CN109597350B - 一种基于fpga的微波开关脉冲调制控制装置 - Google Patents

一种基于fpga的微波开关脉冲调制控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109597350B
CN109597350B CN201811490569.5A CN201811490569A CN109597350B CN 109597350 B CN109597350 B CN 109597350B CN 201811490569 A CN201811490569 A CN 201811490569A CN 109597350 B CN109597350 B CN 109597350B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse
fpga
signal
microwave switch
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811490569.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109597350A (zh
Inventor
卓红艳
刘志强
戈弋
葛成良
彭文
李才阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Applied Electronics of CAEP
Original Assignee
Institute of Applied Electronics of CAEP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Applied Electronics of CAEP filed Critical Institute of Applied Electronics of CAEP
Priority to CN201811490569.5A priority Critical patent/CN109597350B/zh
Publication of CN109597350A publication Critical patent/CN109597350A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109597350B publication Critical patent/CN109597350B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/054—Input/output

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，包括FPGA时序控制模块、FPGA信号处理计算模块、FPGA并/串转换模块、高速串行差分输出模块和输出接口插件，所述FPGA时序控制模块输出多路脉冲并行的脉冲信号，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块参数，所述FPGA并/串转换模块输出高速串行差分延时同步脉冲信号，所述差分延时同步脉冲信号通过输出接口插件输出，本发明采用基于FPGA高速串口技术输出脉宽、周期数字可调的控制脉冲来控制微波开关的通断，同时对输出的多路控制脉冲的延时进行数字调节，实现信号的延时同步，本发明实现了对输入的射频/微波信号的脉冲调制。

Description

一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置
技术领域
本发明属于通信与信息系统技术领域，具体地说涉及一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置。
背景技术
微波开关可以为射频/微波信号提供宽带开关功能，再对微波信号根据需要进行调制，输出脉冲串。微波高速开关具有高带宽、高速等特点，广泛地运用于通讯、雷达等电子学系统中。现有技术中，微波高速开关的控制装置存在着以下问题：
（1）对不同类型的微波开关的控制问题：由于微波开关的高带宽和高速度的特点，传统的控制装置输出的脉冲宽度在秒、毫秒、微秒量级的TTL电平(晶体管-晶体管逻辑电平)的脉冲显然已经无法控制高速微波开关的通断，同时，基于不同类型的微波开关，开关的时间有所不同，微波开关的通断与控制脉冲的电压幅值和脉冲宽度、脉冲间隔都有关系。因此，对不同的开关需要输出不同的脉冲宽度，因此，微波开关的控制脉冲宽度应可以数字调节，以满足不同开关时间的微波开关的控制要求；此外，当有外部微波输入时，调节控制脉冲的脉宽、脉冲间隔可一定范围内对输入的微波调制，形成不同宽度和频率的脉冲串，实现脉冲宽度调制(或脉冲持续时间调制) PWM（PDM)。即是把每一控制脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压。
（2）多路延时同步的问题：即控制微波开关通断的控制脉冲触发和输入的微波信号的精确同步，即在微波输入的同时，触发控制脉冲控制微波开关导通。影响微波输入与控制脉冲触发同步关系的主要是信号线缆长度不同引起的传输时延，微波输入信号与控制脉冲触发信号之间的固有信号延时。针对上述两个因素的延时，通过采用高精度可调的延时同步方法，达到微波输入信号和控制脉冲触发信号的延时同步，同步精度达到1ns。
发明内容
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，采用基于FPGA高速串口技术，输出脉宽、周期数字可调的控制脉冲，控制微波开关的通断，同时对输出的多路控制脉冲的延时进行数字调节，实现信号的延时同步。该装置实现了对输入的射频/微波信号的脉冲调制。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，包括FPGA时序控制模块、FPGA信号处理计算模块、FPGA并/串转换模块、高速串行差分输出模块和输出接口插件，所述FPGA时序控制模块输出多路脉冲并行的脉冲信号，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块参数，所述FPGA并/串转换模块输出高速串行差分延时同步脉冲信号，所述差分延时同步脉冲信号通过所述输出接口插件输出；
基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置的方法，包括：
S1：将微波开关脉冲调制装置通过串行通信接口与上位机连接；
S2：在上位机预设各个通道产生触发脉冲的个数、脉冲间隔、脉冲宽度和脉冲延时四个参数；
S3：微波开关脉冲调制装置接收到上述参数后，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块参数，所述FPGA并/串转换模块输出高速串行差分延时同步脉冲信号，然后通过信号转换模块转换为单端信号，输出多路延时同步脉冲；
S4：信号源输出连续的正弦波射频信号，微波开关脉冲调制装置在内部或外部触发信号下输出脉冲序列，TTL电平控制微波开关通断；
进一步，所述S4中，信号源产生的正弦波射频信号输入到微波开关，当微波开关脉冲调制装置产生的脉冲信号宽度大于微波开关的开启电压时，微波开关打开，信号通过；当微波开关脉冲调制装置的脉冲信号宽度小于微波开关的开启电压时，微波开关关闭，信号截止；
进一步，所述S4中，当信号源开始输出微波时，根据设定的脉宽t1、间隔t2和脉冲个数n，输出高电平，使微波开关导通，其中(t1+t2)×n≤100，由于开关的固有延迟和上升沿时间，实际输出脉宽为(t1-10)ns，上位机可调节脉宽t1、间隔t2，求得脉冲个数n=100/(t1+t2)，向下取整，然后输出TTL电平。
进一步，还包括转换模块和光电信号转换接口模块，所述差分延时同步脉冲信号输出至所述转换模块中，由所述转换模块将差分延时同步脉冲信号转换为单端输出，然后经过所述光电信号转换接口模块转换为光信号输出。
进一步，所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉冲间隔时间为：10ns-100ns。
进一步，所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉宽大于30ns。
进一步，所述微波开关脉冲调制装置通过串行通信接口RS422或RS485与上位机连接。
本发明技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：
本发明采用基于FPGA高速串口技术输出脉宽、周期数字可调的控制脉冲制微波开关的通断，同时对输出的多路控制脉冲的延时进行数字调节，实现信号的延时同步，本发明实现了对输入的射频/微波信号的脉冲调制；控制脉冲的脉宽纳秒量级可调，可调范围为10ns～100ns；控制脉冲间隔纳秒量级可调，可调范围为10ns～100ns；信号同步延时数字可调，同步精度达到1ns。
附图说明
图1是本发明的基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置的结构框图；
图2是本发明的基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置具体示例的示意图；
图3是本发明信号源输出微波的时序关系图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
本实施例提供了一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，如图1所示，包括FPGA时序控制模块1、FPGA信号处理计算模块2、FPGA并/串转换模块3、高速串行差分输出模块4、转换模块5、光电信号转换接口模块6和输出接口插件7，所述FPGA时序控制模块1输出多路脉冲并行的脉冲信号，所述FPGA信号处理计算模块2根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块3参数，所述FPGA并/串转换模块3输出高速串行差分延时同步脉冲信号，所述差分延时同步脉冲信号通过所述输出接口插件输出，或者输出至所述转换模块5中，由所述转换模块5将差分延时同步脉冲信号转换为单端输出，然后经过所述光电信号转换接口模块6转换为光信号输出。其中，所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉冲间隔时间为：10ns-100ns，由于TTL电平的脉冲信号宽度较小，会造成输出的控制脉冲无平顶，因此所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉宽大于30ns。
如图2所示，为本发明基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置具体示例的示意图，所述微波开关脉冲调制控制装置通过串行通信接口与上位机连接，优选的，所述微波开关脉冲调制装置通过串行通信接口RS422或RS485与上位机连接，信号源产生的正弦波射频信号输入到微波开关，微波开关输出调制后的微波信号，选择合适的参数，控制种子源输出，形成脉冲调制。
本实施例还提供一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置的方法，包括：
S1：将微波开关脉冲调制装置通过串行通信接口与上位机连接；
S2：在上位机预设各个通道产生触发脉冲的个数、脉冲间隔、脉冲宽度和脉冲延时四个参数；
S3：微波开关脉冲调制装置接收到上述参数后，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块参数，所述FPGA并/串转换模块输出高速串行差分延时同步脉冲信号，然后通过信号转换模块转换为单端信号，输出多路延时同步脉冲；
S4：信号源输出连续的正弦波射频信号，微波开关脉冲调制装置在内部或外部触发信号下输出脉冲序列，TTL电平控制微波开关通断（高电平3.3~5V为通）。具体地，信号源产生的正弦波射频信号输入到微波开关，当微波开关脉冲调制装置产生的脉冲信号宽度大于微波开关的开启电压时，微波开关打开，信号通过；当微波开关脉冲调制装置的脉冲信号宽度小于微波开关的开启电压时，微波开关关闭，信号截止。
如图3所示，当信号源开始输出微波时，根据设定的脉宽t1、间隔t2和脉冲个数n，输出高电平，使微波开关导通。其中(t1+t2)×n≤100，由于开关的固有延迟和上升沿时间，实际输出脉宽为(t1-10)ns，上位机可调节脉宽t1、间隔t2，求得脉冲个数n=100/(t1+t2)，向下取整，然后输出TTL电平。微波开关输出的调制后的微波信号，选择合适的参数，控制种子源输出，形成脉冲调制。
需要说明的是，上述序号S1-S4不构成对发明的顺序限定，各步骤之间只要不构成冲突就可以进行互换，本发明不依次为限。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (5)

1.一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，其特征在于，包括FPGA时序控制模块、FPGA信号处理计算模块、FPGA并/串转换模块、高速串行差分输出模块和输出接口插件，所述FPGA时序控制模块输出多路脉冲并行的脉冲信号，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块参数，所述FPGA并/串转换模块输出高速串行差分延时同步脉冲信号，所述差分延时同步脉冲信号通过所述输出接口插件输出；
基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置的方法，包括：
S1：将微波开关脉冲调制装置通过串行通信接口与上位机连接；
S2：在上位机预设各个通道产生触发脉冲的个数、脉冲间隔、脉冲宽度和脉冲延时四个参数；
S3：微波开关脉冲调制装置接收到上述参数后，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块参数，所述FPGA并/串转换模块输出高速串行差分延时同步脉冲信号，然后通过信号转换模块转换为单端信号，输出多路延时同步脉冲；
S4：信号源输出连续的正弦波射频信号，微波开关脉冲调制装置在内部或外部触发信号下输出脉冲序列，TTL电平控制微波开关通断；
所述S4中，信号源产生的正弦波射频信号输入到微波开关，当微波开关脉冲调制装置产生的脉冲信号宽度大于微波开关的开启电压时，微波开关打开，信号通过；当微波开关脉冲调制装置的脉冲信号宽度小于微波开关的开启电压时，微波开关关闭，信号截止；
所述S4中，当信号源开始输出微波时，根据设定的脉宽t1、间隔t2和脉冲个数n，输出高电平，使微波开关导通，其中(t1+t2)×n≤100，由于开关的固有延迟和上升沿时间，实际输出脉宽为(t1-10)ns，上位机可调节脉宽t1、间隔t2，求得脉冲个数n=100/(t1+t2)，向下取整，然后输出TTL电平。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，其特征在于，还包括转换模块和光电信号转换接口模块，所述差分延时同步脉冲信号输出至所述转换模块中，由所述转换模块将差分延时同步脉冲信号转换为单端输出，然后经过所述光电信号转换接口模块转换为光信号输出。
3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，其特征在于，所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉冲间隔时间为：10ns-100ns。
4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，其特征在于，所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉宽大于30ns。
5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，其特征在于，所述微波开关脉冲调制装置通过串行通信接口RS422或RS485与上位机连接。
CN201811490569.5A 2018-12-07 2018-12-07 一种基于fpga的微波开关脉冲调制控制装置 Active CN109597350B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811490569.5A CN109597350B (zh) 2018-12-07 2018-12-07 一种基于fpga的微波开关脉冲调制控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811490569.5A CN109597350B (zh) 2018-12-07 2018-12-07 一种基于fpga的微波开关脉冲调制控制装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109597350A CN109597350A (zh) 2019-04-09
CN109597350B true CN109597350B (zh) 2020-07-24

Family

ID=65961221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811490569.5A Active CN109597350B (zh) 2018-12-07 2018-12-07 一种基于fpga的微波开关脉冲调制控制装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109597350B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111143263B (zh) * 2019-12-24 2021-01-08 清华大学 信号延时校准方法、系统及电子设备
CN111277248B (zh) * 2020-04-03 2023-09-19 中国科学院近代物理研究所 一种多工作模式的同步脉冲发生装置及其工作方法
CN113867238B (zh) * 2021-12-06 2022-02-11 成都威频科技有限公司 带有幅度和脉冲调制功能的捷变alc系统及其控制方法
CN117200762B (zh) * 2022-05-31 2024-02-27 湖南毂梁微电子有限公司 一种数字脉冲测量和转换电路与方法
CN115278402B (zh) * 2022-07-27 2023-09-01 南京慧尔视智能科技有限公司 一种信息采集设备及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105281886A (zh) * 2015-11-19 2016-01-27 中国科学院武汉物理与数学研究所 冷离子量子信息处理器的时序控制信号产生方法及装置
CN105827222A (zh) * 2016-05-18 2016-08-03 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种基于fpga高速串行总线的纳秒级数字同步机
CN106027002A (zh) * 2016-05-17 2016-10-12 电子科技大学 一种纳秒级微波窄脉冲调制器
CN106953693A (zh) * 2017-05-18 2017-07-14 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种基于光纤通信的远程测控系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1521480A (en) * 1975-09-03 1978-08-16 Ici Ltd Monitoring identified electrical signals
EP2444818B1 (en) * 2010-10-19 2013-04-03 Siemens Aktiengesellschaft A pulse-echo ranging system and method
CN205642637U (zh) * 2016-04-20 2016-10-12 中国科学技术大学 一种并行雪崩光电二极管阵列结构的红外单光子探测系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105281886A (zh) * 2015-11-19 2016-01-27 中国科学院武汉物理与数学研究所 冷离子量子信息处理器的时序控制信号产生方法及装置
CN106027002A (zh) * 2016-05-17 2016-10-12 电子科技大学 一种纳秒级微波窄脉冲调制器
CN105827222A (zh) * 2016-05-18 2016-08-03 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种基于fpga高速串行总线的纳秒级数字同步机
CN106953693A (zh) * 2017-05-18 2017-07-14 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种基于光纤通信的远程测控系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109597350A (zh) 2019-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109597350B (zh) 一种基于fpga的微波开关脉冲调制控制装置
US9355054B2 (en) Digital calibration-based skew cancellation for long-reach MIPI D-PHY serial links
CN102882673B (zh) 多通道高速dac同步实现方法
CN104144008B (zh) 一种基于四维天线阵的正交多载频信号发射装置
CN109617552A (zh) 多通道模数转换系统及其转换方法
US2462111A (en) Multichannel pulse distributor system
CN109818596B (zh) 一种多通道射频信号波形和相位精确控制电路
CN105827222A (zh) 一种基于fpga高速串行总线的纳秒级数字同步机
CN103066960B (zh) 大幅度超高速同步脉冲产生装置及方法
CN209517099U (zh) 多通道模数转换系统
CN104237856B (zh) 一种雷达探测信号高精度延时产生装置及控制方法
EP3846345B1 (en) Fast digital isolator
CN110768684B (zh) 一种时隙信号的幅度控制装置与方法
CN112019215B (zh) 一种脉宽调制单分发式多通道adc同步方法
CN209046595U (zh) 一种模拟预失真电路
CN115166382B (zh) 一种多辐射源相参信号模拟装置及方法
CN108040363B (zh) 一种实现微波功率高精度快捷变控制的电路结构
US20120154342A1 (en) Driving circuit for lcos element
CN115936130A (zh) 基于fpga的多片dac脉冲输出同步与相位调节方法及系统
KR100516916B1 (ko) 시간지연과 파형 변환을 이용한 펄스 발생장치 및 그방법과 그를 이용한 다중 주파수 대역폭 무선통신시스템의 송신장치
CN108156105B (zh) 一种可变功率/频率的窄带fsk信号调制系统及方法
CN113109951B (zh) 基于随机信号的并联电光调制器偏置点控制方法及装置
US9859906B2 (en) Methods and devices for an energy efficient digital to analog conversion
CN101308990A (zh) 一种产生脉冲宽度可调的激光脉冲的方法
CN107809222A (zh) 一种脉冲信号发生器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant