数对信号动态范围的限制，可直接通过数模转换器
(DAC)
生成功率任意小的弱信号，降低弱信号模拟中对模拟数控衰减的需求
。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图
。
[0038]图1为本专利技术中基于数模转换器的弱信号产生方法的流程图
。
[0039]图2为本专利技术中仿真方法的流程图
。
[0040]图3为本专利技术实施例的浮点弱信号展示图
。
[0041]图4为本专利技术实施例的浮点含噪弱信号波形展示图
。
[0042]图5为本专利技术实施例的定点含噪弱信号波形展示图
。
[0043]图6为本专利技术实施例的模拟域的弱信号波形展示图
(
含热噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于数模转换器的弱信号产生方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
，使用浮点数表示需要生成的信号，获得浮点信号；
S2
，在数字域对浮点信号进行数字衰减，获得需要的浮点弱信号；
S3
，在数字域上给浮点弱信号加上白噪声，得到浮点含噪弱信号；
S4
，对浮点含噪弱信号进行数字量化，得到定点含噪弱信号；
S5
，将定点含噪弱信号送入数模转换器，获得模拟域的弱信号
。2.
根据权利要求1所述的基于数模转换器的弱信号产生方法，其特征在于，步骤
S3
中，白噪声的功率要超过量化范围
。3.
一种基于数模转换器的弱信号产生装置，其特征在于，包括：浮点模块，用于使用浮点数表示需要生成的信号，获得浮点信号；数字衰减模块，用于在数字域对浮点信号进行数字衰减，获得需要的浮点弱信号；加噪模块，用于在数字域上给浮点弱信号加上白噪声，得到浮点含噪弱信号；数字量化模块，用于对浮点含噪弱信号进行数字量化，得到定点含噪弱信号；数模转换器，用于将定点含噪弱信号转换为模拟域的弱信号
。4.
根据权利要求3所述的基于数模转换器的弱信号产生装置，其特征在于，加噪模块中，白噪声的功率要超过量化范围
。5.
一种仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
，使用浮点数表示需要生成的信号，获得浮点信号；
S2
，在数字域对浮点信号进行数字衰减，获得需要的浮点弱信号；
S3
，在数字域上给浮点弱信号加上白...

【专利技术属性】
技术研发人员：易舟维，朱萸，朱劼昊，方剑，李其勤，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：