[发明专利]一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法及模拟系统

说明书

一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟系统，FPGA内部包括串口解析模块、RAM地址控制模块、DDS频率控制字控制模块、噪声模块、DDS模块、乘法器、RAM模块；串口解析模块用于与控制采集计算机进行通信，并将通信数据中的控制信息发送给RAM地址控制模块、DDS频率控制字控制模块；DDS频率控制字控制模块用于控制DDS模块生成正交中频信号的频率和相位；RAM地址控制模块通过控制RAM地址信号来控制RAM输出幅度系数；乘法器用于对DDS模块输出的正交中频信号的幅度进行放大或缩小；噪声模块用来产生数字高斯白噪声信号加入到模拟信号中；FPGA输出的信号依次经过DAC和运放滤波电路后输出。

技术领域

本发明涉及一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法及模拟系统，属于甚高精度星间测距技术领域。

背景技术

现有技术中，对卫星信号模拟、中频正交信号模拟主要包括以下技术方案：(1)用编程开发片内DDS模块产生数字正交信号，再经DA和滤波转换为可靠信号源的方法；(2)利用两个DDS核实现了扫频信号源的设计；(3)以DSP+FPGA作为核心芯片，并集成了射频上变频电路、高速DA转换电路、Flash芯片和SDRAM芯片，其中DSP信息处理模块主要实现卫星导航算法，FPGA信号生成模块主要实现数字中频信号合成，DA转换模块将FPGA输出的数字中频信号转换为模拟中频信号；(4)通过获取真实的卫星星历以模拟卫星信号。但前两种技术方案，常用的幅度变化方法线性度较差，通用性不足，无法满足甚高精度测相接收机指标测试验证需求；后两种技术方案中，卫星模拟系统都是导航卫星信号模拟系统，通过全面模拟导航卫星信号来对导航接收机进行功能性能测试，而目前尚没有可以覆盖甚高精度测相接收机指标测试验证的信号模拟系统，所以也不具备借鉴意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法及模拟系统，通过有针对性的全面模拟甚高精度测相接收机所接收的正交中频信号的所有工况，解决了甚高精度测相接收机部分重要性能指标受制于现有测试系统和设备无法进行充分的验证的问题。同时提供了正交中频信号幅度动态模拟方法，给出了动态系数生成方法，利用公式生成的动态系数，结合正交中频信号幅度动态模拟方法，实现了通用大范围高线性卫星正交中频信号幅度动态模拟。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

本发明实施例提供一种大范围高线性正交信号幅频动态模拟方法，采用DDS模块输出正交中频信号，包括如下步骤：

根据在轨实际的噪声功率谱密度和需要模拟的信号载噪比，确定正交中频信号的功率，用于模拟正交中频信号的不同载噪比；

利用输入频率控制字控制DDS模块的输出频率，利用输入相位控制字控制DDS模块的输出相位，用于模拟所需正交中频信号的多普勒频移和多普勒频移动态变化；

将DDS模块输出的正交中频信号乘以动态变化的预设系数，经DAC后用于模拟正交中频信号的幅度动态变化；

利用输入相位控制字控制DDS模块的输出相位，模拟正交中频信号的相位不平衡度；利用模拟正交中频信号的幅度变化的方式模拟正交中频信号的不平衡度。

在本发明一实施例中，根据DAC的数据位宽和需要模拟的信号的幅度动态变化范围，确定所述预设系数。

在本发明一实施例中，确定所述预设系数的方法为：

其中，m为需要模拟的信号的幅度动态变化范围，x为变化步进长度，n为DAC的数据位宽。

在本发明一实施例中，所述预设系数存储在RAM中，模拟信号过程中，通过改变RAM的读地址，获得预设系数的具体值。

在本发明一实施例中，用于模拟正交中频信号的不同载噪比采用的噪声信号为数字高斯白噪声信号。