CN105445512A - 一种多路同步信号输出装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多路同步信号输出装置及方法，由一个主控装置和多个信号输出装置通过总线连接在一起构成。具体实现过程为，首先主控制装置中第一数字处理器接收外部信号设置指令，并向同步时钟器、触发信号控制器以及设置在信号输出装置中的第二数字处理器发送信号控制指令；然后第二数字处理器根据所述信号控制指令生成信号波形数据，同时在统一的触发信号和同步时钟信号的控制下，向DA转换器发送所述信号波形数据；最后通过DA转换器的转换以及功率放大器的方法作用，输出同步信号。本实施中多个信号输出装置所输出的信号因为是在同一个触发信号和同步时钟信号的控制下生成的，输出同步信号具有相同的频率基准，具备相干性好的优点。

Description

一种多路同步信号输出装置及方法

技术领域

本发明涉及同步信号生成技术领域，特别是涉及一种多路同步信号输出装置及方法。

背景技术

在多种设备检测测试中，会用多路同频率或倍频率，不同幅度、不同相位的相干信号。

现有技术中，会使用多个独立时钟信号发生器组合来产生所需要的相干信号，其中提供时钟信号的电路大多是使用基准晶振通过晶体振荡器电路产生信号，并通过锁相环(PLL)/延时锁相环(DLL)锁定来获得时钟信号。其中，锁相环主要包括鉴频鉴相电路、电荷泵电路、环形振荡器，晶振的输出信号经由晶体振荡器电路以及该锁相环得到稳定的时钟输出。

但是，每个信号发生器时钟频率基准存在差异，经过一段时间后，输出信号的相位累积误差会引起多路信号之间相对状态的改变，并且使用多个带外接基准的信号发生器，存在接线复杂、设置繁琐的缺点。

发明内容

本发明实施例中提供了一种多路同步信号输出装置及方法，以解决现有技术中使用多个带外接基准的信号发生器所存在的多路信号之间状态不一致和设备操作过程复杂的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种多路同步信号输出装置，包括主控装置和至少一个信号输出装置，其中：

所述主控装置包括第一数字处理器、触发信号控制器和同步时钟器；

所述信号输出装置包括依次电连接的第二数字处理器、DA转换器和功率放大器；

所述第一数字处理器分别与所述触发信号控制器和所述同步时钟器电连接；

所述第一数字处理器通过数据总线与所述第二数字处理器电连接；

所述触发信号控制器和所述同步时钟器均与所述第二数字处理器电连接。

优选地，所述同步时钟器包括高精度温补晶振和数字分频器。

优选地，所述第二数字处理器包括DDS芯片。

优选地，相邻的所述信号输出装置之间采用堆积式级插扩展结构，其中：

所述信号输出装置上设置有总线端子和信号输出端子；

所述总线端子包括主控信号接收装置和主控信号发送装置。

优选地，所述信号输出装置上横向设置有固定螺丝，其中：

所述固定螺丝的长度大于所述信号输出装置的宽度；

所述固定螺丝包括设置有外螺纹的螺柱和设置有内螺纹孔的螺帽；

所述螺柱与所述螺帽固定连接；

所述螺帽的内螺纹孔与所述螺柱相匹配。

一种多路同步信号输出方法，包括：

第一数字处理器接收外部信号设置指令；

所述第一数字处理器根据所述外部信号设置指令分别向所述触发信号控制器、所述同步时钟器和所述第二数字处理器发送信号控制指令；

所述触发信号控制器根据所述信号控制指令向所述第二数字处理器发送触发信号；

所述同步时钟器根据所述信号控制指令向所述第二数字处理器发送同步时钟信号；

所述第二数字处理器根据所述信号控制指令生成信号波形数据，同时在统一的所述触发信号和所述同步时钟信号的控制下，向DA转换器发送所述信号波形数据；

所述DA转换器将所述信号波形数据转换为波形信号，并将所述波形信号发送给功率放大器；

所述功率放大器将所述波形信号进行功率放大，将所述波形信号转换为具有一定负载能力的同步信号。

优选地，所述同步时钟器根据所述信号控制指令向所述第二数字处理器发送同步时钟信号，包括：

所述同步时钟器根据所述信号控制指令经过数字分频后向所述第二数字处理器发送同步时钟信号。

优选地，所述向DA转换器发送所述信号波形数据，包括：

以DDS的方式向DA转换器发送所述信号波形数据。

优选地，所述触发信号包括选择信号、启动信号和停止信号。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种多路同步信号输出装置及方法，由一个主控装置和多个信号输出装置通过总线连接在一起构成；每个信号输出装置输出一路或多路信号。首先，通过主控制装置中第一数字处理器接收外部信号设置指令，并根据所述外部信号设置指令分别向同步时钟器、触发信号控制器以及设置在信号输出装置中的第二数字处理器发送信号控制指令；然后，第二数字处理器根据所述信号控制指令生成信号波形数据，同时在统一的触发信号控制器发送的触发信号和同步时钟器发送的同步时钟信号的控制下，向DA转换器发送所述信号波形数据；最后通过DA转换器的转换以及功率放大器的方法作用，输出具有一定负载能力的同步信号。本实施例中，多个信号输出装置所输出的信号因为是在同一个触发信号和同步时钟信号的控制下生成的，所以输出的同步信号具有相同的频率基准，具备相干性好的优点。同时，操作人员只需向所述主控装置输入操作指令，便可以直接接收到所需要的同步信号，操作过程简单。

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使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种多路同步信号输出装置的基本结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种堆积式多路同步信号输出装置的基本结构示意图；

图3为图2中的信号输出装置的基本结构示意图；

图1-3中，具体符号为：

1-主控装置，2-信号输出装置，3-数据总线，4-供电电源，11-第一数字处理器，12-触发信号控制器，13-同步时钟器，21-第二数字处理器，22-DA转换器，23-功率放大器，211-总线端子，212-信号输出端子，213-固定螺丝。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明实施例提供的一种多路同步信号输出装置的基本结构示意图,包括主控装置1和至少一个信号输出装置2。

所述主控装置1包括第一数字处理器11、触发信号控制器12和同步时钟器13，所述信号输出装置2包括依次电连接的第二数字处理器21、DA转换器22和功率放大器23。

所述第一数字处理器11分别与所述触发信号控制器12和所述同步时钟器13电连接。所述第一数字处理器11和所述第二数字处理器21通过数据总线3电连接；所述触发信号控制器12和所述同步时钟器13均与所述第二数字处理器21电连接。

所述第一数字信号处理器11用于响应外部限号设置、启停指令等，并根据外部的信号设置向所述触发信号控制器12、所述同步时钟器13和所述第二数字处理器21发送信号控制指令。其中，所述第一数字处理器11可以为设置在所述主控装置1中的CPU。

所述触发信号控制器12接收到所述信号控制指令后，向所述信号输出装置2发出启动信号。相应的，所述启动信号包括选择信号、启动信号和停止信号，其中，所述选择信号用于选择需要工作的信号输出装置2。

所述同步时钟器13接收到所述信号控制指令后，使用高精度温补晶振经过数字分频器后，为每个信号输出装置提供统一的同步时钟信号。

其中，所述温补晶振即温度补偿晶体振荡器，是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器，本实施例中选用温补晶振可以有效提高所述多路同步信号输出装置的稳定性，当然，还可以选用普通晶振。

所述数字分频器，就是把输入信号的频率变成倍数低于输入频率的输出信号，根据输出信号的频率范围计算后，便可以设置所述数字分频器输出最佳的同步时钟频率。

所述第二数字处理器21接收到信号控制指令后，会相应的生成波形信号数据，然后在所述启动信号和所述同步时钟信号的控制下，向所述DA转换器22发送信号波形数据。

本实施例中，所述第二数字处理器21可以采用具有低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点DDS芯片。其中，所述DDS芯片中主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器三个部分。频率控制寄存器可以串行或并行的方式装载并寄存所输入的频率控制码；而相位累加器根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到一个相位值；正弦计算器则对该相位值计算数字化正弦波幅度。

所述DA转换器22接收到所述信号波形数据后，将离散的数字信号转换为连接变化的模拟量的波形信号。

所述功率放大器23接收所述波形信号后进行幅值功率的放大，最终输出具有带负载能力的同步信号。

本实施例中，多个所述信号输出装置2所输出的信号因为是在同一个触发信号和同步时钟信号的控制下生成的，所以输出的同步信号具有相同的频率基准，具备相干性好的优点。

如图2所述，所述多路同步信号输出装置在组装结构上采用堆积式结构，供电电源4为所述主控装置1和所述信号输出装置2中的用电装置统一提供电能，相邻的所述信号输出装置2之间采用堆积式级插扩展结构。

如图3所示，所述信号输出装置2上设置有总线端子211和信号输出端子212，并且所述总线端子211包括主控信号接收装置和主控信号发送装置，其中，所述主控信号接收装置用于接收所述主控装置1所发送的各类主控信号，所述主控信号发送装置将接收到的主控信号一方面发送给信号输出装置内的器件、另一方面发送给下一个信号输出装置。这样，信号输出装置可以依次连接的堆积式结构，可支持多路同步相干信号的输出，方便扩展输出通道。

为了方便相邻信号输出装置之间的相互连接，所述信号输出装置2上横向设置有固定螺丝213。所述固定螺丝213的长度大于所述信号输出装置2的宽度，所述固定螺丝213包括设置有外螺纹的螺柱和设置有内螺纹孔的螺帽，所述螺柱与所述螺帽固定连接，所述螺帽的内螺纹孔与所述螺柱相匹配，这样后面的信号输出装置可以通过所述螺柱牢固固定在前面信号输出装置的螺帽中。

本实施例还提供了一种多路同步信号输出方法，具体包括以下步骤：

步骤S101：第一数字处理器11接收外部信号设置指令。

步骤S102：所述第一数字处理器11根据所述外部信号设置指令分别向所述触发信号控制器12、所述同步时钟器13和所述第二数字处理器21发送信号控制指令。

步骤S103：所述触发信号控制器12根据所述信号控制指令向所述第二数字处理器21发送触发信号。

其中，所述触发信号包括选择信号、启动信号和停止信号。

步骤S104：所述同步时钟器13根据所述信号控制指令向所述第二数字处理器21发送同步时钟信号。

其中，所述同步时钟器13中还可以设置有数字分频器，这样所述同步时钟器13根据所述信号控制指令经过数字分频后向所述第二数字处理器21发送同步时钟信号。

步骤S105：所述第二数字处理器21根据所述信号控制指令生成信号波形数据，同时在统一的所述触发信号和所述同步时钟信号的控制下，向DA转换器22发送所述信号波形数据。

进一步的，所述第二数字处理器21可以以DDS的方式向DA转换器22发送所述信号波形数据。

步骤S106：所述DA转换器22将所述信号波形数据转换为波形信号，并将所述波形信号发送给功率放大器23。

步骤S107：所述功率放大器23将所述波形信号进行功率放大，将所述波形信号转换为具有一定负载能力的同步信号。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种多路同步信号输出装置，其特征在于，包括主控装置(1)和至少一个信号输出装置(2)，其中：

所述主控装置(1)包括第一数字处理器(11)、触发信号控制器(12)和同步时钟器(13)；

所述信号输出装置(2)包括依次电连接的第二数字处理器(21)、DA转换器(22)和功率放大器(23)；

所述第一数字处理器(11)分别与所述触发信号控制器(12)和所述同步时钟器(13)电连接；

所述第一数字处理器(11)通过数据总线(3)与所述第二数字处理器(21)电连接；

所述触发信号控制器(12)和所述同步时钟器(13)均与所述第二数字处理器(21)电连接。

2.根据权利要求1所述的多路同步信号输出装置，其特征在于，所述同步时钟器(13)包括高精度温补晶振和数字分频器。

3.根据权利要求1所述的多路同步信号输出装置，其特征在于，所述第二数字处理器(21)包括DDS芯片。

4.根据权利要求1-3任一所述的多路同步信号输出装置，其特征在于，相邻的所述信号输出装置(2)之间采用堆积式级插扩展结构，其中：

所述信号输出装置(2)上设置有总线端子(211)和信号输出端子(212)；

所述总线端子(211)包括主控信号接收装置和主控信号发送装置。

5.根据权利要求4所述的多路同步信号输出装置，其特征在于，所述信号输出装置(2)上横向设置有固定螺丝(213)，其中：

所述固定螺丝(213)的长度大于所述信号输出装置(2)的宽度；

所述固定螺丝(213)包括设置有外螺纹的螺柱和设置有内螺纹孔的螺帽；

所述螺柱与所述螺帽固定连接，所述螺帽的内螺纹孔与所述螺柱相匹配。

6.一种多路同步信号输出方法，其特征在于，包括：

第一数字处理器(11)接收外部信号设置指令；

所述第一数字处理器(11)根据所述外部信号设置指令分别向所述触发信号控制器(12)、所述同步时钟器(13)和所述第二数字处理器(21)发送信号控制指令；

所述触发信号控制器(12)根据所述信号控制指令向所述第二数字处理器(21)发送触发信号；

所述同步时钟器(13)根据所述信号控制指令向所述第二数字处理器(21)发送同步时钟信号；

所述第二数字处理器(21)根据所述信号控制指令生成信号波形数据，同时在统一的所述触发信号和所述同步时钟信号的控制下，向DA转换器(22)发送所述信号波形数据；

所述DA转换器(22)将所述信号波形数据转换为波形信号，并将所述波形信号发送给功率放大器(23)；

所述功率放大器(23)将所述波形信号进行功率放大，将所述波形信号转换为具有一定负载能力的同步信号。

7.根据权利要求6所述的多路同步信号输出方法，其特征在于，所述同步时钟器(13)根据所述信号控制指令向所述第二数字处理器(21)发送同步时钟信号，包括：

所述同步时钟器(13)根据所述信号控制指令经过数字分频后向所述第二数字处理器(21)发送同步时钟信号。

8.根据权利要求6所述的多路同步信号输出方法，其特征在于，所述向DA转换器(22)发送所述信号波形数据，包括：

以DDS的方式向DA转换器(22)发送所述信号波形数据。

9.根据权利要求6所述的多路同步信号输出方法，其特征在于，所述触发信号包括选择信号、启动信号和停止信号。