一种产生长时间动态变化信号的方法、装置及其系统与流程

1.本发明涉及数字信息技术领域，尤其涉及一种产生长时间动态变化信号的方法、装置及其系统。


背景技术：

2.雷达的工作模式是使用具有指向性的天线在空间中扫描，从而获得不同方位角和俯仰角的目标信息。雷达侦查与预警接收机会接收与分析雷达发出的射频信号。由于雷达的扫描和相对运动，雷达侦查与预警接收机接收到信号的幅度、频率、相位会随时间变化，接收机可以从这些变化中判断雷达的扫描方式、扫描周期、相对速度等信息。雷达侦查与预警接收机的测试验证需要矢量信号发生器模拟真实雷达信号。
3.雷达常见的信号为脉冲调制信号，主要包括脉内线性调频信号、巴克码调相信号。雷达信号的一个发展趋势是带宽越来越宽，更宽带的雷达信号有更高的距离分辨率，有更好的抗干扰能力。
4.矢量信号发生器可以使用任意波形发生器功能产生各种不同的信号，可以模拟雷达的各种脉冲压缩信号。波形文件一般由i路和q路数据组成，波形文件相邻数据点之间的时间间隔由采样率决定。任意波形发生器使用相同的采样率播放波形文件。由于波形存储深度的限制，矢量信号发生器可以产生信号的时间很短。在存储深度一定的限制下，波形文件的采样率越高，波形的持续时间越短。而更大的信号带宽就需要更大的采样率。
5.一般矢量信号发生器的波形存储深度为1g采样点，在1g sps采样率下只能播放1秒的波形文件，完全无法模拟雷达波形由于雷达的扫描和相对运动带来的幅度、频率、相位随时间的变化；这项模拟的时间至少需要数分钟，现有技术无法满足我们的播放需求。
6.因此，有必要提供一种产生长时间动态变化信号的方法、装置及其系统来解决上述技术问题。


技术实现要素：

7.为解决上述之一技术问题，本发明提供的一种产生长时间动态变化信号的方法，部署在矢量信号发生器中，在产生长时间动态变化信号时：将波形每次出现的时间信息、幅度信息、频率信息、相位信息保存为一份动态变化描述文件；矢量信号发生器同时读取波形文件和动态变化描述文件；矢量信号发生器根据动态变化描述文件中的每次信号出现的时间来播放波形文件；每次播放的波形的幅度、频率、相位根据动态变化描述文件的信息进行调整；其中，调整过程由实时数字信号处理实现。
8.作为更进一步的解决方案，所述矢量信号发生器通过如下控制步骤进行处理：
9.步骤1：矢量信号发生器读取波形文件；
10.步骤2：矢量信号发生器读取动态变化描述文件；
11.步骤3：矢量信号发生器启动计数器用于定时控制；
12.步骤4：矢量信号发生器读取动态变化描述文件中的信号第一次出现的时间、幅
度、频率和相位；
13.步骤5：矢量信号发生器根据波形第一次出现的幅度、频率、相位信息对波形的幅度、频率、相位进行调整，将调整后的波形放置在先入先出的缓存中；
14.步骤6：矢量信号发生器根据波形第一次出现的时间设置计数器的定时控制，在相应时刻从先入先出缓存中发送此波形信号，并释放相应的缓存空间；
15.步骤7：矢量信号发生器读取动态变化描述文件中的更多信息，并依次处理，直至完成波形描述字文件所有信息的读取与处理。
16.一种产生长时间动态变化信号的系统，通过如上任一项所述的一种产生长时间动态变化信号的方法对矢量信号发生器进行管理，其特征在于，包括文件存储单元、波形文件缓存单元、描述文件解析单元、矢量信号发生器、定时控制单元和先入先出缓存单元；其中，
17.所述文件存储单元包括波形文件库和动态文件库；其中，所述波形文件库用于对波形文件进行调用管理，所述波形文件用于记录模拟雷达信号对应的波形数据；所述动态文件库用于对动态变化描述文件进行调用管理，所述动态变化描述文件用于描述被播放波形数据的动态变化信息数据；
18.所述波形文件缓存单元用于读取输入的波形文件，获取对应的波形数据并进行缓存；所述描述文件解析单元用于读取输入的动态变化描述文件，解析文件中的动态变化信息数据并进行缓存；所述矢量信号发生器按照动态变化信息数据对波形数据进行播放，生成对应的波形信号并放置到先入先出缓存单元中；
19.所述定时控制单元根据动态变化描述文件设置计数器的定时控制，所述先入先出缓存单元根据定时控制发送对应波形信号，并释放相应的缓存空间。
20.作为更进一步的解决方案，所述波形文件与动态变化描述文件之间不存在绑定关系，单个波形文件能与多个动态变化描述文件配合使用，单个动态变化描述文件也能与多个波形文件配合使用。
21.作为更进一步的解决方案，所述动态变化描述文件为列表文件，所述列表文件中描述的动态变化信息包括幅度信息、频率信息、相位信息和时间信息。
22.一种产生长时间动态变化信号的装置，通过如上任一项所述的一种产生长时间动态变化信号的方法对矢量信号发生器进行管理，其特征在于，包括文件存储装置、波形文件缓存装置、描述文件解析装置、矢量信号发生器、定时控制装置和先入先出缓存装置；其中，
23.所述文件存储装置包括波形文件库和动态文件库；其中，所述波形文件库用于对波形文件进行调用管理，所述波形文件用于记录模拟雷达信号对应的波形数据；所述动态文件库用于对动态变化描述文件进行调用管理，所述动态变化描述文件用于描述被播放波形数据的动态变化信息数据；
24.所述波形文件缓存装置用于读取输入的波形文件，获取对应的波形数据并进行缓存；所述描述文件解析装置用于读取输入的动态变化描述文件，解析文件中的动态变化信息数据并进行缓存；所述矢量信号发生器按照动态变化信息数据对波形数据进行播放，生成对应的波形信号并放置到先入先出缓存装置中；
25.所述定时控制装置根据动态变化描述文件设置计数器的定时控制，所述先入先出缓存装置根据定时控制发送对应波形信号，并释放相应的缓存空间。
26.与相关技术相比较，本发明提供的一种产生长时间动态变化信号的方法、装置及
其系统具有如下有益效果：
27.本发明将波形文件与动态变化描述文件结合，并使用矢量信号发生器根据动态变化描述文件的信息实时调整波形的幅度、频率和相位；实现模拟雷达信号中幅度、频率和相位随时间变化的特点，并大幅提升波形文件播放时间；通过该方案，矢量信号发生器能够产生准确模拟雷达信号动态变化的信号的基础上，极大延长模拟动态变化信号的时间，并能灵活组合波形文件和动态变化描述文件；此外，简单清晰的实施方式使其具备推广使用价值。
附图说明
28.图1为本发明实施例提供的一种产生长时间动态变化信号的系统示意图；
29.图2为本发明实施例提供的单个线性调频脉冲波形文件；其中，上为i路，下为q路；
30.图3为本发明实施例提供的动态变化描述文件示意图；
31.图4为本发明实施例提供的最终产生的雷达波形部分示意图；
32.图5为由于雷达扫描引起的信号幅度随时间变化图。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
34.如图1所示，本实施例提供的一种产生长时间动态变化信号的方法，部署在矢量信号发生器中，在产生长时间动态变化信号时：将波形每次出现的时间信息、幅度信息、频率信息、相位信息保存为一份动态变化描述文件；矢量信号发生器同时读取波形文件和动态变化描述文件；矢量信号发生器根据动态变化描述文件中的每次信号出现的时间来播放波形文件；每次播放的波形的幅度、频率、相位根据动态变化描述文件的信息进行调整；其中，调整过程由实时数字信号处理实现。
35.需要说明的是：现有的矢量信号发生器可以使用任意波形发生器功能产生各种不同的信号，可以模拟雷达的各种脉冲压缩信号，但由于波形存储深度的限制，无法产生长时间变化的信号，无法模拟由于雷达扫描和相对运动带来的幅度、频率、相位随时间的变化。
36.为了解决上述问题，本实施例通过引入动态变化描述文件的概念和实时数字信号处理的技术，使得矢量信号发生器能够产生长时间变化的信号，并模拟雷达扫描和相对运动带来的幅度、频率、相位随时间的变化。
37.首先，将波形文件中每次信号出现的时间、幅度、频率、相位信息保存为一份动态变化描述文件，这个描述文件可以看作是一个列表文件。接下来，矢量信号发生器在播放波形文件的同时，同时读取动态变化描述文件。矢量信号发生器根据动态变化描述文件中的每次信号出现的时间来播放波形文件。在每次播放波形之前，矢量信号发生器利用实时数字信号处理技术对波形的幅度、频率、相位进行调整。这样，每次播放的波形都能够根据动态变化描述文件的信息进行实时调整，准确地模拟雷达信号的动态变化。
38.需要注意的是，波形文件与动态变化描述文件之间并不存在绑定关系。这意味着，一个波形文件可以与多个动态变化描述文件配合使用，同样一个动态变化描述文件也可以与多个波形文件配合使用。这样的灵活性可以通过建立波形文件库和动态变化描述文件库来实现。通过引入动态变化描述文件和实时数字信号处理技术，本实施例的方案可以克服
现有矢量信号发生器无法产生长时间变化信号的限制，实现了模拟雷达信号动态变化的能力。
39.作为更进一步的解决方案，所述矢量信号发生器通过如下控制步骤进行处理：
40.步骤1：矢量信号发生器读取波形文件；
41.步骤2：矢量信号发生器读取动态变化描述文件；
42.步骤3：矢量信号发生器启动计数器用于定时控制；
43.步骤4：矢量信号发生器读取动态变化描述文件中的信号第一次出现的时间、幅度、频率和相位；
44.步骤5：矢量信号发生器根据波形第一次出现的幅度、频率、相位信息对波形的幅度、频率、相位进行调整，将调整后的波形放置在先入先出的缓存中；
45.步骤6：矢量信号发生器根据波形第一次出现的时间设置计数器的定时控制，在相应时刻从先入先出缓存中发送此波形信号，并释放相应的缓存空间；
46.步骤7：矢量信号发生器读取动态变化描述文件中的更多信息，并依次处理，直至完成波形描述字文件所有信息的读取与处理。
47.一种产生长时间动态变化信号的系统，通过如上任一项所述的一种产生长时间动态变化信号的方法对矢量信号发生器进行管理，其特征在于，包括文件存储单元、波形文件缓存单元、描述文件解析单元、矢量信号发生器、定时控制单元和先入先出缓存单元；其中，
48.所述文件存储单元包括波形文件库和动态文件库；其中，所述波形文件库用于对波形文件进行调用管理，所述波形文件用于记录模拟雷达信号对应的波形数据；所述动态文件库用于对动态变化描述文件进行调用管理，所述动态变化描述文件用于描述被播放波形数据的动态变化信息数据；
49.所述波形文件缓存单元用于读取输入的波形文件，获取对应的波形数据并进行缓存；所述描述文件解析单元用于读取输入的动态变化描述文件，解析文件中的动态变化信息数据并进行缓存；所述矢量信号发生器按照动态变化信息数据对波形数据进行播放，生成对应的波形信号并放置到先入先出缓存单元中；
50.所述定时控制单元根据动态变化描述文件设置计数器的定时控制，所述先入先出缓存单元根据定时控制发送对应波形信号，并释放相应的缓存空间。
51.作为更进一步的解决方案，所述波形文件与动态变化描述文件之间不存在绑定关系，单个波形文件能与多个动态变化描述文件配合使用，单个动态变化描述文件也能与多个波形文件配合使用。
52.作为更进一步的解决方案，所述动态变化描述文件为列表文件，所述列表文件中描述的动态变化信息包括幅度信息、频率信息、相位信息和时间信息。
53.一种产生长时间动态变化信号的装置，通过如上任一项所述的一种产生长时间动态变化信号的方法对矢量信号发生器进行管理，其特征在于，包括文件存储装置、波形文件缓存装置、描述文件解析装置、矢量信号发生器、定时控制装置和先入先出缓存装置；其中，
54.所述文件存储装置包括波形文件库和动态文件库；其中，所述波形文件库用于对波形文件进行调用管理，所述波形文件用于记录模拟雷达信号对应的波形数据；所述动态文件库用于对动态变化描述文件进行调用管理，所述动态变化描述文件用于描述被播放波形数据的动态变化信息数据；
55.所述波形文件缓存装置用于读取输入的波形文件，获取对应的波形数据并进行缓存；所述描述文件解析装置用于读取输入的动态变化描述文件，解析文件中的动态变化信息数据并进行缓存；所述矢量信号发生器按照动态变化信息数据对波形数据进行播放，生成对应的波形信号并放置到先入先出缓存装置中；
56.所述定时控制装置根据动态变化描述文件设置计数器的定时控制，所述先入先出缓存装置根据定时控制发送对应波形信号，并释放相应的缓存空间。
57.在一个具体的实施例中：
58.例如，需要矢量信号源模拟一种雷达信号，模拟时间1分钟。此雷达信号为脉冲雷达，脉冲调制方式为线性调频，脉冲宽度为10us，脉冲重复间隔(pri)会在50us至200us之间变化，每5个脉冲增加50us，脉冲载波频率会在80mhz范围内变化，每个脉冲增加10mhz。
59.该实施例的实施步骤如下：
60.制作和保存脉宽10us的线性调频脉冲的波形文件；其波形文件如图2所示；
61.根据脉冲重复间隔和脉冲载波间隔的变化规律，制作和保存动态变化描述文件；动态变化描述文件的示例如下图3所示；
62.矢量信号发生器读取波形文件。
63.矢量信号发生器读取动态变化描述文件。
64.矢量信号发生器启动计数器用于定时控制。
65.矢量信号发生器读取动态变化描述文件中第一行的时间、幅度、频率、相位信息。
66.矢量信号发生器根据波形第一次出现的幅度、频率、相位信息对波形的幅度、频率、相位进行调整，将调整后的波形放置在先入先出的缓存中。
67.矢量信号发生器根据动态变化描述文件中第一行的时间信息设置计数器的定时控制，在相应时刻从先入先出缓存中发送此波形信号，并释放相应的缓存空间。
68.矢量信号发生器读取动态变化描述文件中的更多信息，并依次处理，直至完成波形描述字文件所有信息的读取与处理。
69.由单个脉冲的波形文件和动态变化描述文件最终产生的雷达波形如图4所示。
70.从实施例中可见，能够产生的最终雷达波形的时间长度取决于动态变化描述文件的内容。模拟更长时间的雷达波形只需要增加动态变化描述文件的长度，而动态变化文件的一行只需要大约30字节的信息，对内存空间的影响极小。模拟长时间的雷达波形只使用单个脉冲的波形文件，因此对内存空间的需求非常低。
71.在此实施例中，1秒时间内的雷达脉冲次数约为1万次，也就是动态变化描述文件有1万行，文件大小约为250k字节。产生1分钟的雷达脉冲次数约为60万次，动态变化描述文件有60万行，文件大小约为15m字节。单个脉冲的波形文件持续时间只有10us，设采样率为200mhz，设单个采样点数据为4字节，波长文件大小约为10us*200mhz*4＝8k字节。此实施例说明本方案可以产生长时间动态变化的雷达脉冲信号。
72.总之，本实施所提出的信号产生方案，可以模拟长时间动态变化的信号：与现有方案相比，该方案能够模拟雷达信号中幅度、频率和相位随时间变化的特点。这使得波形文件的播放时间得以大幅提升，不再受到任意波形发生器最大存储深度的限制。
73.波形的幅度、频率、相位都可以动态变化：通过实时数字信号处理，该方案能够根据动态变化描述文件中的信息，对每次播放的波形的幅度、频率和相位进行调整。这样可以
更准确地模拟雷达信号的动态特性。
74.波形文件与动态变化描述文件的灵活组合：该方案允许建立波形文件库和动态变化描述文件库，使得一个波形文件可以与多个动态变化描述文件配合使用，同样一个动态变化描述文件也可以与多个波形文件配合使用。这种灵活组合的方式增加了方案的适用性和扩展性。
75.实施方式简单清晰：方案的具体实施方式包括波形文件和动态变化描述文件的读取、计数器的定时控制、波形的调整和发送等步骤。这些步骤相对直观明了，易于理解和实施。
76.综上所述，该方案通过模拟长时间动态变化的信号、允许波形的幅度、频率、相位动态变化、灵活组合波形文件和动态变化描述文件，并采用简单清晰的实施方式，具有较现有方案更多的优势。
77.以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种产生长时间动态变化信号的方法，部署在矢量信号发生器中，其特征在于，在产生长时间动态变化信号时：将波形每次出现的时间信息、幅度信息、频率信息、相位信息保存为一份动态变化描述文件；矢量信号发生器同时读取波形文件和动态变化描述文件；矢量信号发生器根据动态变化描述文件中的每次信号出现的时间来播放波形文件；每次播放的波形的幅度、频率、相位根据动态变化描述文件的信息进行调整；其中，调整过程由实时数字信号处理实现。2.根据权利要求1所述的一种产生长时间动态变化信号的方法，其特征在于，所述矢量信号发生器通过如下控制步骤进行处理：步骤1：矢量信号发生器读取波形文件；步骤2：矢量信号发生器读取动态变化描述文件；步骤3：矢量信号发生器启动计数器用于定时控制；步骤4：矢量信号发生器读取动态变化描述文件中的信号第一次出现的时间、幅度、频率和相位；步骤5：矢量信号发生器根据波形第一次出现的幅度、频率、相位信息对波形的幅度、频率、相位进行调整，将调整后的波形放置在先入先出的缓存中；步骤6：矢量信号发生器根据波形第一次出现的时间设置计数器的定时控制，在相应时刻从先入先出缓存中发送此波形信号，并释放相应的缓存空间；步骤7：矢量信号发生器读取动态变化描述文件中的更多信息，并依次处理，直至完成波形描述字文件所有信息的读取与处理。3.一种产生长时间动态变化信号的系统，通过如权利要求1至权利要求2任一项所述的一种产生长时间动态变化信号的方法对矢量信号发生器进行管理，其特征在于，包括文件存储单元、波形文件缓存单元、描述文件解析单元、矢量信号发生器、定时控制单元和先入先出缓存单元；其中，所述文件存储单元包括波形文件库和动态文件库；其中，所述波形文件库用于对波形文件进行调用管理，所述波形文件用于记录模拟雷达信号对应的波形数据；所述动态文件库用于对动态变化描述文件进行调用管理，所述动态变化描述文件用于描述被播放波形数据的动态变化信息数据；所述波形文件缓存单元用于读取输入的波形文件，获取对应的波形数据并进行缓存；所述描述文件解析单元用于读取输入的动态变化描述文件，解析文件中的动态变化信息数据并进行缓存；所述矢量信号发生器按照动态变化信息数据对波形数据进行播放，生成对应的波形信号并放置到先入先出缓存单元中；所述定时控制单元根据动态变化描述文件设置计数器的定时控制，所述先入先出缓存单元根据定时控制发送对应波形信号，并释放相应的缓存空间。4.根据权利要求3所述的一种产生长时间动态变化信号的系统，其特征在于，所述波形文件与动态变化描述文件之间不存在绑定关系，单个波形文件能与多个动态变化描述文件配合使用，单个动态变化描述文件也能与多个波形文件配合使用。5.根据权利要求3所述的一种产生长时间动态变化信号的系统，其特征在于，所述动态变化描述文件为列表文件，所述列表文件中描述的动态变化信息包括幅度信息、频率信息、相位信息和时间信息。
6.一种产生长时间动态变化信号的装置，通过如权利要求1至权利要求2任一项所述的一种产生长时间动态变化信号的方法对矢量信号发生器进行管理，其特征在于，包括文件存储装置、波形文件缓存装置、描述文件解析装置、矢量信号发生器、定时控制装置和先入先出缓存装置；其中，所述文件存储装置包括波形文件库和动态文件库；其中，所述波形文件库用于对波形文件进行调用管理，所述波形文件用于记录模拟雷达信号对应的波形数据；所述动态文件库用于对动态变化描述文件进行调用管理，所述动态变化描述文件用于描述被播放波形数据的动态变化信息数据；所述波形文件缓存装置用于读取输入的波形文件，获取对应的波形数据并进行缓存；所述描述文件解析装置用于读取输入的动态变化描述文件，解析文件中的动态变化信息数据并进行缓存；所述矢量信号发生器按照动态变化信息数据对波形数据进行播放，生成对应的波形信号并放置到先入先出缓存装置中；所述定时控制装置根据动态变化描述文件设置计数器的定时控制，所述先入先出缓存装置根据定时控制发送对应波形信号，并释放相应的缓存空间。

技术总结
本发明提供了一种产生长时间动态变化信号的方法、装置及其系统，涉及数字信息技术领域。本发明将波形文件与动态变化描述文件结合，并使用矢量信号发生器根据动态变化描述文件的信息实时调整波形的幅度、频率和相位；实现模拟雷达信号中幅度、频率和相位随时间变化的特点，并大幅提升波形文件播放时间；通过该方案，矢量信号发生器能够产生准确模拟雷达信号动态变化的信号的基础上，极大延长模拟动态变化信号的时间，并能灵活组合波形文件和动态变化描述文件；此外，简单清晰的实施方式使其具备推广使用价值。具备推广使用价值。具备推广使用价值。


技术研发人员：肖忠杰 张吉林 张杰 李文军 赖凤麟 陈开国 王维 陈世朴 雷小静 何贵春 李家庆
受保护的技术使用者：成都坤恒顺维科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/6