生成仿真激励源信号的方法及设备与流程

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种生成仿真激励源信号的方法及设备。

背景技术：

随着超短波通信技术的不断发展，大量的超短波数字电台装备部队。由于超短波数字电台的技术体制，如基带信号、信号编码、中频调制等涉及波形特征的关键内容属于企业核心技术，电台设备厂家出于保护知识产权的需要，不对外公开，导致测试设备厂家难以开发具有相同的技术体制、一致的波形特征的激励信号源，维修人员在进行设备维修时困难重重，不能对维修设备进行有针对性的性能测试。

目前，为了满足超短波数字电台的维修测试需要，在开发信号激励源时，有的测试设备厂家通过在系统内嵌入一个由电台设备厂家提供的专用信号模块，有的测试设备厂家通过拆用电台内部相关的信号产生模块，以解决相同技术体制的电台信号产生问题。发明人在采用上述技术途径开发信号激励源时发现下述问题：

(1)达不到仪器设备性能指标应高于被测设备性能指标至少一个数量级的要求；

(2)部件采购成本高，货源风险大，产品生命周期短；

(3)核心技术不可控，不能实现产品平滑技术升级，对被测设备变化的适应性差。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种生成仿真激励源信号的方法及设备，能完全保留了原信号的各种波形特征，保证了维修测试的完整性和准确性，适应性高。

本发明一实施例提供一种生成仿真激励源信号的方法，包括：

接收输入模拟信号，并对所述输入模拟信号进行信号预处理；

将所述输入模拟信号转换为第一预设采样率的第一数字信号，并将所述第一数字信号通过正交下变频和滤波抽取处理，获得第二预设采样率的第二数字信号；

将所述第二数字信号以数据形式写入存储器；

以数据形式从所述存储器中进行读取所述第二数字信号；

将所述第二数字信号通过正交上变频和内插滤波处理，获得仿真激励源信号。

进一步的，所述第一预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的960倍；

所述第二预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的64倍；

所述仿真激励源信号的采样率为信号带宽的整数倍且不小于模拟信号频率的6倍。

进一步的，所述信号预处理包括滤波处理和电平调整。

进一步的，所述存储器为非易失性大容量存储器。

进一步的，还包括：

通过所述存储器将存储的所述第二数字信号发送至用于连接外部设备的通讯接口，以通过所述通讯接口传输至所述外部设备中进行存储；

通过所述通讯接口接收由所述外部设备发送的所述第二数字信号，并将所述第二数字信号传回所述存储器进行存储。

相应，本发明另一实施例提供一种生成仿真激励源信号的设备，包括：

模拟信号前端单元，用于接收输入模拟信号，并对所述输入模拟信号进行信号预处理；

第二数字信号获取单元，用于将所述输入模拟信号转换为第一预设采样率的第一数字信号，并将所述第一数字信号通过正交下变频和滤波抽取处理，获得第二预设采样率的第二数字信号；

存储器单元，包括写入模块、读取模块和存储器，其中，所述写入模块用于将所述第二数字信号以数据形式写入存储器；所述读取模块用于以数据形式从所述存储器中进行读取所述第二数字信号；所述存储器用于以数据形式存储所述第二数字信号；

仿真激励源信号单元，用于将所述第二数字信号通过正交上变频和内插滤波处理，获得仿真激励源信号。

进一步的，所述第一预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的960倍；

所述第二预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的64倍；

所述仿真激励源信号的采样率为信号带宽的整数倍且不小于模拟信号频率的6倍。

进一步的，所述信号预处理包括滤波处理和电平调整。

进一步的，还包括通讯接口；

所述存储器单元还用于通过所述存储器将存储的所述第二数字信号发送至所述通讯接口；

所述通讯接口，用于连接外部设备，并用于将从所述存储器单元接收到的所述第二数字信号传输至所述外部设备中进行存储；还用于接收到的由所述外部设备发送的所述第二数字信号传回所述存储器进行存储。

进一步的，所述存储器为非易失性大容量存储器。

进一步的，还包括控制单元，用于控制所述模拟信号前端单元、所述模拟信号前端单元、所述存储器单元和所述仿真激励源信号单元。

进一步的，时钟产生同步单元，用于产生系统时钟，并根据所述模拟信号前端单元、所述存储器单元和所述仿真激励源信号单元各个单元的处理速率要求，通过时钟频率变换方式提供相应时钟信号以实现所述模拟信号前端单元、所述存储器单元和所述仿真激励源信号单元的时钟同步。

与现有技术相比，本发明实施例公开的一种生成仿真激励源信号的方法和设备，包括：

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种生成仿真激励源信号的方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种生成仿真激励源信号的设备的结构示意图。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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性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。

参见图1，是本发明一实施例提供的一种生成仿真激励源信号的方法的流程示意图，包括：

S1、接收输入模拟信号，并对所述输入模拟信号进行信号预处理；其中，所接收的输入模拟信号即为待“克隆”的模拟信号；

S2、将所述输入模拟信号转换为第一预设采样率的第一数字信号，并将所述第一数字信号通过正交下变频和滤波抽取处理，获得第二预设采样率的第二数字信号；

S3、将所述第二数字信号以数据形式写入存储器；

S4、以数据形式从所述存储器中读取所述第二数字信号；

S5、将所述第二数字信号通过正交上变频和内插滤波处理，获得仿真激励源信号，其中，所得到的仿真激励源信号即为基于所述输入模拟信号克隆得到的模拟信号。

进一步的，步骤S1中所涉及的预处理包括但不限于滤波处理和电平调整。

进一步的，为满足最后克隆得到的仿真激励源信号不失真，步骤S2中的所述第一预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的960倍；步骤S2中的所述第二预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的64倍。具体的第一预设采样率和第二预设采样率可以在上述设计范围内根据信号处理算法和性能要求设计推导得到。

通过设定所述第一预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的960倍，以及设定所述第二预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的64倍，从而保证最后得到的仿真激励源信号不失真。

进一步的，为满足最后克隆得到的仿真激励源信号不失真，所述仿真激励源信号的采样率为信号带宽的整数倍且不小于模拟信号频率的6倍。即在步骤S5中将第二数字信号进行正交上变频和内插滤波处理的过程中，需要保证能够得到采样率为信号带宽的整数倍且不小于模拟信号频率的6倍的仿真激励源信号。

进一步的，步骤S2中获取的第二数字信号为“零中频”信号，其中，零中频为信号直接由RF(Radio Frequency射频)变到基带，不经过中频的调制解调方法，此处第二数字信号由RF变到基带，不经过中频的调制解调。

进一步的，步骤S3和步骤S4中所选用的所述存储器为非易失性大容量存储器。本实施例采用非易失性大容量存储器作为信号获取和产生的“中转站”，实现“克隆”信号的永久保存。通过步骤S3获取信号，即将数字信号写入非易失性大容量存储器；通过步骤S4产生信号，即从非易失性大容量存储器中读出数字信号。

进一步的，还包括步骤S6和S7：

S6、通过所述存储器将存储的所述第二数字信号发送至用于连接外部设备的通讯接口，以通过所述通讯接口传输至所述外部设备中进行存储；

S7、通过所述通讯接口接收由所述外部设备发送的所述第二数字信号，并将所述第二数字信号传回所述存储器进行存储。

进一步的，本实施例的各个步骤由FPGA(Field-Programmable Gate Array即现场可编程门阵列)控制核心控制，包括信号电平调整，信号获取和处理，信号处理和产生。

进一步的，通讯接口包括USB接口和RS-232接口，通常，FPGA控制核心通过USB接口进行非易失性大容量存储器与外部设备(如电脑)之间的信号数据传输，通过RS-232接口进行外部设备(如电脑)和FPGA控制核心之间的操作指令传递。

具体的，一方面，保存到非易失性大容量存储器中的数字信号数据，通过USB口再传到外部设备的硬盘中保存；另一方面是外部设备的硬盘中保存的数字信号数据，通过USB口再传回到非易失性大容量存储器，供信号处理和产生部分使用。

本实施例通过USB接口实现非易失性大容量存储器与电脑硬盘之间的数据交换，将非易失性大容量存储器中的数字信号数据上传到电脑硬盘中，或将电脑硬盘中的数字信号文件下载到非易失性大容量存储器中。

需要说明的是，RS-232接口为个人计算机上的通讯接口之一，有电子工业协会所制定的异步传输标准接口。通常RS-232接口以9个引脚(DB-9)或者25个引脚(DB-25)的形态出现，一般个人计算机上会有两组RS-232接口，分别成为COM1和COM2。

在本实施例各个步骤的执行过程中，还包括步骤：S0、产生系统时钟，并根据各个步骤的处理速率要求，通过时钟频率变换方式提供相应时钟信号，实现各个步骤的时钟同步。

本实施例针对未知技术体制和波形特征的超短波数字电台，采用“黑箱”方法和“克隆”技术，仿真产生完全一致的调制信号波形，作为电台维修测试的信号激励源，提出了一种全新的信号源实现途径，是信号源仪器技术领域的创新性突破。

首先，采用“黑箱”方法实现的信号激励源，在维修测试对象的信号技术体制未知的情况下，可不失真地复原信号波形，既避开了电台设备厂家的技术壁垒，也不会侵犯电台厂家的知识产权。

其次，通过“克隆”技术实现的信号激励源，完全保留了原信号的各种波形特征，保证了维修测试的完整性和准确性。

第三，采用“黑箱”方法仿真产生信号波形，对“克隆”对象没有特别限制和特定要求，能够适应各种技术体制的超短波数字电台。

具体实施时，首先，通过步骤S1接收输入模拟信号预处理，包括滤波处理和电平调整，然后步骤S2完成对输入模拟信号的模数变换，数字下变频，数字滤波和抽取的处理，获得第二数字信号，然后通过步骤S3对第二数字信号进行存储，通过步骤S4进行读取，最后将读取出来的第二数字信号通过步骤S5完成步骤S2的处理的逆变换，从而实现克隆得到仿真激励源信号；其中，各个步骤的执行过程中还通过步骤S0产生系统时钟进而实现步骤S1～S5的时钟同步。另外，还可以通过步骤S6和步骤S7完成存储器与外部设备的数据通讯。

本实施例能完全保留了原信号的各种波形特征，保证了维修测试的完整性和准确性，适应性高。

参见图2，图2是本发明一实施例提供的一种生成仿真激励源信号的设备的结构示意图，包括：

模拟信号前端单元1，用于接收输入模拟信号，并对所述输入模拟信号进行信号预处理；

第二数字信号获取单元2，用于将所述输入模拟信号转换为第一预设采样率的第一数字信号，并将所述第一数字信号通过正交下变频和滤波抽取处理，获得第二预设采样率的第二数字信号，

存储器单元3，包括写入模块31、读取模块32和存储器33，其中，所述写入模块31用于将所述第二数字信号以数据形式写入存储器；所述读取模块32用于以数据形式从所述存储器中进行读取所述第二数字信号；所述存储器33用于以数据形式存储所述第二数字信号；

仿真激励源信号单元4，用于将所述第二数字信号通过正交上变频和内插滤波处理，获得仿真激励源信号。

进一步的，模拟信号前端单元1中所涉及的预处理包括但不限于滤波处理和电平调整。

进一步的，为满足最后克隆得到的仿真激励源信号不失真，第二数字信号获取单元2中的所述第一预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的960倍；第二数字信号获取单元2中的所述第二预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的64倍。具体的第一预设采样率和第二预设采样率可以在上述设计范围内根据信号处理算法和性能要求设计推导得到。

通过设定所述第一预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的960倍，以及设定所述第二预设采样率为信号带宽的整数倍且不小于信号带宽的64倍，从而保证最后得到的仿真激励源信号不失真。

进一步的，为满足最后克隆得到的仿真激励源信号不失真，所述仿真激励源信号的采样率为信号带宽的整数倍且不小于模拟信号频率的6倍。即在仿真激励源信号单元4中将第二数字信号进行正交上变频和内插滤波处理的过程中，需要保证能够得到采样率为信号带宽的整数倍且不小于模拟信号频率的6倍的仿真激励源信号。

进一步的，第二数字信号获取单元2中获取的第二数字信号为“零中频”信号，其中，零中频为信号直接由RF(Radio Frequency射频)变到基带，不经过中频的调制解调方法，此处第二数字信号由RF变到基带，不经过中频的调制解调。

进一步的，存储器单元3中所选用的所述存储器为非易失性大容量存储器。本实施例采用非易失性大容量存储器作为信号获取和产生的“中转站”，实现“克隆”信号的永久保存。通过写入模块31获取信号，即将数字信号写入非易失性大容量存储器；通过读取模块32产生信号，即从非易失性大容量存储器中读出数字信号。

进一步的，还包括通讯接口5；

所述存储器单元3还用于通过所述存储器33将存储的所述第二数字信号发送至所述通讯接口5；

所述通讯接口5，用于连接外部设备，并用于将从所述存储器单元3接收到的所述第二数字信号传输至所述外部设备中进行存储；还用于接收到的由所述外部设备发送的所述第二数字信号传回所述存储器单元3的存储器33进行存储。

进一步的，还包括控制单元6，用于控制所述模拟信号前端单元1、所述模拟信号前端单元2、所述存储器单元3和所述仿真激励源信号单元4。

控制单元6以FPGA(Field-Programmable Gate Array即现场可编程门阵列)为控制核心进行控制，包括控制所述模拟信号前端单元1、所述模拟信号前端单元2、所述存储器单元3和所述仿真激励源信号单元4。

进一步的，通讯接口5包括USB接口和RS-232接口，通常，FPGA控制核心通过USB接口进行非易失性大容量存储器与外部设备(如电脑)之间的信号数据传输，通过RS-232接口进行外部设备(如电脑)和FPGA控制核心之间的操作指令传递。

具体的，一方面，保存到非易失性大容量存储器3中的数字信号数据，通过USB口再传到外部设备的硬盘中保存；另一方面是外部设备的硬盘中保存的数字信号数据，通过USB口再传回到非易失性大容量存储器，供信号处理和产生部分使用。

本实施例通过USB接口实现非易失性大容量存储器与电脑硬盘之间的数据交换，将非易失性大容量存储器中的数字信号数据上传到电脑硬盘中，或将电脑硬盘中的数字信号文件下载到非易失性大容量存储器中。

需要说明的是，RS-232接口为个人计算机上的通讯接口之一，有电子工业协会所制定的异步传输标准接口。通常RS-232接口以9个引脚(DB-9)或者25个引脚(DB-25)的形态出现，一般个人计算机上会有两组RS-232接口，分别成为COM1和COM2。

在本实施例各个步骤的执行过程中，还包括时钟产生同步单元7，用于产生系统时钟，并根据所述模拟信号前端单元、所述存储器单元和所述仿真激励源信号单元各个单元的处理速率要求，通过时钟频率变换方式提供相应时钟信号以实现所述模拟信号前端单元、所述存储器单元和所述仿真激励源信号单元的时钟同步。

本实施例针对未知技术体制和波形特征的超短波数字电台，采用“黑箱”方法和“克隆”技术，仿真产生完全一致的调制信号波形，作为电台维修测试的信号激励源，提出了一种全新的信号源实现途径，是信号源仪器技术领域的创新性突破。

首先，采用“黑箱”方法实现的信号激励源，在维修测试对象的信号技术体制未知的情况下，可不失真地复原信号波形，既避开了电台设备厂家的技术壁垒，也不会侵犯电台厂家的知识产权。

其次，通过“克隆”技术实现的信号激励源，完全保留了原信号的各种波形特征，保证了维修测试的完整性和准确性。

第三，采用“黑箱”方法仿真产生信号波形，对“克隆”对象没有特别限制和特定要求，能够适应各种技术体制的超短波数字电台。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。