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（可达迦乜）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.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，功率偏差约广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。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。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(rohde-schwarz.com/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1.矢量信号发生器内置噪声选件AWGNQGeneralNoisePower/OutputResultsNoiseOnly50.0000MHzSystemBandwidth50.0000MHzMinNoise/SystemBandwidthRatio2启 •RJBW18kHi«At! 9dB*SWT：tVBW1MHsModeAczo$wg1ACLROF800.0MHz2ReiUSummary

Channel

Txi(Rtf)

YiF京早Bandwidthorfv?fTyreR”Tirxv.浦力VV浦sMii800.0MHZ•27.23dBmD2Mli-25.0MH10.27dBD3Mli2S.0MHz0.30dB3MarkerTobk:二——■一，•0.3XdBm-0.31dBmFtmcHoh3.3.R&SARBtoolbox+。CreateSignal＜射频微波实验室®CreateSignalLevel222 •RBW100kHs•Att 95,SWTttVBW|ModfiAZ0$一4.Matlab自定义噪声信号matlab程序包(https://www.rohde-schwarz.com/applications/r-s-matlab-toolkit-for-signal-generators-application-note_56280-15774.html)中，调取函数文件rs_generate_wave.m及其它m文件:rs^generate-wave.mts.visuahze.mr$_batchjmerp<et<nr5.che«instrumenLetrors.mcs.connectmrs_$m^nd.mts.visuahze.mr$_batchjmerp<et<n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%%GeneralsettingBWCLKRatio=0.8; %Ratioofbandwidth/clockCLK=BW/BW_CLK_Ratio; %clock-samplerateN=220; %numberofpoints%%GeneratewhitenoiseandfilteredN_sub=wgn(N,1,0,50,1,'complex');N_White=[N_sub;N_sub;flip(N_sub)];IpFilt=designfilt(，lowpassfir^,，PassbandFrequency，,BW_CLK_Ratio,・・StopbandFrequency，,BW_CLK_Ratio+0.01,'PassbandRipple，,0.5,・,StopbandAttenuation，,70,'DesignMethod，,,equiripple');IQdata=filter(IpFilt,N_White);%%IQdatastructforrs_gernerate_wave.mIQ.I_data=real(IQdata);IQ.Q_data=imag(IQdata);IQ.clock=CLK;IQ.filename=strcat(fname,5.wv');%%Savedataandconnectsignalgeneratorif(InstrCon==l)[status,InstrObj]=rs_connect('visa',‘ni',addr);if(status==l)rs_generate_wave(InstrObj,IQ,1,1);elsers_generate_wave(0,IQ,0,1);endelsers_generate_wave(0,IQ,0,1);endSta=l;return;运行用户程序：[Sta]=NoiseGen(50e6,JnV,l/TCPIP::192.168.0.10::INSTR');%噪声功率满量程，由信号源输出电平设置决定；%50MHz带宽，arb文件名为nl.wv%IP地址192.168.0.102ResultS<imm.YYor，，，ChannelTx