一种信号回放系统波形差异的评定方法

时间：2024-05-04

程翊听陆强行江杨宁

摘要本文介绍了一种信号回放系统波形差异的评定方法，对评价信号回放系统具有一定的参考意义。

【关键词】信号回放系统波形差异数字示波器

随着科学技术的飞速发展，信号采集和回放技术已经是信号处理中非常重要的环节，信号回放系统广泛应用于雷达、通信、遥测遥感、生物医疗、环境检测等领域。通过回放现场采集的真实信号，对系统性能进行研究，节省了大量的实验时间和经费。

但是回放的信号是否与原真实信号一致，缺乏完整的评定方法。目前回放信号的频率、功率都可以通过与原信号比较测量的方法得出结果，但信号波形缺乏一致性的评价方法。

1 模型

波形差异体现的是在时域回放信号的一致性。如果系统性能完善，那么回放信号与原原信号应该都具有相同的形状。反之，如果出现较大差异，则可以判断出此时被测系统己不符合要求。因此必须提出一种波形差异计算方法，以评价回放信号与原原信号的信号一致性。

采用的波形差异计算方法是由IBIS委员会提出的专门针对仿真波形质量验证的方法，对波形的差异的测量结果统一用幅值计算结果体现。要保证仿真数据的准确可靠，最基本的要求就是模型质量必须是准确可靠的，为了对IBIS模型的仿真结果进行验证，必须能够对波形数据进行定量计算，得出波形吻合度的具体数值，因此可用重叠比较法进行模型质量度量的比较，可以实现时域波形的验证，其核心是用以下几个计算公式来代表波形比对结果，即：

foml用于计算波形偏差的最大值，用峰值差异DP表示;fom2用于计算波形最大的相对偏差，用峰值差异指数DPI表示;fom3用于计算波形偏差的累积平均，用均值差异DA表示;fom4用于计算波形相对偏差的累积平均，用均值差异指数DAI表示。峰值差异体现的是波形之间差异的极值点的大小，而均值差异体现的是波形之间整体的差异大小。

2 评价方法

在实际评价过程中可采用以下方法实现波形差异的评估：

第一步骤：如图1所示，信号发生器输出信号后功分为两路，一路由信号回放系统采集存储;另一路作为原信号，进入数字示波器，利用数字示波器采集原信号后由发送给计算机进行存储，同时利用数字示波器的测量功能测量信号波形的电平值及时间长度。

第二步骤：如图2所示，信号回放系统回放存储的信号，数字示波器再次采集该回放信号后由发送给计算机进行存储，定义此时数字示波器存储的为回放信号，同时利用数字示波器的测量功能测量信号波形的电平值及时间长度。

第三步骤：如图3所示，利用下列算法对对原信号和回放信号波形进行分析调整后计算得出差异值。分为以下几个流程：

2.1 电平调整

回放信号和原信号的电平存在一定的差异，所以有必要将二者调整到统一的电平上来，可利用步骤二和步骤三的电平测量结果对两路比对信号的电平调整为一致。

2.2 信号检波

为保证准确度，通常方法难以对其调制信号的包络做出准确分析，须将其信号包络提取出来。

2.3 时间对准

时间对准程序有以下步骤：

（1）使用数字示波器的快帧存储技术选择波形，设置数字示波器触发和延迟时间使原信号单次完整变化的波形全部落入数字示波器的一个存储快帧中，同时利用数字示波器返回的每段快帧时间值定义该段的发生时刻，每段回放信号和原信号的发生时刻差即为它们之间的延时调整值，利用该时刻将回放信号和原信号进行时间上的对齐;