专利名称：用于信号发生器取样步长复杂多变的信号离散方法
技术领域：
本发明涉及一种用于信号发生器取样步长复杂多变的信号离散方法，用于数字信 号处理和信号发生器。
背景技术：
信号离散广泛用于数字信号处理和信号发生器，通常情况下信号离散的取样步长
"为一固定值，根据被离散信号的函数定义y:f(t)依次取t=0,A^,2A,,3",......,NAf即
可实现对信号的离散。但是在某些特定应用条件下，信号离散的取样步长并非固定不 变而是复杂多变的，这种情况对于信号发生器来说最为常见，很多控制系统在激励信 号变化缓慢时要求信号离散的取样步长较大，而信号变化快速时要求信号离散的取样 步长很小。以固体火箭发动机的可摆动喷管的系统频率特性研究为例，实验时信号发 生器发出的激励信号为数十个周期递减的正弦波，慢波的周期则达到100s以上，而快 波的周期仅有0.01s。实验要求每个波形离散的点数为50—100个，对于慢波来说相邻 两个点伯取样步长为ls量级，而快波相邻两个点的取样步长则降为lOOys量级，两 者相差10000倍。
现有的信号发生器将待输出的总波形分为多个子波形，对每个子波形按照预定的 取样步长进行离散，输出时在不同的子波形之间进行物理切换。这种方法对于正弦波、 方波和三角波等简单子波形来说易于实现，但是对于用户自定义的复杂子波形来说则 存在很大的困难，而且这种方法进行子波形切换时存在时间间隙(或者可称为时间延 迟)。采用这类方法的信号发生器比较复杂且输出通道较少、价格比较昂贵。此外，从 根本上讲此类方法并没有解决取样步长复杂多变的信号离散方法这一问题
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于信号发生器取样步长复杂多 变的信号离散方法，以达到使用普通信号发生器输出复杂离散波形的目标。 技术方案
一种用于信号发生器取样步长复杂多变的信号离散方法，其特征在于步骤如下
步骤i、根据每个子波形的周期r,和所需要的信号离散点数;v,，得到信号离散所
需要的取样步长^;=1;
步骤2、根据信号输出设备的最小信号输出时间间隔&，对所有取样步长dr,计算
满足要求《=1/的基准时间"2&及控制参数1,=$，其中X,为整数，f^^;
所述的Z为y的最大公约数，《=^;
步骤3、以基准时间^为步长对每个子波形进行等步长的信号离散，得到离散信号 序列{ ■ ， k = /; (C/ — 1) 0 7. = 1,2". w, + 4…);
步骤4、对步骤3得到每一个子波形的离散信号序列，每X,个离散点作为一组，
并统一赋值为该组内第一个点的取值；形成满足取样步长复杂多变要求的离散信号。 有益效果
本发明提出的用于信号发生器取样步长复杂多变的信号离散方法，可以实现信号 发生器取样步长复杂多变的信号离散，可采用普通信号输出设备输出多通道、取样步 长复杂多变的任意波形，与现有的相同功能信号发生器相比其成本将降低一个数量级。
图l:本发明方法的流程图具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述
需要输出的波形由2个正弦波连接而成，幅值均为1，相位均为0，周期分别为
7;=100"003和72=0.015，需要输出的离散信号点数均为100和100。在信号输出过 程中，选用具有8个输出通道的NI PCI-6117信号输出卡作为信号输出设备，最小输出 时间间隔为1E-6s。
根据本发明，其实施过程如下
1) 计算信号离散所需要的所有取样步长，"=，=k， W2=， = 0.000k
100 2 100
2) 计算基准时间f及控制参数《
1&1五-6 2W 6
B.求K和K的最大公约数Z， Z = 100
C. 计算基准时间f = = 100 * 1￡ — 6 = 1￡ -
D. 《恭丄=雨00， 12=$ = ，^
1<formula>formula see original document page 5</formula>3) 按照取样步长/ = 1五-^等步长离散两个正弦波，得到离散信号序列
<formula>formula see original document page 5</formula>4)对3)生成的离散信号序列进行调整。从第1个点开始，每10000个点为一组， 共100组，从第106+1个点开始每1个点为一组，共100组。每一组信号点均统一设 置为该组的第一个信号点取值。即，第1至第10000个点均设置为第1个点的值
少=^(^*0*1￡-4) = 0,第10001至第20000个点均设置为第10001个点的取值 ^ 100
3; = sin(^*10000*l￡-4) = sin(0.02;r)，第20001至第30000个点均设置为第20001个 100
点的取值j^sin(盖承20000M五-4) = sin(0.047T)，依次类推。由于从第106+1个点开始每1个点均独立的编为一个组，无需对其进行调整。其取值依次为o，
^^*1*1五-4) = sin(0.02O ， sin(——*2*l五—4) = sin(0.04")，…，sin(2;r) = 0 0.01 0.01
最终形成的离散信号序列即满足要求
0,…"0,sin(0.02;r),…,sin(0.027r),sin(0.04;r),…,sin(0.04;z"),……，0,sin(0.02;r)，sin(0.047r),…,0 。
1~v~^ 1-v-^ 1-v-/
10000 10000 10000
权利要求
1.一种用于信号发生器取样步长复杂多变的信号离散方法，其特征在于步骤如下步骤1、根据每个子波形的周期Ti和所需要的信号离散点数Ni，得到信号离散所需要的取样步长<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>dT</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>T</mi><mi>i</mi> </msub> <msub><mi>N</mi><mi>i</mi> </msub></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2008101502640002C1.tif" wi="17" he="10" top= "50" left = "51" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>步骤2、根据信号输出设备的最小信号输出时间间隔dt，对所有取样步长dTi计算满足要求<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>dT</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi></msub><mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo></mover> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2008101502640002C2.tif" wi="16" he="4" top= "80" left = "37" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>的基准时间<maths id="math0003" num="0003" ><math><![CDATA[ <mrow><mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo></mover><mo>=</mo><mi>Zdt</mi> </mrow>]]></math> id="icf0003" file="A2008101502640002C3.tif" wi="13" he="4" top= "80" left = "78" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>及控制参数<maths id="math0004" num="0004" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>X</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>dT</mi><mi>i</mi> </msub> <mover><mi>t</mi><mo>^</mo> </mover></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0004" file="A2008101502640002C4.tif" wi="18" he="9" top= "78" left = "115" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>其中Xi为整数，<maths id="math0005" num="0005" ><math><![CDATA[ <mrow><mover> <mi>t</mi> <mo>^</mo></mover><mo>≥</mo><mi>dt</mi><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0005" file="A2008101502640002C5.tif" wi="11" he="4" top= "80" left = "174" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>所述的Z为Yi的最大公约数，<maths id="math0006" num="0006" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>Y</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>dT</mi><mi>i</mi> </msub> <mi>dt</mi></mfrac><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0006" file="A2008101502640002C6.tif" wi="16" he="9" top= "94" left = "78" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>步骤3、以基准时间 id="icf0007" file="A2008101502640002C7.tif" wi="1" he="3" top= "110" left = "68" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>为步长对每个子波形进行等步长的信号离散，得到离散信号序列<maths id="math0007" num="0007" ><math><![CDATA[ <mrow><mo>{</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>,</mo><mo>{</mo><msub> <mi>y</mi> <mi>ij</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>f</mi> <mi>i</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mrow><mo>(</mo><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo> </mrow> <mover><mi>t</mi><mo>^</mo> </mover> <mo>)</mo></mrow><mo>,</mo><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mn>2</mn><mo>,</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><msub> <mi>N</mi> <mi>i</mi></msub><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>}</mo><mo>,</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>·</mo><mo>}</mo><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id="icf0008" file="A2008101502640002C8.tif" wi="72" he="6" top= "120" left = "28" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>步骤4、对步骤3得到每一个子波形的离散信号序列，每Xi个离散点作为一组，并统一赋值为该组内第一个点的取值；形成满足取样步长复杂多变要求的离散信号。
全文摘要
本发明涉及一种用于信号发生器取样步长复杂多变的信号离散方法，其特征在于步骤如下根据每个子波形的周期T<sub>i</sub>和所需要的信号离散点数N<sub>i</sub>，得到信号离散所需要的取样步长(见式1)根据信号输出设备的最小信号输出时间间隔dt，对所有取样步长dT<sub>i</sub>计算满足要求dT<sub>i</sub>＝X<sub>i</sub>t的基准时间t＝Zdt及控制参数(见式2)以基准时间t为步长对每个子波形进行等步长的信号离散，得到离散信号序列{…，{y<sub>ij</sub>＝f<sub>i</sub>((j-1)f)，j＝1，2，...N<sub>i</sub>+1}，…}；对步骤3得到每一个子波形的离散信号序列，每X<sub>i</sub>个离散点作为一组，并统一赋值为该组内第一个点的取值；形成满足取样步长复杂多变要求的离散信号。有益效果可以实现信号发生器取样步长复杂多变的信号离散，与现有的相同功能信号发生器相比其成本将降低一个数量级。
文档编号G06F1/03GK101303610SQ20081015026
公开日2008年11月12日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者何国强, 刘佩进, 翔 吕, 江 李 申请人:西北工业大学