專利名稱：超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理方法及處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)處理方法及處理電路，尤其是一種超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理方法及處理電路，屬于超寬帶信號(hào)處理的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)與其他形式的超寬帶信號(hào)相比，具有均衡性好，頻譜分布均勻、 峰值功率低等諸多優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于雷達(dá)探測(cè)等領(lǐng)域，但是超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)的數(shù)字相關(guān)處理對(duì)信號(hào)處理器件的性能提出了極高的要求，就目前器件性能而言，采用常規(guī)的處理方法是很難實(shí)現(xiàn)的，限制了這種信號(hào)形式的應(yīng)用。偽隨機(jī)信號(hào)通過(guò)數(shù)字相關(guān)運(yùn)算可以獲得極大地信號(hào)處理增益，在雷達(dá)探測(cè)中具有非常高的使用價(jià)值，該算法并不復(fù)雜，可以很方便的在DSP器件中實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于一個(gè)帶寬 4GHz，511位循環(huán)的偽隨機(jī)信號(hào)而言，每個(gè)處理周期的時(shí)間僅為128ns，完成511位偽隨機(jī)信號(hào)的相關(guān)運(yùn)算需要進(jìn)行約50萬(wàn)次運(yùn)算，要求DSP的運(yùn)算能力達(dá)到5萬(wàn)億次/秒以上，而目前最先進(jìn)DSP器件的運(yùn)算能力只能達(dá)到20億次/秒，因而不采取措施降低運(yùn)算量，超寬帶信號(hào)的數(shù)字化相關(guān)處理在工程上幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理方法及處理電路，其操作方便，有效降低了超寬帶信號(hào)數(shù)據(jù)處理量，移植性好，安全可靠。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理方法，所述信號(hào)處理方法包括如下步驟
a、提供系統(tǒng)頻率源，所述系統(tǒng)頻率源經(jīng)過(guò)分頻電路分頻后能得到與待接收偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相匹配的采樣時(shí)鐘；
b、采樣電路在采樣時(shí)鐘作用下對(duì)接收的偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣電路對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行一次采樣時(shí)只選取偽隨機(jī)信號(hào)中的一個(gè)樣點(diǎn)，并將采樣的樣點(diǎn)送入信號(hào)處理電路內(nèi)；
C、經(jīng)過(guò)與偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣操作，并在信號(hào)處理電路累加后，能得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的米樣信號(hào)；
d、信號(hào)處理電路對(duì)上述得到的采樣信號(hào)進(jìn)行處理并輸出。所述信號(hào)處理電路包括FPGA與DSP。所述采樣電路在每次采樣時(shí)，順序地采取偽隨機(jī)信號(hào)中的一個(gè)樣點(diǎn)，所述順序采取的樣點(diǎn)在信號(hào)處理電路內(nèi)累加處理后得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的米樣信號(hào)?！N超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理電路，包括系統(tǒng)頻率源，所述系統(tǒng)頻率源與分頻電路相連，所述分頻電路與信號(hào)處理電路及采樣電路的時(shí)鐘端相連；系統(tǒng)頻率源經(jīng)過(guò)分頻電路分頻后得到與待接收偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣時(shí)鐘，采樣電路在分頻電路時(shí)鐘作用下對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行與偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣操作，并在每次采樣時(shí)只選取偽隨機(jī)信號(hào)中的一個(gè)樣點(diǎn)，信號(hào)處理電路能接收采樣獲取的樣點(diǎn)，并在采樣結(jié)束后，能累加得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)；信號(hào)處理電路對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行所需的運(yùn)算處理后輸出。所述采樣電路在分頻電路的采樣時(shí)鐘作用下，順序地采取偽隨機(jī)信號(hào)中的樣點(diǎn)， 并經(jīng)信號(hào)處理電路累加處理后得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)。所述信號(hào)處理電路包括FPGA及與所述FPGA相互連接的DSP。所述FPGA內(nèi)包括累加電路、第一雙口 RAM及第二雙口 RAM;累加電路、第一雙口 RAM及第二雙口 RAM的時(shí)鐘端與分頻電路相連，累加電路與采樣電路的輸出端相連，累加電路、第一雙口 RAM與第二雙口 RAM依次串接，第一雙口 RAM的輸出端反饋到累加電路內(nèi)；第二雙口 RAM與DSP相連。所述DSP內(nèi)包括相關(guān)運(yùn)算模塊及USB通信電路，第二雙口 RAM與相關(guān)運(yùn)算模塊相連，相關(guān)運(yùn)算模塊對(duì)第二雙口 RAM輸入的采樣信號(hào)進(jìn)行所需的相關(guān)運(yùn)算處理，并經(jīng)USB通信電路與外部計(jì)算機(jī)相連。所述偽隨機(jī)信號(hào)為511的信號(hào)長(zhǎng)度，采樣電路在分頻電路的采樣時(shí)鐘作用下對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行511次采樣，采樣結(jié)束后，信號(hào)處理電路內(nèi)累加得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的米樣信號(hào)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)采樣電路通過(guò)對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行多次順序采樣，信號(hào)處理電路在采樣結(jié)束后能夠得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)，信號(hào)處理電路通過(guò)對(duì)采樣信號(hào)處理后輸出；算法精煉簡(jiǎn)潔，利用了超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)的特點(diǎn)，有效降低了超寬帶信號(hào)數(shù)據(jù)處理量；使超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)的全數(shù)字化處理成為現(xiàn)實(shí)；采用通用的硬件架構(gòu)，移植性好，可靠性高。


圖I為本發(fā)明針對(duì)511為的偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行處理的原理流程圖。圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖f圖2所示本發(fā)明包括系統(tǒng)頻率源、分頻電路、采樣電路、信號(hào)處理電路及外部計(jì)算機(jī)。如圖I所示超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)具有確定性和周期性，對(duì)這種信號(hào)的實(shí)時(shí)處理一般都是周期的，對(duì)應(yīng)每一批樣點(diǎn)可以使用同一段加以處理。為了能夠降低對(duì)超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)處理時(shí)的數(shù)據(jù)吞吐量，實(shí)現(xiàn)超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理，本發(fā)明對(duì)超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理包括以下步驟
a、提供系統(tǒng)頻率源，所述系統(tǒng)頻率源經(jīng)過(guò)分頻電路分頻后能得到與待接收偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相匹配的采樣時(shí)鐘；
系統(tǒng)頻率源的頻率與超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)的頻率應(yīng)完全對(duì)應(yīng)，且系統(tǒng)頻率源經(jīng)過(guò)分頻電路分頻后，能夠得到與偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣時(shí)鐘，即分頻電路輸出的采樣時(shí)鐘能夠?qū)坞S機(jī)信號(hào)中的信號(hào)位相對(duì)應(yīng)；
b、采樣電路在采樣時(shí)鐘作用下對(duì)接收的偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣電路對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行一次采樣時(shí)只選取偽隨機(jī)信號(hào)中的一個(gè)樣點(diǎn)，并將采樣的樣點(diǎn)送入信號(hào)處理電路內(nèi)；
當(dāng)采樣電路接收偽隨機(jī)信號(hào)后，采樣電路在采樣時(shí)鐘作用下對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行采樣，且采樣電路每次順序選取偽隨機(jī)信號(hào)中的一個(gè)樣點(diǎn)，這樣經(jīng)過(guò)與偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣時(shí)鐘后，能夠?qū)坞S機(jī)信號(hào)中的每一個(gè)樣點(diǎn)均采集獲取到；采樣電路將每次選取的樣點(diǎn)均送入信號(hào)處理電路內(nèi)，便于信號(hào)處理電路的累加處理；
C、經(jīng)過(guò)與偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣操作，并在信號(hào)處理電路累加后，能得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的米樣信號(hào)；
經(jīng)過(guò)與偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣操作后，且每次采樣時(shí)均是采取順序采樣的方式，因此能夠?qū)坞S機(jī)信號(hào)中的樣點(diǎn)均采集到；信號(hào)處理電路在采樣操作結(jié)束后，按照相應(yīng)的順序累加后能夠得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)； d、信號(hào)處理電路對(duì)上述得到的采樣信號(hào)進(jìn)行處理并輸出；
通過(guò)對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行所需的運(yùn)算處理后，能夠完成對(duì)超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)的處理，并輸出到相應(yīng)的外部計(jì)算機(jī)中，外部計(jì)算機(jī)即圖2中的PC。圖I為針對(duì)511位超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理的流程圖，在AD采樣電路在第一次對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)采樣時(shí)，能獲取得到偽隨機(jī)信號(hào)的第一位數(shù)據(jù)，第二次采樣時(shí)，能夠得到偽隨機(jī)信號(hào)的第二位數(shù)據(jù)；從而經(jīng)過(guò)511次采樣處理后，能夠在信號(hào)處理電路內(nèi)累加得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的米樣信號(hào)。如圖2所示上述超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)的處理通過(guò)相應(yīng)的處理電路實(shí)現(xiàn)，所述信號(hào)處理電路包括系統(tǒng)頻率源，所述系統(tǒng)頻率源與分頻電路相連，所述分頻電路與信號(hào)處理電路及采樣電路的時(shí)鐘端相連；系統(tǒng)頻率源經(jīng)過(guò)分頻電路分頻后得到與待接收偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣時(shí)鐘，采樣電路在分頻電路時(shí)鐘作用下對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行與偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣操作，并在每次采樣時(shí)只選取偽隨機(jī)信號(hào)中的一個(gè)樣點(diǎn)，信號(hào)處理電路能接收采樣獲取的樣點(diǎn)，并在采樣結(jié)束后，能累加得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)；信號(hào)處理電路對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行所需的運(yùn)算處理后輸出。所述信號(hào)處理電路包括FPGA及與所述FPGA相互連接的DSP。所述FPGA內(nèi)包括累加電路、第一雙口 RAM及第二雙口 RAM;累加電路、第一雙口 RAM及第二雙口 RAM的時(shí)鐘端與分頻電路相連，累加電路與采樣電路的輸出端相連，累加電路、第一雙口 RAM與第二雙口 RAM依次串接，第一雙口 RAM的輸出端反饋到累加電路內(nèi)；第二雙口 RAM與DSP相連。所述DSP內(nèi)包括相關(guān)運(yùn)算模塊及USB通信電路，第二雙口 RAM與相關(guān)運(yùn)算模塊相連，相關(guān)運(yùn)算模塊對(duì)第二雙口 RAM輸入的采樣信號(hào)進(jìn)行所需的相關(guān)運(yùn)算處理，并經(jīng)USB通信電路與外部計(jì)算機(jī)相連。如圖f圖2所示工作時(shí)，根據(jù)需要處理的超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)選取相應(yīng)的系統(tǒng)頻率源，系統(tǒng)頻率源經(jīng)過(guò)分頻電路分頻后輸出采樣時(shí)鐘。采樣電路在采樣時(shí)鐘作用下對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行采樣，每次順序選取偽隨機(jī)信號(hào)中的一個(gè)樣點(diǎn)，采樣結(jié)束后，信號(hào)處理電路累加得到與接收偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)，DSP對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算后輸出到外部計(jì)算機(jī)中。本發(fā)明采樣電路通過(guò)對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行多次順序采樣，信號(hào)處理電路在采樣結(jié)束后能夠得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)，信號(hào)處理電路通過(guò)對(duì)采樣信號(hào)處理后輸出； 算法精煉簡(jiǎn)潔，利用了超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)的特點(diǎn)，有效降低了超寬帶信號(hào)數(shù)據(jù)處理量；使超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)的全數(shù)字化處理成為現(xiàn)實(shí)；采用通用的硬件架構(gòu)，移植性好，可靠性高。
權(quán)利要求
1.一種超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理方法，其特征是，所述信號(hào)處理方法包括如下步驟(a)、提供系統(tǒng)頻率源，所述系統(tǒng)頻率源經(jīng)過(guò)分頻電路分頻后能得到與待接收偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相匹配的米樣時(shí)鐘；(b)、采樣電路在采樣時(shí)鐘作用下對(duì)接收的偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣電路對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行一次采樣時(shí)只選取偽隨機(jī)信號(hào)中的一個(gè)樣點(diǎn)，并將采樣的樣點(diǎn)送入信號(hào)處理電路內(nèi)；(C)、經(jīng)過(guò)與偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣操作，并在信號(hào)處理電路累加后，能得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的米樣信號(hào)；(d)、信號(hào)處理電路對(duì)上述得到的采樣信號(hào)進(jìn)行處理并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理方法，其特征是所述信號(hào)處理電路包括FPGA與DSP。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理方法，其特征是所述采樣電路在每次采樣時(shí)，順序地采取偽隨機(jī)信號(hào)中的一個(gè)樣點(diǎn)，所述順序采取的樣點(diǎn)在信號(hào)處理電路內(nèi)累加處理后得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)。
4.一種超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理電路，其特征是包括系統(tǒng)頻率源，所述系統(tǒng)頻率源與分頻電路相連，所述分頻電路與信號(hào)處理電路及采樣電路的時(shí)鐘端相連；系統(tǒng)頻率源經(jīng)過(guò)分頻電路分頻后得到與待接收偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣時(shí)鐘，采樣電路在分頻電路時(shí)鐘作用下對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行與偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣操作，并在每次采樣時(shí)只選取偽隨機(jī)信號(hào)中的一個(gè)樣點(diǎn)，信號(hào)處理電路能接收采樣獲取的樣點(diǎn)，并在采樣結(jié)束后，能累加得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)；信號(hào)處理電路對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行所需的運(yùn)算處理后輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理電路，其特征是所述采樣電路在分頻電路的采樣時(shí)鐘作用下，順序地采取偽隨機(jī)信號(hào)中的樣點(diǎn)，并經(jīng)信號(hào)處理電路累加處理后得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理電路，其特征是所述信號(hào)處理電路包括FPGA及與所述FPGA相互連接的DSP。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理電路，其特征是所述FPGA內(nèi)包括累加電路、第一雙口 RAM及第二雙口 RAM;累加電路、第一雙口 RAM及第二雙口 RAM的時(shí)鐘端與分頻電路相連，累加電路與采樣電路的輸出端相連，累加電路、第一雙口 RAM與第二雙口 RAM依次串接，第一雙口 RAM的輸出端反饋到累加電路內(nèi)；第二雙口 RAM與DSP相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理電路，其特征是所述DSP內(nèi)包括相關(guān)運(yùn)算模塊及USB通信電路，第二雙口 RAM與相關(guān)運(yùn)算模塊相連，相關(guān)運(yùn)算模塊對(duì)第二雙口 RAM輸入的采樣信號(hào)進(jìn)行所需的相關(guān)運(yùn)算處理，并經(jīng)USB通信電路與外部計(jì)算機(jī)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理電路，其特征是所述偽隨機(jī)信號(hào)為511的信號(hào)長(zhǎng)度，采樣電路在分頻電路的采樣時(shí)鐘作用下對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行511次采樣，采樣結(jié)束后，信號(hào)處理電路內(nèi)累加得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超寬帶偽隨機(jī)數(shù)字信號(hào)處理方法及處理電路，其包括如下步驟a、提供系統(tǒng)頻率源，系統(tǒng)頻率源經(jīng)過(guò)分頻電路分頻后能得到與待接收偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相匹配的采樣時(shí)鐘；b、采樣電路在采樣時(shí)鐘作用下對(duì)接收的偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣電路對(duì)偽隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行一次采樣時(shí)只選取偽隨機(jī)信號(hào)中的一個(gè)樣點(diǎn)，并將采樣的樣點(diǎn)送入信號(hào)處理電路內(nèi)；c、經(jīng)過(guò)與偽隨機(jī)信號(hào)長(zhǎng)度相一致的采樣操作，并在信號(hào)處理電路累加后，能得到與偽隨機(jī)信號(hào)相一致的采樣信號(hào)；d、信號(hào)處理電路對(duì)上述得到的采樣信號(hào)進(jìn)行處理并輸出。本發(fā)明算法精煉簡(jiǎn)潔，有效降低了超寬帶信號(hào)數(shù)據(jù)處理量；使超寬帶偽隨機(jī)信號(hào)的全數(shù)字化處理成為現(xiàn)實(shí)；移植性好，可靠性高。
文檔編號(hào)H04B1/7183GK102594401SQ20121003915
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者盧志敏, 葉述平, 徐興, 房志斌 申請(qǐng)人:北方通用電子集團(tuán)有限公司