CN109188987A - 基于高速da的多通道信号高精度同步控制方法及装置 - Google Patents

基于高速da的多通道信号高精度同步控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于高速DA的多通道信号高精度同步控制方法及装置，其解决了现有技术无法在保证相位一致的情况下，实现对多通道信号的高精度控制的技术问题；包括如下步骤：步骤1，生成校准信号；步骤2，测量通道间的时间差：通过测试每个通道上脉冲前沿相对于最迟通道脉冲前沿的时间提前量，得到每个通道需要的延迟量；步骤3，计算校准值：延迟量与DA的采样频率相乘并取整，得到各个通道的校准值；步骤4，同步精调校准：由FPGA中的精调校准模块对信号产生单元进行相应校准值的延时；步骤5，多通道信号同步产生。本发明广泛应用于多辐射信号源信号同步领域。

Description

基于高速DA的多通道信号高精度同步控制方法及装置
技术领域
本发明涉及一种多通道信号同步控制方法，特别是涉及一种基于高速DA的多通道信号高精度同步控制方法及装置。
背景技术
随着信号与信息处理技术的快速发展，多通道信号产生技术广泛应用于军事、工业、航空等领域。随着应用场景的日益复杂，在雷达信号模拟方面，雷达信号的模拟产生最重要的部分在于D/A转换芯片，对于多通道信号的模拟产生，对其同步性的要求不断提高。如何进一步提高高速DA多通道信号之间的同步性，一直是雷达信号模拟领域重要的探索方向。
目前多辐射源雷达信号的模拟产生计数，在保证多通道信号的同步性方面，信号时间差在纳秒级别以上，并受DA工作频率的限制，输出的信号频率较低；对基于FPGA+高速DA的硬件平台，很多方法是通过FPGA进行相位补偿来实现同步性，但由于舍弃部分相位实现的同步，多路信号间的相位信息不同，对于需要高精度定位的系统均不适用。
现有方法无法在保证相位一致的情况下，实现对多通道信号的高精度控制，特别是对高速DA的应用平台。
发明内容
本发明针对现有技术无法在保证相位一致的情况下，实现对多通道信号的高精度控制的技术问题；提供一种在保证相位一致的情况，实现对多通道信号的高精度控制的基于高速DA的多通道信号高精度同步控制方法及装置。
为此，本发明的技术方案是，包括如下步骤：
步骤1，生成校准信号；
步骤2，测量通道间的时间差：
使用多通道示波器测试每个通道上脉冲前沿相对于最迟通道脉冲前沿的时间提前量，得到每个通道需要的延迟量；
步骤3，计算校准值：
延迟量与DA的采样频率相乘并取整，得到各个通道的校准值；
步骤4，同步精调校准：
由FPGA中的精调校准模块对信号产生单元进行相应校准值的延时；
步骤5，多通道信号同步产生。
优选地，步骤1的校准信号，是由多片FPGA生成的多通道低频定频信号。
优选地，步骤2的通道间的时间差是使用多通道示波器测量的。
优选地，步骤4具体用于，通过上位机分别给各FPGA发送校准值，并由各FPGA中的精调校准模块对信号产生单元进行相应校准值的延时；相应校准值的延时指，根据相应校准值，将各FPGA信号产生单元中的精调校准模块进行校准值个数的赋值。
本发明还提供一种基于高速DA的多通道信号高精度同步控制装置，设有校准信号生成模块、时间差测量模块、校准值计算模块和延时校准模块；
校准信号生成模块，用于生产校准信号，校准信号为多通道低频定频信号；
时间差测量模块，用于测量通道间的时间差，通道间的时间差是每个通道上脉冲前沿相对于最迟通道脉冲前沿的时间提前量；
校准值计算模块，用于将时间差测量模块测量的时间差与DA的采样频率相乘并取整，得到各个通道的校准值；
延时校准模块，根据上位机下发的各通道校准值，对FPGA中的信号产生单元进行相应校准值的延时。
优选地，相应校准值的延时指，对各FPGA中的信号产生单元进行相应校准值个数的赋值。
本发明的有益效果，一是采用信号校准机制，通过FPGA的精调校准模块实现了以DA采样周期为步进的时延调整，提高了信号同步控制精度；二是保证了信号相位的一致性；三是实现了高速DA的多通道信号同步。
附图说明
图1是本发明多通道信号高精度同步控制方法流程图；
图2是本发明多通道信号高精度同步控制装置结构图；
图3是本发明一种硬件平台的实施例。
图中符号说明
1.校准信号生成模块；2.时间差测量模块；3.校准值计算模块；4.延时校准模块。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
如图1所示，本发明公开了一种基于多片高速DA的多通道信号高精度同步控制方法，具体步骤是：
步骤1，生成校准信号：
由多片FPGA生成的多通道低频定频信号作为校准信号，方便后续使用一般的示波器对多通道信号时间差进行测量；
步骤2，测量通道间的时间差；
通道间的时间差是使用多通道示波器测量的，通过测试每个通道上脉冲前沿相对于最迟通道脉冲前沿的时间提前量，得到每个通道需要的延迟量；
步骤3，计算校准值：
将每个通道的延迟量与DA的采样频率相乘并取整，得到各个通道的校准值；
步骤4，同步精调校准：
通过上位机分别给各FPGA发送校准值，并由各FPGA中的精调校准模块对信号产生单元进行相应校准值的延时；
相应校准值的延时指，根据相应校准值，将各FPGA信号产生部分中的精调校准模块进行校准值个数的赋值；
比如某通道的校准值为12，则在信号开始产生时先对该通道的精调校准模块赋12个零，之后为信号的正常产生过程，这样可以实现延迟操作。该模块可以使校准精度达到DA的采样频率数量级别，实现了高精度同步控制。例如，DA配置为2.5GHz，则校准精度为0.4ns。
步骤5，多通道信号同步产生：
基于步骤4的操作产生多通道同步信号，FPGA采用DDS模块联合高速DA转换器实现多种类信号的产生，有效实现了多通道间信号的同步。
基于上述提供的基于多片高速DA的多通道信号高精度同步控制方法，本发明还提供一种执行上述多通道高速采样同步方法的装置，包括依次连接的校准信号生成模块、时间差测量模块、校准值计算模块和延时校准模块。
校准信号生成模块，用于生产校准信号，校准信号为多通道低频定频信号；
时间差测量模块，用于测量通道间的时间差，通道间的时间差是每个通道上脉冲前沿相对于最迟通道脉冲前沿的时间提前量；
校准值计算模块，用于将时间差测量模块测量的时间差与DA的采样频率相乘并取整，得到各个通道的校准值；
延时校准模块，根据上位机下发的各通道校准值，对FPGA中的信号产生单元进行相应校准值的延时。
相应校准值的延时指，对各FPGA中的信号产生单元进行相应校准值个数的赋值。
如图2所示，硬件架构采用多片FPGA和多片DA结合，产生多路低频定频的信号。多通道数取决于FPGA和DA的数量，本实施例采用四通道。时钟芯片ADF4350内部NCO可将输入时钟倍频到2.2～4.4GHz，然后经过分频得到所需时钟，ADCLK946时钟Buffer芯片时钟输出给4个DA。DA采用AD公司的AD9739，双通道14bit LVDS数据输入，内部采用频率可达2.5GSPS。4片FPGA通过之间LVDS差分线下发产生信号的起始标志。
各个通道的FPGA首先产生校准信号，通过多通道示波器进行测试并计算得到各通道的校准值，通过上位机下发校准值给各个FPGA；FPGA在接收到信号起始标志时，分别产生各自校准值个数的0，然后再正常产生信号。这样就实现了多通道信号的可控延迟，并可以实现高精度的同步，可达0.4ns的同步控制精度。
本方法模拟多个辐射源雷达射频信号的产生，是一种涉及多辐射信号源信号同步的方法。无需在FPGA中进行信号人工相位补偿，可实现多路信号的相位信息同步。通过FPGA的精调校准模块，可实现多路同步信号的高精度控制，同步性可达高速DA的采样周期水平，对于要求高精确定位的系统十分实用。
本发明的有益效果：一是采用信号校准机制，通过FPGA的精调校准模块实现了以DA采样周期为步进的时延调整，提高了信号同步控制精度；二是保证了信号相位的一致性；三是实现了高速DA的多通道信号同步。
惟以上者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (6)

1.一种基于高速DA的多通道信号高精度同步控制方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤1，生成校准信号；
步骤2，测量通道间的时间差：
通过测试每个通道上脉冲前沿相对于最迟通道脉冲前沿的时间提前量，得到每个通道需要的延迟量；
步骤3，计算校准值：
延迟量与DA的采样频率相乘并取整，得到各个通道的校准值；
步骤4，同步精调校准：
由FPGA中的精调校准模块对信号产生单元进行相应校准值的延时；
步骤5，多通道信号同步产生。
2.根据权利要求1所述的基于高速DA的多通道信号高精度同步控制方法，其特征在于，所述步骤1的校准信号，是由多片FPGA生成的多通道低频定频信号。
3.根据权利要求1所述的基于高速DA的多通道信号高精度同步控制方法，其特征在于，所述步骤2的通道间的时间差是使用多通道示波器测量的。
4.根据权利要求2所述的基于高速DA的多通道信号高精度同步控制方法，其特征在于，所述步骤4具体用于，通过上位机分别给各FPGA发送校准值，并由各FPGA中的精调校准模块对信号产生单元进行相应校准值的延时；所述相应校准值的延时指，根据相应校准值，将各FPGA信号产生单元中的精调校准模块进行校准值个数的赋值。
5.一种基于高速DA的多通道信号高精度同步控制装置，其特征是，设有校准信号生成模块、时间差测量模块、校准值计算模块和延时校准模块；
所述校准信号生成模块，用于生产校准信号，所述校准信号为多通道低频定频信号；
所述时间差测量模块，用于测量通道间的时间差，所述通道间的时间差是每个通道上脉冲前沿相对于最迟通道脉冲前沿的时间提前量；
所述校准值计算模块，用于将所述时间差测量模块测量的时间差与DA的采样频率相乘并取整，得到各个通道的校准值；
所述延时校准模块，根据上位机下发的各通道校准值，对FPGA中的信号产生单元进行相应校准值的延时。
6.根据权利要求5所述的基于高速DA的多通道信号高精度同步控制装置，其特征在于，所述相应校准值的延时指，对各FPGA中的信号产生单元进行相应校准值个数的赋值。
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