自定义高斯白噪声功率和带宽

自定义高斯白噪声功率和带宽1、目标在通信、雷达和计量等领域，在仿真、测试和计量过程中，常常需要使用信号源产生高斯白噪声信号，而且，重要的是，准确定义的噪声功率和带宽。本文目的是产生用户自定义功率和带宽的高斯白噪声，方法是利用矢量信号发生器，实现噪声发生器的功能。射频噪声发生器的实现方式通常有两种：一种是基于二极管元件的噪声源，通常用来做噪声系数测试中所需的噪声源。本方法产生的噪声信号带宽很宽（可达18GHz或50GHz），可计量超噪比ENR；缺点是噪声带宽和功率不可控，且噪声功率较低，另外其匹配（驻波）较差。另一种是基于矢量信号发生器，在基带实现宽带噪声的带宽和功率设定，调制到射频（可达40GHz）发出。本文所使用的方法，是基于R&S矢量信号发生器实现本目标的。根据所选矢量信号发生器，噪声带宽可以最高达到2GHz。2、实现方法2.1.矢量信号发生器内置噪声选件AWGN矢量信号发生器通常具有内置附加高斯白噪声功能，其输出方式可以选择信号叠加方式或单纯噪声输出方式，设置方法简单。优点是设置简单快捷，噪声功率准确，与设置值一致；缺点是产生的噪声带宽不准确，远大于带宽设置值。2.2.脉冲序列编辑软件R&SSMW-K300R&SSMW-K300是一个矢量信号模拟软件，主要功能是模拟各种雷达信号以及非标准自定义矢量调制信号，其中一项功能是自定义白噪声。能定义功率和带宽的噪声信号，功率偏差约1~2dB，带宽是-6dB带宽定义点。如果用户仅用到SMW-K300的噪声模拟功能，成本较高。2.3.免费ARB信号编辑软件R&SARBtoolbox+R&SARBtoolbox+是一款适用于R&S矢量信号源的免费自定义ARB文件编辑软件，功能之一是产生自定义白噪声、粉红噪声和褐色噪声。能产生自定义功率和带宽的噪声信号；功率设置值准确，带宽是-6dB带宽定义点。使用方便，但是带宽受限，只有50MHz。2.4.Matlab自定义噪声信号Matlab是信号分析的常用工具软件，使用其噪声（随机信号）的函数以及滤波器函数，非常简单地产生自定义噪声信号。R&S官网上下载matlab程序包（/applications/r-s-matlab-toolkit-for-signal-generators-application-note_56280-15774.html），通过调用程序包中的m文件函数，将自定义噪声信号转换为*.wv文件，或直接上传仪器，从而产生自定义信号。本方法能够按照用户的意愿和需求，产生标准的噪声信号，灵活方便，而且，从带宽和功率平坦度角度，本方法产生方式最优。只需要用户有Matlab，无需精通Matlab编程。3、实现步骤和表现3.1.矢量信号发生器内置噪声选件AWGN3.2.R&SSMW-K3003.3.R&SARBtoolbox+3.4.Matlab自定义噪声信号matlab程序包（/applications/r-s-matlab-toolkit-for-signal-generators-application-note_56280-15774.html）中，调取函数文件rs_generate_wave.m及其它m文件：编写噪声发生器函数FunctionNoiseGen.m代码如下：________________________________________function

[Sta]=NoiseGen(BW,fname,InstrCon,addr)

%BW:BandwidthofnoiseinHz;

%fname:ARBfilename,stringwithoutextention;

%InstrCon:instrumentconnectionornot,1-connected;0-notconnected

%addr:IPaddressofinstrument

%%Generalsetting

BW_CLK_Ratio=0.8;

%Ratioofbandwidth/clock

CLK=BW/BW_CLK_Ratio;

%clock-samplerate

N=2^20;

%numberofpoints

%%Generatewhitenoiseandfiltered

N_sub=wgn(N,1,0,50,1,'complex');

N_White=[N_sub;N_sub;flip(N_sub)];

lpFilt=designfilt('lowpassfir','PassbandFrequency',BW_CLK_Ratio,...

'StopbandFrequency',BW_CLK_Ratio+0.01,'PassbandRipple',0.5,...

'StopbandAttenuation',70,'DesignMethod','equiripple');

IQdata=filter(lpFilt,N_White);

%%IQdatastructforrs_gernerate_wave.m

IQ.I_data=real(IQdata);

IQ.Q_data=imag(IQdata);

IQ.clock=CLK;

IQ.filename

=strcat(fname,'.wv');

%%Savedataandconnectsignalgenerator

if(InstrCon==1)

[status,InstrObj]=rs_connect('visa','ni',addr);

if(status==1)

rs_generate_wave(InstrObj,IQ,1,1);

else

rs_generate_wave(0,IQ,0,1);

end

else

rs_generate_wave(0,IQ,0,1);

end

Sta=1;

return;______