噪聲產(chǎn)生器的MATLAB實(shí)現(xiàn)及性能分析

1、目錄1 引言61.1研究課題的意義61.2 噪聲產(chǎn)生器的研究現(xiàn)狀71.3 選題的研究內(nèi)容71.4 MATLAB 仿真軟件介紹82 基本原理92.1 高斯白噪聲和帶限白噪聲92.2 m序列103 系統(tǒng)設(shè)計(jì)123.1 模型建立及主要模塊設(shè)計(jì)123.2 主要模塊設(shè)計(jì)133.3仿真結(jié)果及分析183.4不同噪聲產(chǎn)生器波形比較204 遇到問題及解決辦法215 結(jié)束語23參考文獻(xiàn)24噪聲產(chǎn)生器的MATLAB實(shí)現(xiàn)及性能分析噪聲帶寬為1.5MHz摘要 在分析通信系統(tǒng)的抗噪聲性能時(shí),常用高斯白噪聲作為通信信道中的噪聲模型，由它給出具有所要求的統(tǒng)計(jì)特性，并且可以隨意控制其強(qiáng)度，以便得到不同信噪比條件下的系統(tǒng)性能。因

2、為在通信系統(tǒng)中常見的熱噪聲近似為白噪聲，且熱噪聲的取值恰好服從高斯分布。實(shí)際信道或?yàn)V波器的帶寬存在一定限制，白噪聲通過后，其結(jié)果為帶限噪聲，若其譜密度在通帶范圍內(nèi)仍具有白色特性，則稱其為帶限白噪聲。本課程設(shè)計(jì)的目的主要是仿真噪聲產(chǎn)生器。利用Matlab中Simulink模塊的m序列模擬高斯白噪聲，調(diào)制頻率搬移到10MHz后，送入一帶寬為1.5MHz的帶通濾波器，得到帶寬為1.5MHz的帶限白噪聲，示波器上觀察該噪聲波形，并觀察其頻譜，與同組同學(xué)比較各種不同帶寬噪聲的波形和性能。通過仿真結(jié)果表明，通過Simulink中m序列產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列有很好的噪聲特性。關(guān)鍵詞 噪聲產(chǎn)生器；帶限白噪聲；mat

3、lab/Simulink；m序列1 引言噪聲并不如我們平日所認(rèn)為的那樣是無用的有害的，比如白噪聲并非“噪音”, 這是一個(gè)良好的信號(hào)頻率，就像聽到一個(gè)溫柔的聲音,類似風(fēng)吹過通過樹木、瀑布、廣播或靜態(tài)海洋草地。白噪聲可構(gòu)成整個(gè)光譜頻率,人類的耳朵可以聽到。生活中到處充滿了聲音和噪聲干擾,如轎車鳴喇叭、狗叫聲、鄰居吵架、警報(bào)器報(bào)警聲等。帶限白噪聲是一種通頻帶噪聲信號(hào)，是一種在現(xiàn)實(shí)通信系統(tǒng)中普遍存在的噪聲信號(hào)。為了對(duì)通信系統(tǒng)的性能進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)試和分析，技術(shù)人員需要一種能夠在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬真實(shí)通信環(huán)境的裝置。噪聲發(fā)生器正是應(yīng)此而生，而噪聲發(fā)生器在國外早有商品問世，本文擬介紹用matlab的m

4、序列模擬帶限白噪聲發(fā)生器。1.1研究課題的意義隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,科技的不斷發(fā)展,人們對(duì)通信的需求日益增強(qiáng),對(duì)通信質(zhì)量的要求也越來越高。人們理想的目標(biāo)是任何時(shí)候、任何地方、與任何人都能傳輸任何信息。信息在信道中傳輸?shù)奶匦允茄芯咳魏瓮ㄐ畔到y(tǒng)首先要遇到的問題，傳輸特性如何直接關(guān)系到通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，因此，我們事先需建立通信系統(tǒng)仿真模型研究系統(tǒng)首先要解決的問題。通信系統(tǒng)仿真模型可以通過改變系統(tǒng)信道參數(shù)來模擬多種典型通信環(huán)境。這樣就可以隨時(shí)進(jìn)行多次重復(fù)試驗(yàn)，進(jìn)而了解一種通信設(shè)備或通信手段的優(yōu)缺點(diǎn)。利用通信系統(tǒng)模擬器測(cè)試通信設(shè)備，可以縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)費(fèi)用，有利于新體制、新技術(shù)的產(chǎn)生。在信道中噪

5、聲是永遠(yuǎn)存在的，它不會(huì)隨著信號(hào)的消失而消失。在通信系統(tǒng)模擬仿真時(shí)，通常人為地加入噪聲，以檢測(cè)系統(tǒng)的性能。所以設(shè)計(jì)一個(gè)噪聲產(chǎn)生器對(duì)于通信系統(tǒng)的研究十分重要。在不同信道條件下的性能，或在同一信道條件下，比較不同通信設(shè)備或通信手段的優(yōu)缺點(diǎn)測(cè)量通信系統(tǒng)的性能時(shí)，常常要使用噪聲產(chǎn)生器，由它給出具有所要求的統(tǒng)計(jì)特性和頻率特性的噪聲。使用噪聲二極管這類噪聲源做成的噪聲產(chǎn)生器,在測(cè)量數(shù)字通信系統(tǒng)的性能時(shí)不很適用。因?yàn)樗谝欢斡^察時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，不一定和同樣長的另一段觀察時(shí)間內(nèi)的統(tǒng)計(jì)特性相同。在一段較長的觀察時(shí)間中，它的統(tǒng)計(jì)特性可能是服從高斯分布的，但在較短的一段觀察時(shí)間中，其統(tǒng)計(jì)特性一般是不知道的

6、。結(jié)果測(cè)量到的誤碼率常常很難重復(fù)得到。m序列產(chǎn)生的高斯白噪聲則能克服噪聲二極管的不足。在課題研究的時(shí)候，不僅可以讓我們對(duì)通信系統(tǒng)的新的理解，對(duì)本專業(yè)有更深的認(rèn)識(shí)，更加熟練地掌握matlab的運(yùn)用，還能培養(yǎng)我們的獨(dú)立思考能力，動(dòng)手操作能力，開拓思維。1.2 噪聲產(chǎn)生器的研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)外市場(chǎng)上，高斯噪聲產(chǎn)生器的種類十分繁多，其性能十分強(qiáng)大，基本都是FPGA或DSP作為核心器件。例如UFX7000系列高斯白噪聲發(fā)生器，它是一款可編程多用途噪聲發(fā)生器，頻率覆蓋高達(dá)40GHz，能輸出高質(zhì)量的白噪聲信號(hào)，而且能顯示狀態(tài)數(shù)據(jù)于LCD顯示屏，可選配有較準(zhǔn)噪聲帶寬的內(nèi)置濾波器，前面面板或GPIB遠(yuǎn)程控制均可。

7、又如NC6000/8000系列加性高斯白噪聲，其頻率覆蓋范圍廣，在10Hz-18GHz之間，通過衰減器調(diào)變可改變白噪聲頻率輸出，最重要的價(jià)格便宜性價(jià)比高。這些高斯噪聲發(fā)生器均可應(yīng)用于通信系統(tǒng)仿真中，從而通信設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，避免在實(shí)際通信系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試帶來的麻煩。而在Matlab的Simulink模塊中也有高斯噪聲產(chǎn)生器，可以用于通信系統(tǒng)的模擬仿真。1.3 選題的研究內(nèi)容高斯白噪聲對(duì)于通信系統(tǒng)的性能測(cè)試十分重要。本文主要是仿真噪聲產(chǎn)生器。利用m序列模擬高斯白噪聲，調(diào)制頻率搬移到10MHz后，送入一帶寬為1.5MHz的帶通濾波器，得到帶寬為1.5MHz的帶限白噪聲，示波器上觀察該噪聲波形，并觀察

8、其頻譜，并比較各種不同噪聲產(chǎn)生器的到的不同帶寬的噪聲的波形。本文主要圍繞噪聲產(chǎn)生器的建立與仿真展開研究，主要研究以下幾個(gè)方面：1)分析m序列的特點(diǎn)及其與高斯白噪聲的聯(lián)系，如何利用m序列得到帶限白噪聲，中間需要經(jīng)過什么轉(zhuǎn)換；2)在Simulink平臺(tái)上建造噪聲產(chǎn)生器模型并仿真；3)分析仿真結(jié)果并與同組同學(xué)進(jìn)行比較，總結(jié)結(jié)論。1.4 MATLAB 仿真軟件介紹MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（MatrixLaboratory）的簡稱。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能。 MATLAB和Mathematical、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。M

9、ATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。MATLAB的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱擴(kuò)展了 MATLAB環(huán)境，可以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。MATLAB被稱為第四代計(jì)算機(jī)語言，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來。MATLAB的最突出的特點(diǎn)就是簡潔。MATLAB用更直觀的、符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了C和FORTRAN語言的冗

10、長代碼。MATLAB給用戶帶來的是最直觀、最簡潔的程序開發(fā)環(huán)境。SIMULINK是MATLAB軟件下的一個(gè)附加組件，是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的MATLAB軟件包。支持連續(xù)、離散以及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，同時(shí)它也支持具有不同部分擁有不同采樣率的多種采樣速率的仿真系統(tǒng)。提供了豐富的仿真模塊。其主要功能是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、方針與分析，可以預(yù)先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，按仿真的最佳效果來調(diào)試及整定控制系統(tǒng)的參數(shù)。SIMULINK仿真與分析的主要步驟按先后順序?yàn)椋簭哪K庫中選擇所需要的基本功能模塊，建立結(jié)構(gòu)圖模型，設(shè)置仿真參數(shù)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真并觀看輸出結(jié)果，針對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行分析和比較。SI

11、MULINK模塊庫提供了豐富的描述系統(tǒng)特性的典型環(huán)節(jié)，有信號(hào)源模塊庫(Source)，接收模塊庫（Sinks），連續(xù)系統(tǒng)模塊庫（Continuous），離散系統(tǒng)模塊庫（Discrete），非連續(xù)系統(tǒng)模塊庫（Signal Routing），信號(hào)屬性模塊庫（Signal Attributes），數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊庫（Math Operations），邏輯和位操作庫（Logic and Bit Operations）等等，此外還有一些特定學(xué)科仿真的工具箱。2 基本原理2.1 高斯白噪聲和帶限白噪聲所謂高斯白噪聲中的高斯是指概率分布是正態(tài)分布函數(shù)，而白噪聲是指它的二階矩不相關(guān)，一階矩為常數(shù)，是指先后信號(hào)在時(shí)

12、間上的相關(guān)性。高斯白噪聲通常是指一個(gè)均值為零、功率譜密度為非零常數(shù)的平穩(wěn)隨機(jī)過程。它在任意兩個(gè)不同時(shí)刻上的隨機(jī)變量之間，不僅是互不相關(guān)的，而且還是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。高斯白噪聲一維概率密度函數(shù)見公式（2.1） （2.1）功率譜密度函數(shù)見公式（2.2） (W/Hz) (2.2)自相關(guān)函數(shù)見公式（2.3） (2.3)其中是的傅里葉變換。帶限白噪聲分為低通白噪聲和帶通白噪聲，如果高斯白噪聲通過理想矩形的帶通濾波器后，得到的是帶通白噪聲，用n(t)表示。設(shè)理想帶通濾波器的差傳輸特性為 （2.4） 則其輸出噪聲的功率譜密度為 （2.5） 2.2 m序列m序列是最長線性反饋移位寄存器序列的簡稱，它是由帶線性反饋的

13、移位寄存器產(chǎn)生的周期最長的序列。一般來說，一個(gè)m序列可能產(chǎn)生的最長周期等于(2n-1)。其一般原理方框圖如圖3-1所示，圖中各級(jí)移存器的狀態(tài)用ai表示，ai=0或1，i=0，1，2，n-1。反饋線的連接狀態(tài)用ci表示，ci=1表示此線接通(參加反饋)；ci=0表示此線斷開。圖2-1線性反饋移位寄存器原理方框圖m序列的特征多項(xiàng)式為 (2.6)m序列擁有很好的偽隨機(jī)性，具體為：l)良好的均衡性。在每一個(gè)周期內(nèi)，“l(fā)”和“0”出現(xiàn)的次數(shù)基本相等，準(zhǔn)確地說“1”的個(gè)數(shù)比“0”的個(gè)數(shù)多一個(gè)。2)滿足游程特性。 長度為k的游程所占的比例=, (2.7)3)移位相加特性。一個(gè)m序列Mp與其經(jīng)過任意次延遲移位

14、產(chǎn)生的另一個(gè)不同序列Mr模二相加，得到的仍是Mp的某次延遲移位序列Ms，即 （2.8）4)具有類似白噪聲的自相關(guān)函數(shù)雙值自相關(guān)函數(shù)，即歸一化自相關(guān)函數(shù)為： (2.9)若把m序列當(dāng)作周期性連續(xù)函數(shù)求其自相關(guān)函數(shù) (2.10) 其歸一化后的自相關(guān)函數(shù)如圖2-2所示。-m0-3 -2 -11 2 3R(j)1m1/m歸一化自相關(guān)函數(shù)圖2-2 m序列的自相關(guān)函5)偽噪聲特性。由于m序列的均衡性、游程分布和自相關(guān)特性與隨機(jī)序列的基本特性質(zhì)極為相似，所以通常將m序列稱為偽噪聲（PN）序列。m序列的功率譜密度的包絡(luò)是，設(shè)m序列的碼元寬度為T1，則大約在0至Hz的頻率范圍內(nèi)，可以認(rèn)為它具有均勻的功率譜密度。所

15、以可以用m序列的這一部分頻譜可以作為噪聲產(chǎn)生器的噪聲輸出。3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 模型建立及主要模塊設(shè)計(jì)噪聲產(chǎn)生器模擬系統(tǒng)在Simulink平臺(tái)的總模型架構(gòu)如圖3-1所示，其中包括最核心的部分：m序列產(chǎn)生系統(tǒng)。圖3-1 噪聲產(chǎn)生器的總模塊架構(gòu)該仿真圖的m序列用的是5級(jí)線形反饋移存器，根據(jù)其特征多項(xiàng)式 (3.1)可以畫出其框圖如圖3-2，并設(shè)其初始狀態(tài)為(a4，a3，a2，a1，a0)=（1，0，0，0，0）。圖3-2 m序列產(chǎn)生器框圖3.2 主要模塊設(shè)計(jì)為了得到帶寬B為1.5MHz的帶限白噪聲，則根據(jù)公式(3.2)可以算得m序列的碼元寬度T1=，則延遲單元模塊(見圖3-3)的抽樣時(shí)間，具體設(shè)置參見

16、表3-1。圖3-3 延遲單元模塊及參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)框表3-1 延遲單元參數(shù)設(shè)定NameInitial ConditionInput ProcessingSample TimeCode Gen State Storage ClassUnit Delay1Inherited0.0000003AutoUnit Delay1 0Inherited0.0000003AutoUnit Delay2 0Inherited0.0000003AutoUnit Delay3 0Inherited0.0000003AutoUnit Delay4 0Inherited0.00000

17、03Auto異或運(yùn)算模塊在這里作模2判決，移存器每移動(dòng)一位時(shí)，便將a3與a0進(jìn)行一次模2運(yùn)算，作為a4的輸入。它的模塊圖與參數(shù)設(shè)置見圖3-4和表3-2所示。圖 3-4模2單元模塊及參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)框表 3-2 模2單元參數(shù)設(shè)置NameOperatorInputsIcon ShapeAll Ports Same DTOut Data Type StrLogical OperatorXOR2rectangularoffbooleanm 序列產(chǎn)生的隨機(jī)序列，具有偽噪聲特性，將其加載到載波上進(jìn)行調(diào)制，可以得到高斯白噪聲。其中Sine Wave模塊(見圖3-5)參數(shù)設(shè)置如表3-3。根據(jù)設(shè)置有，載波的公式為

18、(3.3)其中載波的頻率是根據(jù)要將m序列的頻率搬移到10MHz上，由此可設(shè)定載波的模塊中的頻率為。因?yàn)橄到y(tǒng)默認(rèn)的是正弦函數(shù)，設(shè)置初始相位為0時(shí)，便可得到如式（3.3）所示的載波。圖3-5 載波模塊及參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)表3-3載波參數(shù)設(shè)置NameSine TypeTime SourceAmplitudeBiasFrequencyPhaseSamplesOffsetSample TimeVector Params 1DSine WaveTime basedUse simulation time1020000000*pi0000off乘法器模塊（見圖3-6）將m序列與載波相乘，將m序列的頻率搬移到10MH

19、z上。乘法器的參數(shù)設(shè)置如表3-4。圖3-6乘法器模塊及參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)表3-4 乘法器參數(shù)設(shè)置NameInputsMultiplicationCollapse ModeCollapse DimInput Same DTOut Data Type StrLock ScaleRnd MethSaturate On Integer OverflowProduct2Element-wise(.*)All dimensions1offdoubleoffFlooroff帶通濾波器模塊(見圖3-7)主要是自己根據(jù)所需要產(chǎn)生的信號(hào)帶寬設(shè)定低邊帶頻率和高邊帶頻率。利用m序列模擬高斯白噪聲，并調(diào)制其頻率f到10MHz

20、后，因?yàn)橐玫綆払為1.5MHz的帶限白噪聲，則根據(jù)便可以計(jì)算出和，帶通濾波器的具體參數(shù)設(shè)置見表3-5。這里選擇的是8階的巴特沃茲帶通濾波器，這種濾波器具有幅度響應(yīng)在通帶和阻帶都是平坦的性質(zhì)特征。圖3-7 帶通濾波器模塊及參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)表3-5 帶通濾波器參數(shù)設(shè)置NameMethodFilttypeNWloWhiAnalog Filter DesignButterworthBandpass818500000*pi21500000*pi頻譜儀可以直接觀察通過帶通濾波器后的帶限白噪聲的時(shí)域波形和頻譜圖，不過在其之前一般需要接一個(gè)零階采樣和保持電路，它的作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。零階采樣和保持

21、模塊的采樣時(shí)間應(yīng)根據(jù)公式（3.4）來設(shè)定，為帶通濾波器的高通邊帶頻率。零階保持模塊圖見圖3-8，具體參數(shù)設(shè)置見表3-6。圖3-8 零階保持模塊及參數(shù)選項(xiàng)表3-6 零階保持模塊的參數(shù)設(shè)置NameSample TimeZero-Order Hold10.0000000465頻譜儀的采樣時(shí)間設(shè)為-1，表示和前面的零階采樣保持模塊的采樣時(shí)間保持一致，其他的參數(shù)項(xiàng)均采用默認(rèn)設(shè)置。頻譜儀模塊見圖3-9，其具體參數(shù)設(shè)置見表3-7。圖3-9 頻譜儀及其參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)表3-7 頻譜儀參數(shù)設(shè)置NameNptsFftptsHow OftenSample TPower Spectral Density12851264-

22、13.3仿真結(jié)果及分析 m 序列的碼元寬度為T1，則大約在0至Hz的頻率范圍內(nèi)，可以認(rèn)為它具有均勻的功率譜密度。我們也可以以逆向思維的方法，根據(jù)要產(chǎn)生得到的帶限白噪聲的帶寬推出m序列的碼元寬度，從而利用m序列生成我們所需要的噪聲。設(shè)該5級(jí)m序列的初始值為10000，其周期為31。根據(jù)其系統(tǒng)圖可以算出輸出的周期序列為0000101011101100011111001101001。用Matlab的Simulink模塊對(duì)m序列進(jìn)行仿真得到的波形圖如圖3-10所示，示波器觀察的是s內(nèi)的m序列的波形。從圖3-10可以看出，該序列的二進(jìn)制碼形和示波器的波形顯示完全一致，表明該模型的仿真結(jié)果是正確的。圖3-

23、10 m序列仿真波形圖噪聲產(chǎn)生器產(chǎn)生的帶限白噪聲是一串服從隨機(jī)分布的白噪聲。噪聲產(chǎn)生器經(jīng)過Simulink仿真，通過頻譜儀得到的時(shí)域波形和頻譜圖如圖3-11所示。從圖3-11可以看出，帶限白噪聲的功率譜密度主瓣的中心頻率約為Hz，橫坐標(biāo)取值范圍為，根據(jù)數(shù)字信號(hào)頻譜換算原理，得角頻率計(jì)算公式(3.5) (rad/s) (3.5)式中=21.5MHz可以算出角頻率MHz，與10MHz比，因?yàn)榇嬖谧x圖3-11 帶限白噪聲時(shí)域波形與功率譜密度數(shù)等的誤差，誤差不是很大，在誤差范圍內(nèi)。頻譜儀中頻譜密度帶寬B1=0.44rads/sec，再根據(jù)公式（3.6）可以求得 (Hz) (3.6)實(shí)際功率譜B=1.5

24、1MHz，與所要求產(chǎn)生的帶寬為1.5MHz的噪聲的帶寬相差不是很大，也在誤差的允許范圍內(nèi)。所以此也仿真正確。下面通過圖3-12可以將m序列與帶限白噪聲的時(shí)域波形進(jìn)行對(duì)比，圖3-12從上到下依次是m序列波形、m序列加載到載波后的波形、帶限白噪聲時(shí)域波形和經(jīng)過零階保持后的帶限白噪聲波形。從圖3-12可以看出，m序列對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制后，使載波具有了m序列的性質(zhì)，得到了一個(gè)高頻率的高斯白噪聲，再經(jīng)過一個(gè)帶寬為1.5MHz的帶通濾波器后，便得到了如圖3-12所示的帶限白噪聲。對(duì)比可以得出，信號(hào)在傳輸過程中會(huì)發(fā)生一定的延時(shí)，帶限白噪聲也是一個(gè)隨機(jī)過程個(gè)零階抽樣保持將連續(xù)的帶限白噪聲轉(zhuǎn)換為了離散的數(shù)字信號(hào)。圖

25、3-12 m序列波形與帶限白噪聲噪聲波形3.4不同噪聲產(chǎn)生器波形比較不同的m序列通過，通過不同帶寬的帶通濾波器可以得到帶寬不同的帶限白噪聲。下面采用四組不同的噪聲產(chǎn)生器的得到的功率譜密度圖進(jìn)行比較，如圖3-13所示，根(a) (b)(c) (d)圖3-13 不同噪聲產(chǎn)生器噪聲比較據(jù)公式（3.5）和公式（3.6）可以算出，圖3-13四個(gè)噪聲產(chǎn)生器的角頻率及帶寬如表3-8所示。表3-8 4種不同噪聲產(chǎn)生器的帶寬比較噪聲產(chǎn)生器頻率f帶寬Ba17.121.70b10.091.51c12.031.22d15.080.99根據(jù)表3-8可知，我們可以利用噪聲產(chǎn)生器，改變模塊參數(shù)設(shè)置，從而得到不同頻率和帶寬的

26、帶限白噪聲。比較圖3-13(a)、（b）、(c)和（d）還可以看出，不同頻率的帶限白噪聲的時(shí)域波形，頻率越高波形越密集；不同帶寬，在相同的時(shí)間范圍內(nèi)，帶寬越大，能觀察到的帶限白噪聲的波形范圍越大。不同頻率和不同帶寬的帶限白噪聲的功率譜密度對(duì)應(yīng)的主瓣的中心頻率不同。4 遇到問題及解決辦法剛拿到這個(gè)課題的時(shí)候是一頭霧水，加云里霧里的，完全不知道如何入手。后來慢慢的自己看書，總算勉強(qiáng)的拼湊出了個(gè)簡單的模型。但模塊的具體參數(shù)不知道怎么設(shè)置，因此在運(yùn)行過程中，一直報(bào)錯(cuò)。全英文的軟件，更加加大了軟件的操作難度，所以在參數(shù)的設(shè)置過程中，只得一遍又一遍地去查單詞的意思，再一個(gè)一個(gè)參數(shù)地試著改變，觀察其效果。剛

27、開始仿真時(shí)將頻譜儀的時(shí)間設(shè)為-1的，系統(tǒng)總是報(bào)錯(cuò)，并彈出如圖4-1所示的錯(cuò)誤提示。起始，一直不知道是什么原因，因?yàn)榍懊娴哪K設(shè)置的參數(shù)都是正確的，其他同學(xué)頻譜儀的時(shí)間設(shè)置成-1卻可以運(yùn)行。后來沒有辦法，只能把頻譜儀的時(shí)間改為與它前面的零階抽樣保持模塊的抽樣時(shí)間一樣，才能運(yùn)行，最后終于運(yùn)行正確了。上課的時(shí)候，因?yàn)樽约弘娔X的Matlab版本太高了，到機(jī)房去做的時(shí)候又打不開，只好重建一個(gè)模型，設(shè)置好其他模塊的參數(shù)后，將頻譜儀的抽樣時(shí)間設(shè)為了-1試了一下，運(yùn)行的結(jié)果是正確的。所以，估計(jì)是我自己電腦Matlab的版本問題，在某些參數(shù)設(shè)置圖4-1 錯(cuò)誤提示時(shí)，會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。還有因?yàn)橐婚_始的時(shí)候因?yàn)榱汶A采樣保持模塊的采樣時(shí)間設(shè)置不合理，我把它設(shè)為了，結(jié)果得到的帶限白噪聲的時(shí)域波形和頻譜圖與理論值相差很大，其波形圖如圖4-2(a)所示。后來，在同學(xué)的幫助下，將零階抽楊保持模塊的采樣時(shí)間按照公式(3.4)算出它的采樣時(shí)間為0.0000000465，改正過后終于得到了了與理論值比較接近的功率譜密度波形圖，如圖4-2(b)。(a) (b)圖4-2錯(cuò)誤的頻譜圖5 結(jié)束語本次課程設(shè)計(jì)中，通過Matlab的Simulink仿真平臺(tái)，建立了一個(gè)噪聲產(chǎn)生器的仿真模型。模型的總體思想是利用m序列的偽噪聲特性產(chǎn)生偽隨機(jī)序列，將偽隨機(jī)序列搬到