根據(jù)隨機(jī)信號(hào)理論，對(duì)均勻分布的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行白化處理，可實(shí)現(xiàn)具有良好統(tǒng)計(jì)特性的高斯白噪聲。系統(tǒng)首先采用2個(gè)獨(dú)立的m序列發(fā)生器產(chǎn)生[0，1]區(qū)間上均勻分布的偽隨機(jī)數(shù)，m序列發(fā)生器的硬件結(jié)構(gòu)如圖6所示，其中Co和Cn為對(duì)應(yīng)m序列多項(xiàng)式的系數(shù)，取值為0和1。
然后將產(chǎn)生的一對(duì)偽隨機(jī)數(shù)通過Box_Muller變換可以得到一對(duì)相互獨(dú)立的符合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的偽隨機(jī)數(shù)m和n，正好作為噪聲產(chǎn)生器的同相分量和正交分量。Box_Muller變換公式為：

式中：x，y即為前述2個(gè)互相獨(dú)立的在(0，1)上均勻分布的偽隨機(jī)數(shù)。
由于Box_Muller變換需要用到兩個(gè)非線性函數(shù)和cos 2πy，而非線性運(yùn)算很難在實(shí)際數(shù)字電路系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，故實(shí)際中需要構(gòu)建相應(yīng)查找表實(shí)現(xiàn)非線性運(yùn)算，分別記作sqrt_lut和sincos_lut。設(shè)sqrt_lut和sincos_Iut的輸出量化數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為L(zhǎng)1和L2位，獨(dú)立變量m和n的定點(diǎn)長(zhǎng)度分別為N1和N2位。則當(dāng)采用均勻量化方案時(shí)，sqrt_lut和sincos_lut所需的存儲(chǔ)空間分別為2N1×L1和2N2×L2?？梢钥闯觯绻苯訉?shí)現(xiàn)查找表功能，當(dāng)N1和N2較大時(shí)，對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間是相當(dāng)可觀的。
為了壓縮存儲(chǔ)空間，對(duì)sincos_lut，可以只存儲(chǔ)第一象限的正余弦值。其他象限則通過符號(hào)調(diào)整得到，這樣可以將sincos_lut占用存儲(chǔ)空間減少到原來的1／4。更進(jìn)一步，還可以對(duì)非線性曲線進(jìn)行分段折線近似，在實(shí)際查找表中只存儲(chǔ)各折線段的起始位置及對(duì)應(yīng)斜率。也可以大幅度減少所需查找表的數(shù)量，該策略同樣適用于sqrt_lut查找表。
得到一對(duì)相互獨(dú)立的符合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布變量m和n后，還要對(duì)其進(jìn)行低通濾波，以適應(yīng)對(duì)應(yīng)的信號(hào)帶寬。由于I路與Q路的濾波特性完全相同，為進(jìn)一步節(jié)省資源，可采用一個(gè)支持雙通道操作的濾波器同時(shí)完成I路與Q路的濾波。這可以通過ISE集成開發(fā)環(huán)境中Core Generator中的FIR IP核來方便實(shí)現(xiàn)。濾波器系統(tǒng)可由上位機(jī)根據(jù)所需帶寬，傳遞相應(yīng)系數(shù)給DSP，繼而傳遞給FPGA。
噪聲功率調(diào)整模塊可根據(jù)設(shè)定信噪比的不同，乘以相應(yīng)系數(shù)，對(duì)產(chǎn)生的帶限高斯白噪聲幅度進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)論
本系統(tǒng)基于自主產(chǎn)生的原理，選用DSP和FPGA為核心處理器，通過合理的算法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了可兼容多種雷達(dá)波形的中頻雷達(dá)回波模擬器的設(shè)計(jì)，采用改進(jìn)的基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)字脈沖延時(shí)方法，在達(dá)到8 ns的最小延時(shí)步長(zhǎng)的同時(shí)，降低了對(duì)系統(tǒng)的硬件要求。系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵模塊是數(shù)字噪聲發(fā)生器，其參數(shù)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，極大地提高了噪聲發(fā)生器的靈活性，與其他同類型設(shè)計(jì)相比，具有工作速度快，資源利用率高，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。最后采用DDS、數(shù)字正交上變頻等器件，實(shí)現(xiàn)了精確的復(fù)雜頻率調(diào)制、相位調(diào)制和幅度調(diào)制，保證了系統(tǒng)的靈活性、高兼容性和集成化程度。