本发明涉及一种波形的生成方法，尤其涉及一种周期性不等间隔信号生成方法。
背景技术：
：现有的波形信号生成方法多为设定波形、幅度和占空比等参数的固定周期等间隔信号，如试验室中主要应用的Tektronix_AFG3021B等型号的信号发生器设备，设定波形的幅度、偏置和占空比等参数，应用电路生成一系列固定周期的等间隔信号，等间隔信号如图1所示。图1中所示的等间隔信号在一个周期内仅具有一个上升沿(即间隔)，对于生成一个周期内具有多个上升沿、且上升沿又不相等的波形函数目前暂未有较好的方法。技术实现要素：本发明的目的是提供一种周期性不等间隔信号生成方法，解决目前现有电路输出模拟信号时只能生成固定周期的等间隔信号，而在使用过程中需要应用周期性不等间隔信号的问题。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种周期性不等间隔信号生成方法，包括生成第一波形信号和第二波形信号，所述第一波形信号和第二波形信号均为固定间隔的周期性非线性波形信号，且第一波形信号的频率f1不等于第二波形信号的频率f2；计算第一波形信号和第二波形信号在同一自变量下的因变量值，若第一波形信号的因变量值大于或等于第二波形信号的因变量值，则输出第一恒值信号，若第一波形信号的因变量值小于第二波形信号的因变量值，则输出第二恒值信号，第一恒值信号和第二恒值信号构成所述周期性不等间隔信号。进一步地，第一波形信号的频率f1为第一波形信号的频率f2的整数倍，即f1＝Nf2，N为整数。进一步地，第一波形信号的因变量值的最大值大于第二波形信号的因变量值的最大值。进一步地，确定第一波形信号和第二波形信号的自变量的区域采用的是二分法。本发明的周期性不等间隔信号生成方法采用波形函数相比较的方法生成一系列周期性不等间隔的信号，解决了周期性不等间隔信号生成困难的问题，同时原理简单，通用性强，使用方便，应用范围广。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。图1现有技术生成的周期性相等间隔信号示意图。图2为本发明一实施例的周期性不等间隔信号原理示意图。图3为本发明一实施例的锯齿波函数和正弦函数示意图。图4为本发明一实施例的两波形函数比较生成的二值信号示意图。图5为本发明一实施例的应用Labview软件生成二值信号示意图。图6为本发明一实施例的生成信号间隔与理论间隔结果对比示意图。图7为本发明一实施例的生成信号间隔与理论间隔差示意图。具体实施方式为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造型劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。本发明的周期性不等间隔信号生成方法的核心是应用函数比较算法，将两个周期性且非线性波形函数F(x，Nf)和G(x，f)进行比较，通过判断比较结果，生成恒值信号以及在波形函数的等值点对恒值信号进行翻转处理生成另一恒值信号，从而可以生成在固定周期内间隔可变的一系列二值信号。其中x为两波形函数的自变量，Nf和f分别为两波形函数的频率，N为一个周期内序列脉冲个数。如图2所示，通过比较函数F(x，Nf)和G(x，f)在同一坐标下值的关系，若F(x，Nf)＝G(x，f)则生成信号翻转开始输出二值信号中第一恒值信号(高频信号“1”)或第二恒值信号(低频信号“0”)。即当F(x，Nf)≥G(x，f)时输出二值信号中“1”信号，当F(x，Nf)<G(x，f)时则输出二值信号中“0”信号，后续生成的信号均在两波形函数值相同的坐标点依次进行生成信号的翻转。设函数H(x，f)作为函数F(x，Nf)和G(x，f)比较结果的输出函数，则输出函数为H(x，f)的表达式为H(x,f)=1F(x,Nf)≥G(x,f)0F(x,Nf)<G(x,f)---(1)]]>其中，输出函数H(x，f)生成二值信号序列的周期为1/f，每个周期内含有序列信号的个数为N。由于两个相邻函数等值点函数的斜率不同，从而其等值点坐标差值发生变化，生成不等间隔信号。在本发明中，F(x，Nf)和G(x，f)函数在满足周期性及非线性要求的前提下可选取不同类型函数，应用不同类型函数可生成不同要求的信号；通过改变函数中参数(如函数幅值、相位等参数)即可改变信号的间隔变化，或二值信号中“0”和“1”信号的比例等；函数F(x，Nf)和G(x，f)具有准确的函数表达式，可通过对函数进行求解得到生成函数精确的理论解。下面以锯齿波函数与正弦函数为例进一步进行说明与解释，判断两波形函数在同一坐标域上的大小关系，通过对函数的等值点进行电平转信号翻，生成周期性不等间隔信号。锯齿波函数：F(x)＝2A1((f1x+ψ)-[f1x+ψ])-A1(2)正弦函数：其中：A1：锯齿波的幅值；f1：锯齿波频率；ψ：锯齿波相位；[]：为函数值向下取整；A2：正弦波的幅值；f2：正弦波频率；正弦波相位；其中正弦波频率和锯齿波频率关系为：f1＝Nf2(4)其锯齿波函数与正弦函数在同一坐标系下的具体表现形式如图3所示，需要说明的是，为了能够得到一个周期内完整的不等间隔信号，图3中频率较大的锯齿波函数的幅值的最大值需大于频率较小的正弦波函数的幅值的最大值。对上述的两个波形函数在同一坐标下的值的大小进行比较，若F(x)≥G(x)则输出高频电平信号(“1”)，若F(x)＜G(x)则输出低频电平信号(“0”)，即通过判断两函数值的大小生成了二值信号，其波形图如图4所示。图中为生成信号的一个同期内脉冲序列的生成情况。联合上式(1)、式(2)、式(3)和式(4)进行两函数值的比较，其生成“1”值信号的坐标解为方程如下：由于上述方程使用程序进行求解，所以程序中使用F(x)＝G(x)的点进行信号翻转判断，故可得：对上式进行求解，即可得信号翻转点的理论解，由于上式为超越方程，无法得到解析解。从示意图4中可以初步判定函数解的区间，故使用二分法进行函数求解。二分法求函数解具体步骤为，若函数S(x)的根位于区间[a，c]之间，即S(a)×S(c)<0，将[a，c]分成相等的两部分[a，b]和[b，c]，其中：b＝(a+c)/2(7)检查S(a)×S(b)和S(b)×S(c)的符号，找到含根的半区间，如此迭代，直至计算结果达到容许误差τ。则需要的最小迭代步数n应满足τ≥(c0-a0)/2n(8)其中a0和c0为a和c的初始值，即n≥lg((c0-a0)/τ)/lg2(9)通过设定函数中A1、A2、f1、ψ和N可得到不同输出周期和不同输出间隔的信号，对上式(2)和式(3)设定参数如表1所示，应用Labview软件生成信号如图5所示。表1两波形函数中的各参数值从图5中可以看出，生成信号序列的周期为1/f＝0.05，单个周期内间隔信号(或上升沿)的个数为20。应用Matlab软件对式(6)进行求解，得到生成信号上升沿坐标的理论解见表2。应用二分法对生成函数的上升沿坐标进行求解，要求解精度为10-17，则本实施例中的迭代次数为n≥lg((c0-a0)/τ)/lg2＝lg(0.0025/10-17)/lg2＝47.8即本次计算最小迭代的次数为48次，其迭代结果如表2所示。从表2中可以看出Matlab软件对式(6)的解和二分法所得的上升沿坐标解最大误差为6％，说明软件解与理论解在一定误差范围内具有一致性。下降沿坐标为(2m+1)/2Nf2，其中m为解序列号，取[0，N-1]之间整数值，本例中不再列出结果。表2生成的不等间隔信号的坐标点值及信号间隔本发明的周期性不等间隔信号生成方法采用波形函数相比较的方法生成一系列周期性不等间隔的信号，解决了周期性不等间隔信号生成困难的问题，同时原理简单，通用性强，使用方便，应用范围广。以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3