[发明专利]一种高斯白噪声发生器及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及噪声发生器技术领域，尤其涉及一种高斯白噪声发生器及实现方法。

背景技术

现有的硬件高斯噪声发生器通常分为物理噪声发生器和数字合成噪声发生器两类。虽然物理噪声发生器精度较高，但是实现电路较为复杂，所以在工程中多选用数字式噪声发生器。实际应用中，希望设计的噪声发生器的输出在时域具有很好的高斯特性，同时在频域也具有大带宽，然而由于这两者之间的矛盾性，无法同时获得良好的时域高斯特性和频域上的大带宽。也就是说，现有的数字噪声发生器存在的缺点是：尽管能获得输出噪声的统计特性，但是输出噪声的带宽很窄。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种数字式高斯白噪声发生器，在获得好的时域高斯噪声信号的同时，得到尽可能大的输出带宽。

本发明提供一种的噪声发生器可产生带宽3MHz-45MHz该高斯白噪声发生器在获得时域良好的高斯统计特性的同时，可输出的最大带宽是45MHz。

通过本发明提供的数字式高斯白噪声发生器可实现本发明的发明目的。本发明的数字式高斯白噪声发生器包括：

伪随机序列生成器，用于产生伪随机序列；优选地，采用FPGA芯片实现该伪随机序列生成器；

FIR滤波器，其输入端接收伪随机序列生成器生成的伪随机序列，该FIR滤波器用于对所述伪随机序列进行滤波，获得带限高斯白噪声序列；优选地，FIR滤波器也通过该FPGA芯片实现；

数模转换器(DAC)，其输入端接收FIR滤波器输出的带限高斯白噪声序列，DAC将该所述带限高斯白噪声序列的数字信号转为模拟信号；

低通滤波器，其输入端接收数模转换器DAC输出的高斯白噪声，该低通滤波器将高斯白噪声的无用高次谐波滤除，然后输出到高速放大器；优选地，低通滤波器采用LC电路实现；

高速放大器，其输入端接收低通滤波器输出的高斯白噪声，然后将其放大并输出到基带噪声；优选地，高速放大器采用运放芯片实现。

优选地，所述伪随机序列是在FPGA(Field Programmable Gate Array)平台上生成高速m序列伪随机码。

优选地，对所述序列进行FIR(Finite Impulse Response，有限冲激响应)数字滤波处理得到带限高斯白噪声数字序列。

优选地，将得到的带限高斯白噪声数字序列通过高速DAC(Digital AnalogConverter，数模转换器)和滤波放大，即转换为模拟高斯白噪声信号。

优选地，将得到的模拟高斯白噪声信号通过LC低通滤波器电路进行滤波。

优选地，将得到的低通滤波后的模拟高斯白噪声通过高速放大电路进行放大。

通过本发明的数字式高斯白噪声发生器实现在获得好的时域高斯噪声信号的同时，得到尽可能大的输出带宽。

附图说明

图1是按照本发明的一个实施方式的高斯白噪声发生器示意框图。

图2是按照本发明的一个实施方式的用采样频率归一化后的m序列功率谱密度示意图。

图3是按照本发明的一个实施方式的FIR滤波器示意结构图。

图4是按照本发明的一个实施方式的FIR滤波器加权参数曲线。

图5是按照本发明的一个实施方式的输出不同噪声带宽的模拟信号采样统计的直方图和频谱图。

图6是按照本发明的一个实施方式的m序列生成装置的结构示意图。

图7是按照本发明的另一个实施方式的高斯白噪声发生器示意框图。

图8是按照本发明的一个实施方式的Gold码序列生成装置的结构示意图。

为了进一步说明本发明的原理及特性，以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

图1是按照本发明的一个实施方式的高斯白噪声发生器示意框图。

如图1所示，按照本发明的一个实施方式，高斯白噪声发生器包括：

伪随机序列生成器，用于产生伪随机序列。在本实施方式中，优选地，伪随机序列生成器是m序列生成装置，并通过FPGA芯片实现所述m序列生成装置。

FIR滤波器，其通过FPGA芯片内部连接到m序列生成装置的输出，对m序列生成装置产生的m序列进行滤波，获得带限高斯白噪声序列。优选地，FIR滤波器同样通过FPGA芯片实现。

数模转换器(DAC)，其通过多路数据电路连接到FIR滤波器的输出，将所述带限高斯白噪声序列的数字信号转为模拟信号。通过DAC芯片内置的电路功能实现该转换，转换后的模拟信号是带限模拟高斯白噪声信号。