CN108089487B - 可调视频脉冲信号源 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微波技术。本发明解决了现有采用模拟方式产生高斯脉冲信号的问题，提供了一种可调视频脉冲信号源，其技术方案可概括为：可调视频脉冲信号源，包括电源模块、FPGA模块、通讯模块、温补晶振模块、温度传感器、存储模块、配置模块、数模转换器及运算放大器，所述通讯模块、温补晶振模块、温度传感器、存储模块、配置模块、数模转换器分别与FPGA模块连接，所述运算放大器与数模转换器连接，所述电源模块为各模块进行供电。本发明的有益效果是：可以产生无数种信号类型，适用于产生高斯脉冲信号。

Description

可调视频脉冲信号源
技术领域
本发明涉及微波技术，特别涉及射频微波的技术。
背景技术
在现代飞机近程战术空中导航系统中，塔康(TACAN)系统是一种重要的近程无线电导航系统。在塔康系统中，对发射机输出脉冲包络有着特定的波形和频谱要求，通常要求具有高斯特性的包络信号去调制发射脉冲。现有的发射机脉冲包络调制通常采用方波过滤法，得到所需要的高斯脉冲包络，该种方法生成的调制频谱不易控制，调试困难，且方波通过滤波器后会带来相位变化，当滤波器的参数变化后，其群时延特性也会变化，从而造成输出包络相位变化，影响调制频谱特性。
目前一般采用LC滤波方式对方波进行过滤后可得到高斯脉冲，该方式产生的高斯脉冲如果需要对功放的失真进行波形补偿，则只能调节滤波器的参数对滤波后的波形进行调节，以补偿功放失真对调制频谱的影响。采用调节滤波器的方式对高斯脉冲进行调试，往往只能对细微参数进行调节，不能得到最佳频谱特性，并且在不同温度下，其参数特性变化很大，该方式调制的频谱在高低温环境下指标恶化较严重，极端情况下甚至不能正常工作。
发明内容
本发明的目的就是克服目前采用模拟方式产生高斯脉冲信号的缺点，提供一种可调视频脉冲信号源。
本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，可调视频脉冲信号源，其特征在于，包括电源模块、FPGA(可编程逻辑门阵列)模块、通讯模块、温补晶振模块、温度传感器、存储模块、配置模块、数模转换器及运算放大器，所述通讯模块、温补晶振模块、温度传感器、存储模块、配置模块、数模转换器分别与FPGA模块连接，所述运算放大器与数模转换器连接，所述电源模块为各模块进行供电；
所述通讯模块用于与外部上位机连接，接收外部命令，并将其传输给FPGA模块；
所述温补晶振模块用于为FPGA模块提供基准时钟；
所述温度传感器用于为FPGA模块提供温度信息；
所述存储模块用于存储各种与外部命令及温度信息对应的信号类型的波形数据；
所述配置模块用于存储FPGA模块的配置信息；
所述数模转换器用于接收FPGA模块输出的数字信号，将其转换为模拟信号后送入运算放大器放大后输出；
所述FPGA模块用于在上电后，从配置模块获取配置信息对自身进行配置及初始化，并根据外部命令及温度信息查询存储模块，获取对应的信号类型的波形数据，并将其传输给数模转换器。
具体的，所述通讯模块包括RS232接口模块及I/O接口模块，所述外部命令为RS232接口数据，或实时同步信号与工作波形模式码；
所述RS232接口模块用于接收RS232接口数据；
所述I/O接口模块用于接收实时同步信号及工作波形模式码。
进一步的，所述实时同步信号包括发射使能触发信号及调制使能触发信号。
具体的，所述RS232接口模块还用于将接收到的RS232电平信号转换为TTL电平信号，将其作为RS232接口数据。
再进一步的，所述RS232接口模块还用于将FPGA模块传输来的TTL电平信号转换为RS232电平信号，并将其传输给与其连接的外部上位机。
具体的，所述FPGA模块还用于将获取到的与其连接的各模块的数据通过RS232接口模块反馈给外部上位机。
再进一步的，当外部命令为RS232接口数据时，FPGA模块根据预设的周期及脉宽产生对应的发射使能触发信号及调制使能触发信号，并解析RS232接口数据，得到模式码，且从温度传感器获取温度信息，根据发射使能触发信号、调制使能触发信号、模式码及温度信息查询存储模块，得到对应的信号类型的波形数据，并将其传输给数模转换器；
当外部命令为发射使能触发信号、调制使能触发信号及工作波形模式码时，FPGA模块根据工作波形模式码得到对应的模式码，并从温度传感器获取温度信息，根据发射使能触发信号、调制使能触发信号、模式码及温度信息查询存储模块，得到对应的信号类型的波形数据，并将其传输给数模转换器。
具体的，所述初始化包括对FPGA模块内部寄存器进行初始化及对FPGA模块的I/O管脚进行初始化。
再进一步的，所述存储模块采用EEPROM类存储器。
本发明的有益效果是，上述可调视频脉冲信号源，通过数字的方式产生高斯脉冲信号，能够完全取代传统模拟方式，由于高斯脉冲信号在使用中比较注重的是信号的幅度以及脉宽和上下沿的要求，通过上述可调视频脉冲信号源，可以很方便的达到调节的目的，在模拟方式下，若要调节脉宽就必须更换对应幅度限制的电子元器件，而数字方式下，只需要将幅度的参数值保存到存储模块中即可(通过外部命令进行选择)，不需要更改硬件电路，就能达到修改的目的，另外，在传统模拟方式下，能够设计出的信号种类有限，往往一个电路智能对应单一信号类型，若在同一电路上需要实现多种信号类型那么该电路会变得非常复杂，而上述可调视频脉冲信号源，由于采用数字方式，则不存在该问题，只要存储模块的空间容量足够，则可以产生无数种信号类型。
附图说明
图1为本发明实施例中可调视频脉冲信号源的系统框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，详细描述本发明的技术方案。
本发明所述的可调视频脉冲信号源，其包括电源模块、FPGA模块、通讯模块、温补晶振模块、温度传感器、存储模块、配置模块、数模转换器及运算放大器，通讯模块、温补晶振模块、温度传感器、存储模块、配置模块、数模转换器分别与FPGA模块连接，运算放大器与数模转换器连接，电源模块为各模块进行供电，其中，通讯模块用于与外部上位机连接，接收外部命令，并将其传输给FPGA模块；温补晶振模块用于为FPGA模块提供基准时钟；温度传感器用于为FPGA模块提供温度信息；存储模块用于存储各种与外部命令及温度信息对应的信号类型的波形数据；配置模块用于存储FPGA模块的配置信息；数模转换器用于接收FPGA模块输出的数字信号，将其转换为模拟信号后送入运算放大器放大后输出；FPGA模块用于在上电后，从配置模块获取配置信息对自身进行配置及初始化，并根据外部命令及温度信息查询存储模块，获取对应的信号类型的波形数据，并将其传输给数模转换器。
实施例
本例中可调视频脉冲信号源的通讯模块包括RS232接口模块及I/O接口模块，其系统框图如图1所示。其包括电源模块、FPGA模块、通讯模块、温补晶振模块、温度传感器、存储模块、配置模块、数模转换器及运算放大器，通讯模块、温补晶振模块、温度传感器、存储模块、配置模块、数模转换器分别与FPGA模块连接，运算放大器与数模转换器连接，电源模块为各模块进行供电.
其中，通讯模块用于与外部上位机连接，接收外部命令，并将其传输给FPGA模块。本例中，通讯模块包括RS232接口模块及I/O接口模块，其分别与FPGA模块连接，而外部命令可以为为RS232接口数据，或实时同步信号与工作波形模式码，则I/O接口模块用于接收实时同步信号及工作波形模式码，RS232接口模块用于接收RS232接口数据，RS232接口模块还可以用于将接收到的RS232电平信号转换为TTL电平信号，将其作为RS232接口数据，且还可以用于将FPGA模块传输来的TTL电平信号转换为RS232电平信号，并将其传输给与其连接的外部上位机。
温补晶振模块用于为FPGA模块提供基准时钟。
温度传感器用于为FPGA模块提供温度信息。
存储模块用于存储各种与外部命令及温度信息对应的信号类型的波形数据。本例中，存储模块可以采用EEPROM类存储器，相比于FLASH，速度慢，但控制简单，保存数据时无需擦除，直接保存数据，可直接和FPGA的I/O管脚连接。
配置模块用于存储FPGA模块的配置信息。这里，配置模块是指FPGA模块的专用程序存储器，由于FPGA模块是基于SRAM工艺制造，所以FPGA模块上电后，必须从外部存储器(即配置模块)内读出程序文件进行配置，其连接到FPGA的专用配置管脚。
数模转换器用于接收FPGA模块输出的数字信号，将其转换为模拟信号后送入运算放大器放大后输出。这里，数模转换器是把离散的数字信号转换成相对应幅度的模拟信号，数模转换器的输入端可连接到FPGA的I/O端，输入端由电流信号转化为电压信号后送入运算放大器。而运算放大器把数模转换器输出转换后的电压信号按一定比例放大到需要的幅度值范围。
FPGA模块用于在上电后，从配置模块获取配置信息对自身进行配置及初始化，并根据外部命令及温度信息查询存储模块，获取对应的信号类型的波形数据，并将其传输给数模转换器。本例中，FPGA模块还可以用于将获取到的与其连接的各模块的数据通过RS232接口模块反馈给外部上位机，另外，初始化可以包括对FPGA模块内部寄存器进行初始化及对FPGA模块的I/O管脚进行初始化。这里，FPGA模块，即可编程逻辑门阵列，它是作为ASIC领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路有限的特点，目前主流FPGA都采用SRAM工艺的查找表，因此可以反复烧写，提高了工作效率，降低了研发成本,减少开发时间，与一般的MCU类处理器的流水线处理方式不同，FPGA处理数据时是并行执行，这样就可以大大的提高了数据的处理速度。
使用时，用户可通过计算机软件对波形进行可视化调整，并将调整后的波形数据下载到产品中，软件可预置多组波形数据，可调视频脉冲信号源内部将接收的波形数据保存在EEPROM类存储器中，每次上电时，FPGA模块根据外部命令及温度信息从EEPROM里载入波形数据通过数模转换器进行波形合成，合成后的波形经放大后输出，具体过程如下：
当外部命令为RS232接口数据时，FPGA模块根据预设的周期及脉宽产生对应的发射使能触发信号及调制使能触发信号，并解析RS232接口数据，得到模式码，且从温度传感器获取温度信息，根据发射使能触发信号、调制使能触发信号、模式码及温度信息查询存储模块，得到对应的信号类型的波形数据，并将其传输给数模转换器。
当外部命令为发射使能触发信号、调制使能触发信号及工作波形模式码时，FPGA模块根据工作波形模式码得到对应的模式码，并从温度传感器获取温度信息，根据发射使能触发信号、调制使能触发信号、模式码及温度信息查询存储模块，得到对应的信号类型的波形数据，并将其传输给数模转换器。
这里，“可视化”是指运算放大器输出的信号的控制数据在未写入EEPROM的情况下，计算机的控制软件通过RS232接口能实时、方便、快捷的对其波形参数进行修改，计算机控制软件根据修改的参数对输出信号进行画图得到与硬件输出端一致的波形，具体为：计算机控制软件首先根据参数画出所需要的信号形状，计算机通过RS232接口把该参数发送给FPGA进行处理最后通过运算放大器输出，输出的信号与计算机控制软件上画的信号形状一致。

Claims (6)

1.可调视频脉冲信号源，其特征在于，包括电源模块、FPGA模块、通讯模块、温补晶振模块、温度传感器、存储模块、配置模块、数模转换器及运算放大器，所述通讯模块、温补晶振模块、温度传感器、存储模块、配置模块、数模转换器分别与FPGA模块连接，所述运算放大器与数模转换器连接，所述电源模块为各模块进行供电；
所述通讯模块用于与外部上位机连接，接收外部命令，并将其传输给FPGA模块，所述通讯模块包括RS232接口模块及I/O接口模块，所述外部命令为RS232接口数据，或实时同步信号与工作波形模式码；
所述RS232接口模块用于接收RS232接口数据；
所述I/O接口模块用于接收实时同步信号及工作波形模式码；
所述实时同步信号包括发射使能触发信号及调制使能触发信号；
所述温补晶振模块用于为FPGA模块提供基准时钟；
所述温度传感器用于为FPGA模块提供温度信息；
所述存储模块用于存储各种与外部命令及温度信息对应的信号类型的波形数据；
所述配置模块用于存储FPGA模块的配置信息；
所述数模转换器用于接收FPGA模块输出的数字信号，将其转换为模拟信号后送入运算放大器放大后输出；
所述FPGA模块用于在上电后，从配置模块获取配置信息对自身进行配置及初始化，并根据外部命令及温度信息查询存储模块，获取对应的信号类型的波形数据，并将其传输给数模转换器；
当外部命令为RS232接口数据时，FPGA模块根据预设的周期及脉宽产生对应的发射使能触发信号及调制使能触发信号，并解析RS232接口数据，得到模式码，且从温度传感器获取温度信息，根据发射使能触发信号、调制使能触发信号、模式码及温度信息查询存储模块，得到对应的信号类型的波形数据，并将其传输给数模转换器；
当外部命令为发射使能触发信号、调制使能触发信号及工作波形模式码时，FPGA模块根据工作波形模式码得到对应的模式码，并从温度传感器获取温度信息，根据发射使能触发信号、调制使能触发信号、模式码及温度信息查询存储模块，得到对应的信号类型的波形数据，并将其传输给数模转换器。
2.如权利要求1所述的可调视频脉冲信号源，其特征在于，所述RS232接口模块还用于将接收到的RS232电平信号转换为TTL电平信号，将其作为RS232接口数据。
3.如权利要求1所述的可调视频脉冲信号源，其特征在于，所述RS232接口模块还用于将FPGA模块传输来的TTL电平信号转换为RS232电平信号，并将其传输给与其连接的外部上位机。
4.如权利要求1所述的可调视频脉冲信号源，其特征在于，所述FPGA模块还用于将获取到的与其连接的各模块的数据通过RS232接口模块反馈给外部上位机。
5.如权利要求1所述的可调视频脉冲信号源，其特征在于，所述初始化包括对FPGA模块内部寄存器进行初始化及对FPGA模块的I/O管脚进行初始化。
6.如权利要求1或2或3或4或5所述的可调视频脉冲信号源器，其特征在于，所述存储模块采用EEPROM类存储器。
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