CN105281712B - 一种基带信号占空比保护方法及保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基带信号占空比保护方法及保护电路，该方法包括：基于基带信号所在电路的工作状态产生识别码及基带信号配置参数；基于识别码判断是否读取配置参数，如读取配置参数，则基于配置参数判断是否对输入的基带信号进行修正；如需进行修正，则基于配置参数对输入的基带信号进行修正，以使得输出的基带信号满足占空比要求。本发明可以明显降低微波组件的被烧毁几率，并有效节约微波组件或其控制电路的设计成本。

Description

一种基带信号占空比保护方法及保护电路

技术领域

本发明涉及电子应用技术领域，具体地说，涉及一种基带信号占空比保护方法及保护电路。

背景技术

大功率微波组件普遍会采用专用占空比保护器件来实现对微波组件的功率保护。但是，目前专用占空比保护器件普遍存在两个问题：一是专用占空比保护器件的结构封装过大，不利于微波组件或其控制电路的小型化设计；二是专用占空比保护器件的占空比设置比较固定，设计固化后不便于实时动态调整及后续设计改进调整。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基带信号占空比保护方法及保护电路，用以实时动态调整基带信号以明显降低微波组件的被烧毁几率，并有效节约微波组件或其控制电路的设计成本。

根据发明的一个方面，提供了一种基带信号占空比保护方法，包括：

基于基带信号所在电路的工作状态产生识别码及基带信号配置参数；

基于所述识别码判断是否读取所述配置参数，如读取所述配置参数，则基于所述配置参数判断是否对输入的基带信号进行修正；

如需进行修正，则基于所述配置参数对输入的基带信号进行修正，以使得输出的基带信号满足占空比要求。

根据发明的一个实施例，产生识别码及基带信号配置参数的步骤进一步包括：

监控基带信号所在电路的工作状态；

基于所述工作状态产生基带信号所在电路不同状态的识别码及满足占空比要求的基带信号所需的配置参数，其中，所述配置参数包括检测周期、脉宽范围及最大占空比。

根据发明的一个实施例，基于所述识别码判断是否读取所述配置参数的步骤进一步包括：

基于所述识别码判断基带信号所在电路是否完成程序加载或正在执行程序加载；

如基带信号所在电路已完成程序加载及未执行程序加载，则读取所述配置参数。

根据发明的一个实施例，基于所述配置参数判断是否对输入的基带信号进行修正的步骤进一步包括：

对所述配置参数和实际基带信号的对应参数进行对比，如两者参数相同或实际基带信号脉宽范围小于配置参数范围并且占空比小于配置参数占空比，则不需对实际基带信号进行修正；

如实际基带信号脉宽范围大于配置参数范围，或实际基带信号脉宽范围小于配置参数范围并且占空比大于配置参数占空比，则基于所述配置参数对实际的基带信号不满足要求的部分进行修正。

根据发明的一个实施例，基于所述配置参数对输入的基带信号进行修正的步骤进一步包括：

在所述检测周期内，切除超过所述脉宽范围的脉冲部分和超过所述最大占空比部分的多余脉冲，以输出满足占空比要求的基带信号。

根据发明的另一个方面，还提供了一种基带信号占空比保护电路，包括：

参数配置单元，产生基带信号配置参数并基于微波组件所在电路的工作状态产生识别码及基带信号配置参数；

占空比控制单元，读取所述识别码，并基于所述识别码判断是否读取所述配置参数；如读取所述配置参数，则基于所述配置参数判断是否对输入的基带信号进行修正，如需进行修正，则基于所述配置参数对输入的基带信号进行修正，以使得输出的基带信号满足占空比要求。

根据发明的一个实施例，所述参数配置单元包括：

监控模块，监控基带信号所在电路的工作状态；

识别码模块，基于基带信号所在电路不同的工作状态产生不同状态的识别码；

参数设置模块，基于基带信号所在电路不同的工作状态产生满足占空比要求的基带信号所需的配置参数，其中，所述配置参数包括检测周期、脉宽范围及最大占空比。

根据发明的一个实施例，所述占空比控制单元包括：

识别码判断模块，基于所述识别码判断基带信号所在电路是否完成程序加载或正在执行程序加载；

配置参数读取模块，基于所述识别码判断模块的判定结果判断是否读取所述参数设置模块输出的配置参数，如基带信号所在电路已完成程序加载及未执行程序加载，则读取所述配置参数。

根据发明的一个实施例，所述占空比控制单元还包括检测判断模块，其对所述配置参数和实际基带信号的对应参数进行对比，如两者参数相同或实际基带信号脉宽范围小于配置参数范围并且占空比小于配置参数占空比，则不需对实际基带信号进行修正；

如实际基带信号脉宽范围大于配置参数范围和/或占空比小于配置参数占空比，则基于所述配置参数对实际的基带信号不满足要求的部分进行修正。

根据发明的一个实施例，所述占空比控制单元还包括修正模块，其在所述检测周期内，切除超过所述脉宽范围的脉冲部分和切除超过所述最大占空比部分的多余脉冲，以输出满足占空比要求的基带信号。

本发明的有益效果：

本发明可以基于微波组件所在电路的工作状态灵活配置调整基带信号的占空比，从而明显降低微波组件的被烧毁几率。同时，将占空比保护电路中的参数配置单元通过可实现其他兼容编程输出的FPGA实现、占空比控制单元通过可实现其他兼容编程输出的CPLD实现，并将FPGA和CPLD设置在同一印刷板上，可以不明显增加微波组件或其控制电路重量、体积，有效节约微波组件或其控制电路的设计成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍。

图1是根据本发明的一个实施例的占空比保护方法流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的占空比保护电路的原理框图；

图3是根据本发明的一个实施例的占空比保护电路的电路原理图；

图4是根据本发明的一个实施例的占空比控制单元的工作流程图；以及

图5是根据本发明的一个实施例的占空比保护电路的执行效果图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示为根据本发明的一个实施例的占空比保护方法流程图，以下参考图1来对本发明进行详细说明。

首先，在步骤S110中，基于基带信号所在电路的工作状态产生识别码及基带信号配置参数。该识别码用于指示基带信号所在电路的工作状态，基于不同的工作状态产生不同的识别码，用以指示是否进行之后的基带信号处理。基带信号配置参数用于指示基带信号所在电路(如微波组件)所需的基带信号产生要求。

配置参数包括检测周期、脉宽范围及最大占空比，其中，检测周期表示需要周期性检测多大时间范围内的基带信号，脉宽范围表示所需基带信号的最大允许脉冲宽度，最大占空比表示一个检测周期内的脉冲总持续时间与检测周期比。

具体的，在该步骤中，监控基带信号所在电路的工作状态，基于工作状态产生基带信号所在电路不同状态的识别码及满足占空比要求的基带信号所需的配置参数。此处的工作状态包括基带信号所在电路中控制部分的工作状态，如控制部分是否完成程序加载或正在执行程序加载等情况，基于这些情况，产生不同的识别码以标明电路的工作状态。

在步骤S120中，基于识别码判断是否读取基带信号配置参数，如读取配置参数，则基于该配置参数判断是否对输入的基带信号进行修正。具体的，在该步骤中，基于该识别码判断基带信号所在电路是否未完成程序加载或正在执行程序加载，如基带信号所在电路已完成程序加载及未执行程序加载，则读取基带信号配置参数，并基于配置参数进行之后的处理，否则，不对基带信号进行处理。

如读取配置参数，则基于该配置参数判断是否对输入的基带信号进行修正。具体的，基于配置参数和实际的基带信号的对应参数进行对比，如两者参数相同或实际基带信号脉宽范围小于配置参数范围并且占空比小于配置参数占空比，则不需对实际的基带信号进行修正。如实际基带信号脉宽范围大于配置参数范围，或实际基带信号脉宽范围小于配置参数范围并且占空比大于配置参数占空比，则基于配置参数对实际的基带信号不满足要求的部分进行修正。

在步骤S130中，如需进行修正，则基于配置参数对输入的基带信号进行修正，以使得输出的基带信号满足占空比要求。具体的，修正时，在检测周期内，实际基带信号脉宽范围大于配置参数范围，或实际基带信号脉宽范围小于配置参数范围并且占空比大于配置参数占空比，则切除超过脉宽范围的脉冲部分并且切除超过最大占空比部分的多余脉冲，以输出满足占空比要求的基带信号。这样，就可以防止实际基带信号脉宽范围过大或占空比较大，防止输出的基带信号能量过大，降低微波组件的被烧毁几率。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种占空比保护电路。如图2所示为根据本发明的一个实施例的占空比保护电路的原理框图，以下参考图2来对该占空比保护电路进行详细说明。

该占空比保护电路包括参数配置单元及与该参数配置单元连接的占空比控制单元。其中，参数配置单元产生基带信号配置参数并基于微波组件所在电路的工作状态产生识别码及基带信号配置参数。占空比控制单元读取识别码，并基于识别码判断是否读取配置参数；如读取配置参数，则基于配置参数判断是否对输入的基带信号进行修正，如需进行修正，则基于配置参数对输入的基带信号进行修正，以使得输出的基带信号满足占空比要求。

在本发明的一个实施例中，该参数配置单元包括监控模块、识别码模块和参数设置模块。其中，监控模块用于监控基带信号所在电路的工作状态。识别码模块与监控模块连接，基于基带信号所在电路的工作状态产生识别码，并将该识别码输出给占空比控制单元。参数设置模块与监控模块连接，基于基带信号所在电路的工作状态产生配置参数或直接输入配置参数，并将该配置参数输出给占空比控制单元。

其中，配置参数包括检测周期、脉宽范围及最大占空比。其中的任一个参数输出的控制信号均包括单位步进信号和单元步进信号，用以对基带信号的脉宽幅度进行限定。占空比控制单元基于这些参数对输入的基带信号进行调整，以输出满足占空比要求的基带信号。

在本发明的一个实施例中，占空比控制单元包括识别码判断模块和配置参数读取模块。其中，识别码判断模块与识别码模块连接，用于判定基带信号所在电路是否完成程序加载或正在执行程序加载。配置参数读取模块与参数设置模块连接，基于识别码判定模块的判定结果判断是否读取参数设置模块输出的配置参数，如基带信号所在电路已完成程序加载及未执行程序加载，则读取配置参数。

当识别码判断模块检测到识别码模块输出标明外部控制电路未完成程序加载或正在执行程序加载等情况的指定信号时，说明基带信号所在电路无法进行基带信号占空比处理，用以避免在在这种情况下出现错误的基带信号输出或错误的控制码输出，从而输出错误或不受控的占空比信号，导致微波组件由于突发占空比过高而被烧毁，用以最大限度地保护微波组件。例如，在外部控制电路未完成程序加载或正在执行程序加载等情况时输出高电平或全低平的输出信号，此时占空比控制单元不对实际的基带信号进行处理并禁止异常基带信号输出。。

在本发明的一个实施例中，该占空比控制单元还包括检测判断模块，其基于配置参数和实际的基带信号中的对应参数进行对比，如两者参数相同或基带信号的对应参数不超出配置参数要求，则不需对实际的基带信号进行修正，直接输出；如基带信号的对应参数超出配置参数要求，则基于配置参数对实际的基带信号不满足要求的部分进行修正。

具体的，检测判断模块接收配置参数读取模块从参数设置模块读取的检测周期、脉宽范围及最大占空比参数，将以上的三个参数与接收的实际基带信号的对应参数进行对比，如接收的基带信号的对应参数不超出参数配置模块输出的参数要求，则将该基带信号直接输出；否则修正模块基于参数配置模块输出的参数对接收的基带信号修正后输出。

在本发明的一个实施例中，该占空比控制单元还包括修正模块，其在检测周期内，切除超过脉宽范围的脉冲部分或切除超过最大占空比部分的多余脉冲，以输出满足占空比要求的基带信号。

另外，通常情况下，占空比控制单元还包括用以对占空比控制单元进行初始化的初始化模块。初始化工作包括硬件配置信息初始化、变量初始化、中断设置初始化等。占空比保护电路还包括向占空比保护电路各部分提供工作电压的供电单元。该供电单元用于为占空比控制单元和参数配置单元提供满足要求的电压，要求供电单元的输出电压种类应满足占空比控制单元和参数配置单元的供电需求并可配置。

该参数配置单元通过配置可实现其他兼容编程输出FPGA实现。具体的，现场可编程器件FPGA不局限于实现参数配置，还可以在其所在射频控制电路或数字处理电路内任意可实现编程输出。

该占空比控制单元可通过配置CPLD实现。复杂可编程逻辑器件CPLD是结构比较复杂的可编程逻辑器件，逻辑宏单元内部主要包括与或阵列、可编程触发器和多路选择器等电路，能独立的配置为时序或组合逻辑工作方式。CPLD器件逻辑宏单元与I/O做在一起，不仅能满足偏上系统的设计的要求，而且具有系统内可再编程的特点。

本发明中的占空比保护电路可以灵活配置调整基带信号的占空比，从而明显降低微波组件的被烧毁几率。同时，将占空比保护电路中的参数配置单元通过可实现其他兼容编程输出FPGA实现、占空比控制单元通过可实现其他兼容编程输出的CPLD实现，并将其设置在同一印刷板上，可以不明显增加微波组件或其控制电路重量、体积，有效节约微波组件或其控制电路的设计成本。

如图3所示是根据本发明的一个实施例的占空比保护电路的电路原理图，以下参考图3，以参数配置单元通过配置FPGA实现、占空比控制单元通过配置CPLD实现为例来对如何应用本发明进行说明。

如图3所示，图内3.1部分为供电单元U1，3.2部分为参数配置单元U2，3.3部分为占空比控制单元U3。U1实现电源转换，输入1路，输出3路，可根据参数配置单元U2的工作电压需求进行配置，选择不同型号的U1器件。U2实现占空比参数实时动态配置，可根据微波组件的工作能力实时配置占空比参数，U2的使用不局限于实现参数配置，该器件可以是所在射频控制电路或数字处理电路内任意可实现编程输出的FPGA芯片。

U3根据占空比实时配置参数对输入的基带信号进行控制，输出满足占空比要求的基带信号，实现对外部微波组件的占空比保护。其中，U3需要配置的参数包含“检测周期”、“脉宽范围”、“最大占空比”及“识别码”4组参数，分别对应图3内3.3部分的IT信号组、PD信号组、PE信号组和IC信号组。

IT信号组实现“检测周期”参数配置，该组参数对应着CPLD的一组IO口输入，此处以3个IO口为例进行说明。其中，在本实施例中取100ns高电平脉冲为一个有效单元步进，表示信号发生变化的最小步进，在占空比控制单元内可根据使用时钟灵活配置。IT信号定义为单位步进，是以单元步进为基础的变化设置值。IT1信号和IT2信号为1组并行2进制数据，本实施例中对其3种变化进行配置，表示基于一个有效的单位步进增加或减少一个有效单元步进，该值可灵活配置，配置方法可参见表1。

其中，PD信号组实现检测周期参数配置，该组参数对应着CPLD的一组IO口输入，此处以3个IO口为例进行说明。PD信号定义单位步进，是以单元步进为基础的变化设置值。PD1信号和PD2信号为1组并行2进制数据，本实施例中对其3种变化进行配置，表示基于一个有效的单位步进增加或减少一个有效单元步进，该值可灵活配置，配置方法可参见表1。

表1

PE信号组实现最大占空比参数配置，该组参数对应着CPLD的一组IO口输入。PE定义单位步进，PE1信号和PE2信号为1组并行2进制数据，本实施例中对其3种变化进行配置，表示基于一个有效的单位步进增加或减少一个有效单元步进，该值可灵活配置，配置方法可参见表2。

表2

IC信号组是识别码信号组，该组信号不可设置为全高电平或全低平，主要作用是为了避免在外部控制电路未完成程序加载或正在执行程序加载等情况时，出现错误的基带信号输出或错误的控制码输出，从而输出错误或不受控的占空比信号，导致微波组件由于突发占空比过高而被烧毁，最大限度地保护微波组件。

图4是占空比控制单元的工作流程图，在采用CPLD构造占空比控制单元时，CPLD作为占空比控制程序的核心单元，CPLD正常工作即开始步骤310设置初始化，这里的初始化工作包括硬件配置信息初始化、变量初始化、中断设置初始化等。初始化之后，主程序进入步骤320读取识别码，如果有新识别码进来或发生变化，进入步骤330识别码判断流程。如果识别码是全高电平或全低电平等不满足要求，执行步骤340，将ASK_O基带信号及AM_O同步开关信号配置为低(禁止输出)。如果识别码满足要求，程序进入步骤350，读取配置参数，如果有新的配置参数进来或配置参数发生变化，进入步骤360“检测基带信号是否满足配置参数要求”，将进入的基带信号与配置参数所设定的要求进行比较，如果基带信号满足“检测周期”、“脉宽范围”及“最大占空比”要求，输出基带信号，否者对基带信号进行检测；程序进入步骤370，分别对不满足要求的部分进行修正，在“检测周期”参数范围内，切除超过“脉宽范围”的脉冲部分或切除超过“最大占空比”部分的多余脉冲，最终进入步骤380输出满足要求的基带信号。

如图5为占空比保护电路的执行效果图，图内5.1部分“检测周期”参数设置为不大于50us，“脉宽范围”参数设置为不大于2.4us，“占空比”参数设置为不大于15％。图内5.2部分为连续3个周期为8us，脉宽为4us的ASK_IN基带信号。图内5.3部分为AM_IN同步开关信号。图内5.4部分为ASK_O基带信号输出，该输出将脉冲超出“脉宽范围”部分和超出“最大占空比”的部分切除。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种基带信号占空比保护方法，包括：

基于基带信号所在电路的工作状态产生识别码及基带信号配置参数；

基于所述识别码判断是否读取所述配置参数，如读取所述配置参数，则基于所述配置参数判断是否对输入的基带信号进行修正；

如需进行修正，则基于所述配置参数对输入的基带信号进行修正，以使得输出的基带信号满足占空比要求，

其中，产生识别码及基带信号配置参数的步骤进一步包括：

监控基带信号所在电路的工作状态；

基于所述工作状态产生基带信号所在电路不同状态的识别码及满足占空比要求的基带信号所需的配置参数，其中，所述配置参数包括检测周期、脉宽范围及最大占空比。

2.根据权利要求1所述的保护方法，其特征在于，基于所述识别码判断是否读取所述配置参数的步骤进一步包括：

基于所述识别码判断基带信号所在电路是否完成程序加载或正在执行程序加载；

如基带信号所在电路已完成程序加载及未执行程序加载，则读取所述配置参数。

3.根据权利要求2所述的保护方法，其特征在于，基于所述配置参数判断是否对输入的基带信号进行修正的步骤进一步包括：

对所述配置参数和实际基带信号的对应参数进行对比，如两者参数相同或实际基带信号脉宽范围小于配置参数范围并且占空比小于配置参数占空比，则不需对实际基带信号进行修正；

如实际基带信号脉宽范围大于配置参数范围，或实际基带信号脉宽范围小于配置参数范围并且占空比大于配置参数占空比，则基于所述配置参数对实际的基带信号不满足要求的部分进行修正。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的保护方法，其特征在于，基于所述配置参数对输入的基带信号进行修正的步骤进一步包括：

在所述检测周期内，切除超过所述脉宽范围的脉冲部分和超过所述最大占空比部分的多余脉冲，以输出满足占空比要求的基带信号。

5.一种基带信号占空比保护电路，包括：

参数配置单元，产生基带信号配置参数并基于微波组件所在电路的工作状态产生识别码及基带信号配置参数；

占空比控制单元，读取所述识别码，并基于所述识别码判断是否读取所述配置参数；如读取所述配置参数，则基于所述配置参数判断是否对输入的基带信号进行修正，如需进行修正，则基于所述配置参数对输入的基带信号进行修正，以使得输出的基带信号满足占空比要求，

所述参数配置单元包括：

监控模块，监控基带信号所在电路的工作状态；

识别码模块，基于基带信号所在电路不同的工作状态产生不同状态的识别码；

参数设置模块，基于基带信号所在电路不同的工作状态产生满足占空比要求的基带信号所需的配置参数，其中，所述配置参数包括检测周期、脉宽范围及最大占空比。

6.根据权利要求5所述的保护电路，其特征在于，所述占空比控制单元包括：

识别码判断模块，基于所述识别码判断基带信号所在电路是否完成程序加载或正在执行程序加载；

配置参数读取模块，基于所述识别码判断模块的判定结果判断是否读取所述参数设置模块输出的配置参数，如基带信号所在电路已完成程序加载及未执行程序加载，则读取所述配置参数。

7.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述占空比控制单元还包括检测判断模块，其对所述配置参数和实际基带信号的对应参数进行对比，如两者参数相同或实际基带信号脉宽范围小于配置参数范围并且占空比小于配置参数占空比，则不需对实际基带信号进行修正；

如实际基带信号脉宽范围大于配置参数范围，或实际基带信号脉宽范围小于配置参数范围并且占空比大于配置参数占空比，则基于所述配置参数对实际的基带信号不满足要求的部分进行修正。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的保护电路，其特征在于，所述占空比控制单元还包括修正模块，其在所述检测周期内，切除超过所述脉宽范围的脉冲部分和切除超过所述最大占空比部分的多余脉冲，以输出满足占空比要求的基带信号。