CN103019299B - 一种基于太空总线的波形产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于太空总线的波形产生装置，包括：滤波器(1)、程控衰减器(2)、放大器(3)、数模转换器(4)、存储器(5)以及FPGA可编程逻辑控制器(6)。装置工作时，接收外部设备通过太空总线下发的基带波形数据、波形的起始地址和终止地址、产生波形的各种时序信号以及衰减量，缓存后依据预设时序关系将基带波形数据依次通过数模转换器(4)、放大器(3)、程控衰减器(2)、滤波器(1)，生成基带模拟信号向外输出。本发明具有在线波形下载能力，装置体积小、重量轻、可靠性高、灵活性强，广泛地适用于基于太空总线的星载探测设备中，并同样可以作为基于太空总线的工控系统波形产生前端使用，具有非常高的实用价值。

Description

一种基于太空总线的波形产生装置

技术领域

本发明涉及一种波形产生装置，特别是一种基于太空总线的波形产生装置。

背景技术

波形产生装置是星载探测系统中重要组成部分，用于为系统提供连续波、线形调频等基带波形，保证系统的发射波形满足探测精度的要求。

目前的波形产生装置，包括：数模转换器、放大器、程控衰减器、滤波器、FPGA可编程逻辑控制器、存储器。装置通常采用CAN总线或1553B总线与主控设备进行信息交换。由于CAN总线、1553B总线传输速率很低(通常为1Mbps)，在线下载波形数据的时间过长，因此波形产生装置通常将波形数据存储于存储器中。但是由于存储器容量的限制，存储的波形数量有限，导致了波形产生装置波形可选择性较低，并且丧失了灵活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于太空总线的波形产生装置，解决目前星载探测系统的波形产生装置无法快速下载波形数据、灵活性差的问题。

一种基于太空总线的波形产生装置，包括：滤波器、程控衰减器、放大器、数模转换器、存储器，还包括：FPGA可编程逻辑控制器；其中，FPGA可编程逻辑控制器，包括：存储器控制模块、数模转换器控制模块、输出控制模块、太空总线接口模块。

FPGA可编程逻辑控制器的I/O端与太空总线双向连接；FPGA可编程逻辑控制器的I/O端与存储器双向连接，FPGA可编程逻辑控制器的I/O控制输出端与程控衰减器的控制输入端连接；FPGA可编程逻辑控制器的I/O数据输出端与数模转换器的数据输入端连接；数模转换器的输出端与放大器的输入端连接；放大器的输出端与程控衰减器的输入端连接；程控衰减器的输出端与滤波器的波形输入端连接，滤波器的输出端为波形产生装置的输出端。

在FPGA可编程逻辑控制器中，存储器控制模块用于控制存储器完成下载波形的缓存工作，并接收太空总线下发的控制信息，将控制信息对应的波形数据依照时序发送给数模转换器控制模块；数模转换器控制模块用于完成数模转换器的配置工作，并将波形数据发送给数模转换器；输出控制模块用于配置程控衰减器的衰减量；太空总线接口模块用于与外部的太空总线连接，实现协议转换。

基于太空总线的波形产生装置工作时，FPGA可编程逻辑控制器的太空总线接口模块上电后，与太空总线进行互连，当完成正常互连后，太空总线接口模块接收基带波形数据、波形的起始地址和终止地址，产生波形的各种时序信号以及衰减量，并周期性地回送故障监测数据。太空总线接口模块一方面将波形数据、波形的起始地址和终止地址以及产生波形的各种时序信号发送给存储器控制模块进行缓存；另一方面解析衰减器的衰减量，并将衰减量通过输出控制模块发送给程控衰减器。当完成波形数据的传输后，数模转换器控制模块通过存储器控制模块读取缓存的波形数据，即在波形触发到来时依据波形起始地址、终止地址的控制信号，将缓存在存储器中的波形数据读取出来，转换为数模转换器所需的I路数据和Q路数据，发送给数模转换器。I、Q两路数字信号经数模转换器转换为对应的幅度为阶梯状的模拟信号。阶梯状的模拟信号再依次通过放大器进行功率放大，通过程控衰减器进行输出功率控制，再通过滤波器变为连续波后，生成最终的基带模拟信号向外输出。

本发明可以用于完成星载探测系统的波形产生任务，将基带波形数据通过太空总线传送至设备缓存中，然后按照预设时序输出，广泛地适用于基于太空总线的星载探测设备中，并同样可以作为基于太空总线的工控系统波形产生前端使用。

附图说明

图1 一种基于太空总线的波形产生装置的结构示意图；

图2 一种基于太空总线的波形产生装置的FPGA可编程逻辑控制器示意图。

1.滤波器 2.程控衰减器 3.放大器 4.数模转换器 5.存储器 6.FPGA可编程逻辑控制器7.存储器控制模块 8.数模转换器控制模块 9.输出控制模块 10.太空总线接口模块

具体实施方式

一种基于太空总线的波形产生装置，包括：滤波器1、程控衰减器2、放大器3、数模转换器4、存储器5，还包括：FPGA可编程逻辑控制器6；其中，FPGA可编程逻辑控制器6，包括：存储器控制模块7、数模转换器控制模块8、输出控制模块9、太空总线接口模块10。

FPGA可编程逻辑控制器6的I/O端与太空总线双向连接；FPGA可编程逻辑控制器6的I/O端与存储器5双向连接，FPGA可编程逻辑控制器6的I/O控制输出端与程控衰减器2的控制输入端连接；FPGA可编程逻辑控制器6的I/O数据输出端与数模转换器4的数据输入端连接；数模转换器4的输出端与放大器3的输入端连接；放大器3的输出端与程控衰减器2的输入端连接；程控衰减器2的输出端与滤波器1的波形输入端连接，滤波器1的输出端为波形产生装置的输出端。

在FPGA可编程逻辑控制器6中，存储器控制模块7用于控制存储器5完成下载波形的缓存工作，并接收太空总线下发的控制信息，将控制信息对应的波形数据依照时序发送给数模转换器控制模块8；数模转换器控制模块8用于完成数模转换器4的配置工作，并将波形数据发送给数模转换器4；输出控制模块9用于配置程控衰减器2的衰减量；太空总线接口模块10用于与外部的太空总线连接，实现协议转换。

基于太空总线的波形产生装置工作时，FPGA可编程逻辑控制器6的太空总线接口模块10上电后，与太空总线进行互连，当完成正常互连后，太空总线接口模块10接收基带波形数据、波形的起始地址和终止地址，产生波形的各种时序信号以及衰减量，并周期性地回送故障监测数据。太空总线接口模块10一方面将波形数据、波形的起始地址和终止地址以及产生波形的各种时序信号发送给存储器控制模块7进行缓存；另一方面解析衰减器的衰减量，并将衰减量通过输出控制模块9发送给程控衰减器2。当完成波形数据的传输后，数模转换器控制模块8通过存储器控制模块7读取缓存的波形数据，即在波形触发到来时依据波形起始地址、终止地址的控制信号，将缓存在存储器5中的波形数据读取出来，转换为数模转换器4所需的I路数据和Q路数据，发送给数模转换器4。I、Q两路数字信号经数模转换器4转换为对应的幅度为阶梯状的模拟信号。阶梯状的模拟信号再依次通过放大器3进行功率放大，通过程控衰减器2进行输出功率控制，再通过滤波器1变为连续波后，生成最终的基带模拟信号向外输出。

Claims (1)

1.一种基于太空总线的波形产生装置，包括：滤波器(1)、程控衰减器(2)、放大器(3)、数模转换器(4)、存储器(5)，其特征在于还包括：FPGA可编程逻辑控制器(6)；其中，FPGA可编程逻辑控制器(6)，包括：存储器控制模块(7)、数模转换器控制模块(8)、输出控制模块(9)、太空总线接口模块(10)；

FPGA可编程逻辑控制器(6)的I/O端与太空总线双向连接；FPGA可编程逻辑控制器(6)的I/O端与存储器(5)双向连接，FPGA可编程逻辑控制器(6)的I/O控制输出端与程控衰减器(2)的控制输入端连接；FPGA可编程逻辑控制器(6)的I/O数据输出端与数模转换器(4)的数据输入端连接；数模转换器(4)的输出端与放大器(3)的输入端连接；放大器(3)的输出端与程控衰减器(2)的输入端连接；程控衰减器(2)的输出端与滤波器(1)的波形输入端连接，滤波器(1)的输出端为波形产生装置的输出端；

在FPGA可编程逻辑控制器(6)中，存储器控制模块(7)用于控制存储器(5)完成下载波形的缓存工作，并接收太空总线下发的控制信息，将控制信息对应的波形数据依照时序发送给数模转换器控制模块(8)；数模转换器控制模块(8)用于完成数模转换器(4)的配置工作，并将波形数据发送给数模转换器(4)；输出控制模块(9)用于配置程控衰减器(2)的衰减量；太空总线接口模块(10)用于与外部的太空总线连接，实现协议转换；

基于太空总线的波形产生装置工作时，FPGA可编程逻辑控制器(6)的太空总线接口模块(10)上电后，与太空总线进行互连，当完成正常互连后，太空总线接口模块(10)接收基带波形数据、波形的起始地址和终止地址，产生波形的各种时序信号以及衰减量，并周期性地回送故障监测数据；太空总线接口模块(10)一方面将波形数据、波形的起始地址和终止地址以及产生波形的各种时序信号发送给存储器控制模块(7)进行缓存；另一方面解析衰减器的衰减量，并将衰减量通过输出控制模块(9)发送给程控衰减器(2)；当完成波形数据的传输后，数模转换器控制模块(8)通过存储器控制模块(7)读取缓存的波形数据，即在波形触发到来时依据波形起始地址、终止地址的控制信号，将缓存在存储器(5)中的波形数据读取出来，转换为数模转换器(4)所需的I路数据和Q路数据，发送给数模转换器(4)；I、Q两路数字信号经数模转换器(4)转换为对应的幅度为阶梯状的模拟信号；阶梯状的模拟信号再依次通过放大器(3)进行功率放大，通过程控衰减器(2)进行输出功率控制，再通过滤波器(1)变为连续波后，生成最终的基带模拟信号向外输出。