程翊聽 陸強 行江 楊寧

摘要 本文介紹了一種信號回放系統(tǒng)波形差異的評定方法，對評價信號回放系統(tǒng)具有一定的參考意義。

【關鍵詞】信號回放系統(tǒng) 波形差異 數(shù)字示波器

隨著科學技術的飛速發(fā)展，信號采集和回放技術已經是信號處理中非常重要的環(huán)節(jié)，信號回放系統(tǒng)廣泛應用于雷達、通信、遙測遙感、生物醫(yī)療、環(huán)境檢測等領域。通過回放現(xiàn)場采集的真實信號，對系統(tǒng)性能進行研究，節(jié)省了大量的實驗時間和經費。

但是回放的信號是否與原真實信號一致，缺乏完整的評定方法。目前回放信號的頻率、功率都可以通過與原信號比較測量的方法得出結果，但信號波形缺乏一致性的評價方法。

1 模型

波形差異體現(xiàn)的是在時域回放信號的一致性。如果系統(tǒng)性能完善，那么回放信號與原原信號應該都具有相同的形狀。反之，如果出現(xiàn)較大差異，則可以判斷出此時被測系統(tǒng)己不符合要求。因此必須提出一種波形差異計算方法，以評價回放信號與原原信號的信號一致性。

采用的波形差異計算方法是由IBIS委員會提出的專門針對仿真波形質量驗證的方法，對波形的差異的測量結果統(tǒng)一用幅值計算結果體現(xiàn)。要保證仿真數(shù)據(jù)的準確可靠，最基本的要求就是模型質量必須是準確可靠的，為了對IBIS模型的仿真結果進行驗證，必須能夠對波形數(shù)據(jù)進行定量計算，得出波形吻合度的具體數(shù)值，因此可用重疊比較法進行模型質量度量的比較，可以實現(xiàn)時域波形的驗證，其核心是用以下幾個計算公式來代表波形比對結果，即：

foml用于計算波形偏差的最大值，用峰值差異DP表示;fom2用于計算波形最大的相對偏差，用峰值差異指數(shù)DPI表示;fom3用于計算波形偏差的累積平均，用均值差異DA表示;fom4用于計算波形相對偏差的累積平均，用均值差異指數(shù)DAI表示。峰值差異體現(xiàn)的是波形之間差異的極值點的大小，而均值差異體現(xiàn)的是波形之間整體的差異大小。

2 評價方法

在實際評價過程中可采用以下方法實現(xiàn)波形差異的評估：

第一步驟：如圖1所示，信號發(fā)生器輸出信號后功分為兩路，一路由信號回放系統(tǒng)采集存儲;另一路作為原信號，進入數(shù)字示波器，利用數(shù)字示波器采集原信號后由發(fā)送給計算機進行存儲，同時利用數(shù)字示波器的測量功能測量信號波形的電平值及時間長度。

第二步驟：如圖2所示，信號回放系統(tǒng)回放存儲的信號，數(shù)字示波器再次采集該回放信號后由發(fā)送給計算機進行存儲，定義此時數(shù)字示波器存儲的為回放信號，同時利用數(shù)字示波器的測量功能測量信號波形的電平值及時間長度。

第三步驟：如圖3所示，利用下列算法對對原信號和回放信號波形進行分析調整后計算得出差異值。分為以下幾個流程：

2.1 電平調整

回放信號和原信號的電平存在一定的差異，所以有必要將二者調整到統(tǒng)一的電平上來，可利用步驟二和步驟三的電平測量結果對兩路比對信號的電平調整為一致。

2.2 信號檢波

為保證準確度，通常方法難以對其調制信號的包絡做出準確分析，須將其信號包絡提取出來。

2.3 時間對準

時間對準程序有以下步驟：

（1）使用數(shù)字示波器的快幀存儲技術選擇波形，設置數(shù)字示波器觸發(fā)和延遲時間使原信號單次完整變化的波形全部落入數(shù)字示波器的一個存儲快幀中，同時利用數(shù)字示波器返回的每段快幀時間值定義該段的發(fā)生時刻，每段回放信號和原信號的發(fā)生時刻差即為它們之間的延時調整值，利用該時刻將回放信號和原信號進行時間上的對齊;

（2）通過的時間長度測量結果對信號時間進行拉伸或壓縮，保證兩路比對信號的波形時間長度相同，將未同時采集的信號進行舍棄

（3）利用每段快幀的發(fā)生時刻對各段波形進行定位，將這些段的波形進行連接。

2.4 波形差異的計算

通過上述過程可將回放信號和原信號進行電平及時間上的對齊，回放信號和原信號的差值即為波形差異值。對于波形的差異采用以下兩個參數(shù)來衡量，分別為峰值差異指數(shù)DPI、均值差異指數(shù)DAI。它們分別由峰值差異DP、均值差異DA計算得出。

3 結束語

在某些情況下可能沒有正確確定延時的變化，這樣由于錯誤的延時估計導致大的計算誤差?？梢酝ㄟ^將信號進行波形擬合，計算新的延時估計值，對每個錯誤段重新定位。然后重新計算波形差異。

參考文獻

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