CN110061699A - 一种采用fpga控制的数字功放调制器及方法 - Google Patents

一种采用fpga控制的数字功放调制器及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110061699A
CN110061699A CN201910390778.0A CN201910390778A CN110061699A CN 110061699 A CN110061699 A CN 110061699A CN 201910390778 A CN201910390778 A CN 201910390778A CN 110061699 A CN110061699 A CN 110061699A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
data
fpga
frequency
power amplifier
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.)
Pending
Application number
CN201910390778.0A
Other languages
English (en)
Inventor
季红雨
张建方
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.)
Shandong Platinum Crystal Intelligent Technology Co Ltd
Original Assignee
Shandong Platinum Crystal Intelligent Technology Co Ltd
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 Shandong Platinum Crystal Intelligent Technology Co Ltd filed Critical Shandong Platinum Crystal Intelligent Technology Co Ltd
Priority to CN201910390778.0A priority Critical patent/CN110061699A/zh
Publication of CN110061699A publication Critical patent/CN110061699A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
    • H03D7/14—Balanced arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01—Shaping pulses
    • H03K5/08—Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/524—Pulse modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/12—Modulator circuits; Transmitter circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种采用FPGA控制的数字功放调制器及方法，包括FPGA模块，其特征是：所述FPGA模块包括软核控制部分和硬核控制部分。所述软核控制部分包括控制器模块和函数波形发生模块。所述硬核控制部分包括频率段选择模块、载波频率选择模块、PWM调制模块和死区控制模块。本发明涉及调制器设备领域，具体地讲，涉及一种采用FPGA控制的数字功放调制器。本发明的优点解决电磁干扰(EMI)中的传导干扰和辐射干扰。使噪声的频域信号单一峰值明显降低，更容易局限于标准限值之内。能够使数字功放在输出不同变化率信号时采用不同的载波频率，并根据基波频率有较宽的载波选择范围，可同时兼顾输出失真率与工作效率。

Description

一种采用FPGA控制的数字功放调制器及方法
技术领域
本发明涉及调制器设备领域，具体地讲，涉及一种采用FPGA控制的数字功放调制器及方法。
背景技术
目前，在电源供应器领域中，普遍采取定频调制技术，该技术应用简单，便于硬件或软件方式实现。但其存在频率相对集中的载波干扰，并产生与载波频率相关的多次谐波尖峰。当前，我国经济迅速发展，自行设计与制造的电源供应器及其衍生产品逐渐走向国际市场，需要通过国外严格的认证。在国内，国产产品逐渐进入航天、航空等高精尖领域。这些新的领域对电磁兼容有更高的要求，传统的调制方式如达到上述领域要求，则需要在材料、工艺等方面进行大量细致的屏蔽、阻隔措施，其成本巨幅增加，市场竞争力减弱。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采用FPGA控制的数字功放调制器及方法，从源头将电磁发射与传导的尖峰进行削波峰处理，避免了单一频率点的尖峰电磁干扰。
本发明采用如下技术方案实现发明目的：
一种采用FPGA控制的数字功放调制器，包括FPGA模块，其特征是：所述FPGA模块包括软核控制部分和硬核控制部分。
作为对本技术方案的进一步限定，所述软核控制部分包括控制器模块和函数波形发生模块。
作为对本技术方案的进一步限定，所述硬核控制部分包括频率段选择模块、载波频率选择模块、PWM调制模块和死区控制模块。
作为对本技术方案的进一步限定，所述控制器模块接受控制信息输入，所述控制器模块将控制信息发送给所述函数波形发生模块，所述控制器模块将频率数据发送给所述频率段选择模块，所述控制器模块将输出控制发送给所述死区控制模块。
作为对本技术方案的进一步限定，所述函数波形发生模块将波形数据和相位数据发送给所述载波频率选择模块，所述函数波形发生模块将波形数据发送给所述PWM调制模块。
作为对本技术方案的进一步限定，所述频率段选择模块将频率段数据发送给所述载波频率选择模块。
作为对本技术方案的进一步限定，所述载波频率选择模块对波形数据及相位信息进行微分运算，将2路运算结果进行一定比例的平均，其结果为运算波形的变化率，将此变化率依据数值的大小选择合适的周期数据，将此数据传递至PWM调制模块。
作为对本技术方案的进一步限定，所述PWM调制模块将两路PWM信号发送给所述死区控制模块。
作为对本技术方案的进一步限定，所述死区控制模块产生4路全桥驱动信号。
一种采用FPGA控制的数字功放调制器的方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)控制器模块接收外部传递过来的控制信息并进行解析，提取传递信息中的下列信息：基波的频率，幅值，相位、各次谐波分量及相位，函数波形发生模块接收控制模块信息，利用多次正弦函数运算合成基波+各谐波的波形幅值数据，该数据与基波波形相位数据共同传递至载波频率选择模块；与此同时，函数波形发生模块将波形数据传递至PWM调制模块，控制器模块将基波的频率数据传递至频率段选择模块；
(2)频率段选择模块根据基波的频率选择合适的频率段，并将频率段信息传递至载波频率选择器模块；
(3)载波频率选择模块对波形数据及相位信息进行微分运算，将2路运算结果进行一定比例的平均，其结果为运算波形的变化率，将此变化率依据数值的大小选择合适的周期数据，将此数据传递至PWM调制模块；
(3)PWM调制模块根据输入的载波数据和波形数据进行单极性倍频调制，以载波数据为基础采用递增递减计数器产生等边三角波数据，输入的波形数据采用互补算法产生2路互补的基波数据，该2路数据与载波三角波数据进行比较，得到2路PWM信号；
(4)死区控制模块根据输入的2路PWM信号，直接输出PWM_1及PWM_3，每路增加死区延时并反相输出后输出PWM_2及PWM_4，此4路信号受软核控制部分的控制器模块控制，最终通过4个与非门作为门控开关输出，PWM1及PWM2为左桥臂，PWM3及PWM4为右桥臂。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的优点解决电磁干扰(EMI)中的传导干扰和辐射干扰。使噪声的频域信号单一峰值明显降低，更容易局限于标准限值之内。能够使数字功放在输出不同变化率信号时采用不同的载波频率，并根据基波频率有较宽的载波选择范围，可同时兼顾输出失真率与工作效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的FPGA外围电路模块电路图。
图3是本发明的输入输出模块电路图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1所示，本发明包括包括FPGA软件系统模块，所述FPGA软件系统模块包括软核控制部分和硬核控制部分。
所述软核控制部分包括控制器模块和函数波形发生模块。
所述硬核控制部分包括频率段选择模块、载波频率选择模块、PWM调制模块和死区控制模块。
所述控制器模块接受控制信息输入，所述控制器模块将控制信息发送给所述函数波形发生模块，所述控制器模块将频率数据发送给所述频率段选择模块，所述控制器模块将输出控制发送给所述死区控制模块。
所述函数波形发生模块将波形数据和相位数据发送给所述载波频率选择模块，所述函数波形发生模块将波形数据发送给所述PWM调制模块。
所述频率段选择模块将频率段数据发送给所述载波频率选择模块。
所述载波频率选择模块对波形数据及相位信息进行微分运算，将2路运算结果进行一定比例的平均，其结果为运算波形的变化率，将此变化率依据数值的大小选择合适的周期数据，将此数据传递至PWM调制模块。
所述PWM调制模块将两路PWM信号发送给所述死区控制模块。
所述死区控制模块产生4路全桥驱动信号。
所述PWM调制器的基波输入频率范围为10-3000hz，所述PWM调制器的载波频率范围为10k-150khz。
本设备的硬件电路包括外围电路模块和输入输出模块，所述外围电路模块包括电源模块U1M、电源模块U1L、电源模块U1K、时钟模块U1I、晶振Y1、调试端口与配置模块U1J、专用存储器U5、JTAG调试端口J5以及AS调试端口J11。
所述调试端口与配置模块U1J的引脚6分别连接连接所述专用存储器U5的引脚5和所述AS调试端口J11的引脚9，所述调试端口与配置模块U1J的引脚8分别连接所述专用存储器U5的引脚1和所述AS调试端口J11的引脚8，所述调试端口与配置模块U1J的引脚12分别连接所述专用存储器U5的引脚6和所述AS调试端口J11的引脚1，所述调试端口与配置模块U1J的引脚13分别连接所述专用存储器U5的引脚2和所述AS调试端口J11的引脚7，所述调试端口与配置模块U1J的引脚14连接所述AS调试端口J11的引脚5，所述调试端口与配置模块U1J的引脚21连接所述AS调试端口J11的引脚6，所述调试端口与配置模块U1J的引脚5连接所述AS调试端口J11的引脚3，所述调试端口与配置模块U1J的引脚15连接所述JTAG调试端口J5的引脚9，所述调试端口与配置模块U1J的引脚16连接所述JTAG调试端口J5的引脚1，所述调试端口与配置模块U1J的引脚18连接所述JTAG调试端口J5的引脚5，所述调试端口与配置模块U1J的引脚20连接所述JTAG调试端口J5的引脚3。
所述晶振Y1的引脚3通过4个零欧姆连接所述时钟模块U1I的引脚1到4。
所述输入输出模块包括功能模块U1A和功能模块U1E，所述功能模块U1A通过同步串口SPI与微处理器连接，所述功能模块U1A的引脚1连接所述同步串口SPI的MOSI端口，所述功能模块U1A的引脚2连接所述同步串口SPI的MISO端口，所述所述功能模块U1A的引脚3连接所述同步串口SPI的CLK端口，所述所述功能模块U1A的引脚4连接所述同步串口SPI的CS端口。
所述功能模块U1A的引脚7连接OV_INT端口，所述OV_INT端口将过压报警信号传送至上级处理器，所述功能模块U1A的引脚10连接OI-INT端口，所述OI-INT端口将过流报警信号传送至上级处理器，所述功能模块U1A的引脚11连接STOP端口，所述STOP端口输出使能控制。
所述功能模块U1E的引脚83连接OV端口，所述OV端口将保护电路检测到过电压信号传送至FPGA，所述功能模块U1E的引脚84连接OI端口，所述OI端口将保护电路检测到过电流信号传送至FPGA。
所述功能模块U1E的引脚73-76连接PWM信号输出端口。
本发明的工作流程为：控制器模块接收微处理器传递过来的外部控制信息并进行解析，提取传递信息中的下列信息：基波的频率(16bit)，幅值(16bit)，相位(12bit)；各次谐波分量(8bit)及相位(12bit)。函数波形发生模块接收控制模块信息，利用多次正弦函数运算合成基波+各谐波的波形幅值数据(16bit)，该数据与基波波形相位数据(12bit)共同传递至载波频率选择模块。与此同时，函数波形发生模块将波形数据传递至PWM调制模块。控制器模块将基波的频率数据传递至频率段选择模块。
频率段选择模块根据基波的频率选择合适的频率段，并将频率段信息(起始频率段序号(5bit))传递至载波频率选择器模块。
载波频率选择模块对波形数据及相位信息进行微分运算，将2路运算结果进行一定比例的平均，其结果为运算波形的变化率，将此变化率依据数值的大小选择合适的周期数据，将此数据传递至PWM调制模块。
PWM调制模块根据输入的载波数据和波形数据进行单极性倍频调制。以载波数据为基础采用递增递减计数器产生等边三角波数据，输入的波形数据采用互补算法产生2路互补的基波数据，该2路数据与载波三角波数据进行比较，得到2路PWM信号。
死区控制模块根据输入的2路PWM信号，直接输出PWM_1及PWM_3，每路增加死区延时并反相输出后输出PWM_2及PWM_4。此4路信号受软核控制器控制，最终通过4个与非门作为门控开关输出，PWM1及PWM2为左桥臂，PWM3及PWM4为右桥臂。
以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种采用FPGA控制的数字功放调制器，包括FPGA软件系统模块，其特征是：所述FPGA软件系统模块包括软核控制部分和硬核控制部分。
2.根据权利要求1所述的采用FPGA控制的数字功放调制器，其特征是：所述软核控制部分包括控制器模块和函数波形发生模块。
3.根据权利要求1所述的采用FPGA控制的数字功放调制器，其特征是：所述硬核控制部分包括频率段选择模块、载波频率选择模块、PWM调制模块和死区控制模块。
4.根据权利要求3所述的采用FPGA控制的数字功放调制器，其特征是：所述控制器模块接受控制信息输入，所述控制器模块将控制信息发送给所述函数波形发生模块，所述控制器模块将频率数据发送给所述频率段选择模块，所述控制器模块将输出控制发送给所述死区控制模块。
5.根据权利要求2所述的采用FPGA控制的数字功放调制器，其特征是：所述函数波形发生模块将波形数据和相位数据发送给所述载波频率选择模块，所述函数波形发生模块将波形数据发送给所述PWM调制模块。
6.根据权利要求3所述的采用FPGA控制的数字功放调制器，其特征是：所述频率段选择模块将频率段数据发送给所述载波频率选择模块。
7.根据权利要求3所述的采用FPGA控制的数字功放调制器，其特征是：所述载波频率选择模块对波形数据及相位信息进行微分运算，将2路运算结果进行一定比例的平均，其结果为运算波形的变化率，将此变化率依据数值的大小选择合适的周期数据，将此数据传递至PWM调制模块。
8.根据权利要求3所述的采用FPGA控制的数字功放调制器，其特征是：所述PWM调制模块将两路PWM信号发送给所述死区控制模块。
9.根据权利要求3所述的采用FPGA控制的数字功放调制器，其特征是：所述死区控制模块产生4路全桥驱动信号。
10.一种采用FPGA控制的数字功放调制器的方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)控制器模块接收外部传递过来的控制信息并进行解析，提取传递信息中的下列信息：基波的频率，幅值，相位、各次谐波分量及相位，函数波形发生模块接收控制模块信息，利用多次正弦函数运算合成基波+各谐波的波形幅值数据，该数据与基波波形相位数据共同传递至载波频率选择模块；与此同时，函数波形发生模块将波形数据传递至PWM调制模块，控制器模块将基波的频率数据传递至频率段选择模块；
(2)频率段选择模块根据基波的频率选择合适的频率段，并将频率段信息传递至载波频率选择器模块；
(3)载波频率选择模块对波形数据及相位信息进行微分运算，将2路运算结果进行一定比例的平均，其结果为运算波形的变化率，将此变化率依据数值的大小选择合适的周期数据，将此数据传递至PWM调制模块；
(3)PWM调制模块根据输入的载波数据和波形数据进行单极性倍频调制，以载波数据为基础采用递增递减计数器产生等边三角波数据，输入的波形数据采用互补算法产生2路互补的基波数据，该2路数据与载波三角波数据进行比较，得到2路PWM信号；
(4)死区控制模块根据输入的2路PWM信号，直接输出PWM_1及PWM_3，每路增加死区延时并反相输出后输出PWM_2及PWM_4，此4路信号受软核控制部分的控制器模块控制，最终通过4个与非门作为门控开关输出，PWM1及PWM2为左桥臂，PWM3及PWM4为右桥臂。
CN201910390778.0A 2019-05-10 2019-05-10 一种采用fpga控制的数字功放调制器及方法 Pending CN110061699A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910390778.0A CN110061699A (zh) 2019-05-10 2019-05-10 一种采用fpga控制的数字功放调制器及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910390778.0A CN110061699A (zh) 2019-05-10 2019-05-10 一种采用fpga控制的数字功放调制器及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110061699A true CN110061699A (zh) 2019-07-26

Family

ID=67323010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910390778.0A Pending CN110061699A (zh) 2019-05-10 2019-05-10 一种采用fpga控制的数字功放调制器及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110061699A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008058440A1 (fr) * 2006-11-13 2008-05-22 Shenzhen Hyt Science & Technology Co., Ltd. Système et procédé de démodulation numérique de signal en modulation de fréquence dans un système numérique de radiocommunications mobiles
CN202798515U (zh) * 2012-08-10 2013-03-13 北京海斯德电机技术有限公司 一种磁轴承系统开关功率放大器
US20150195118A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-09 Mediatek Inc. Methods and apparatus for envelope tracking system
CN105548992A (zh) * 2015-12-07 2016-05-04 天津工业大学 一种全数字式主动声纳发射机及声纳发生方法
CN205811967U (zh) * 2016-06-16 2016-12-14 长沙湘计海盾科技有限公司 一种载波相移脉宽调制型数字功率放大器
CN106873043A (zh) * 2017-04-14 2017-06-20 吉林大学 一种双环反馈控制的浅地表磁性源发射机及其控制方法
CN108111186A (zh) * 2017-12-12 2018-06-01 东南大学 一种零中频全双工收发机的数字自干扰消除方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008058440A1 (fr) * 2006-11-13 2008-05-22 Shenzhen Hyt Science & Technology Co., Ltd. Système et procédé de démodulation numérique de signal en modulation de fréquence dans un système numérique de radiocommunications mobiles
CN202798515U (zh) * 2012-08-10 2013-03-13 北京海斯德电机技术有限公司 一种磁轴承系统开关功率放大器
US20150195118A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-09 Mediatek Inc. Methods and apparatus for envelope tracking system
CN105548992A (zh) * 2015-12-07 2016-05-04 天津工业大学 一种全数字式主动声纳发射机及声纳发生方法
CN205811967U (zh) * 2016-06-16 2016-12-14 长沙湘计海盾科技有限公司 一种载波相移脉宽调制型数字功率放大器
CN106873043A (zh) * 2017-04-14 2017-06-20 吉林大学 一种双环反馈控制的浅地表磁性源发射机及其控制方法
CN108111186A (zh) * 2017-12-12 2018-06-01 东南大学 一种零中频全双工收发机的数字自干扰消除方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEN YUQIONG: "The design and optimization of three-phase sine wave based on FPGA", 《MICROCOMPUTER INFORMATION》, 31 December 2006 (2006-12-31) *
张杨: "集成开关电源的数字功放模块的设计", 《中国优秀硕士学问论文全文数据库 信息科技辑》, 30 March 2012 (2012-03-30) *
黄云;杨尊先;: "基于FPGA的SPWM变频系统设计", 现代电子技术, no. 01, 1 January 2010 (2010-01-01) *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108919214A (zh) 一种相控阵雷达数字t/r组件幅相校正装置及其校正方法
CN105357070A (zh) 一种基于fpga的arinc818总线分析与测试装置
CN103792419B (zh) 实现模拟量与数字量混合接入的同步采样方法
CN107908129B (zh) Dsp与fpga/cpld多维互联的控制方法
CN103607183B (zh) 一种多通道隔离函数信号发生器及信号发生方法
CN202929519U (zh) 一种多通道相位可调的信号发生器
CN105824275A (zh) 一种控制从站伺服驱动器同步主站的方法
CN109507627A (zh) 一种直流电子式互感器仿真方法
CN110061699A (zh) 一种采用fpga控制的数字功放调制器及方法
CN108107351A (zh) Jtag调试器的调试方法、调试器及系统
CN205038478U (zh) 一种基于uart接口的波形发生应用ip核
CN107133170A (zh) 一种车载终端自动检测黑盒的检测方法、装置及系统
CN106849951A (zh) 基于多通道模数转换器的高低频信号有限时间混合采集方法
CN106569541A (zh) 正弦波生成方法及装置
CN205691744U (zh) 一种旋转变压器的模拟装置及电机驱动器的测量系统
Van den Keybus et al. Using a fully digital rapid prototype platform in grid-coupled power electronics applications
CN209692705U (zh) 一种采用fpga控制的数字功放调制器
CN204465907U (zh) 一种电磁加热控制电路
CN102723857B (zh) 一种输出多路高精度驱动信号的电路
CN102768499B (zh) 一种提高dds信号源控制可靠性的系统
CN109088620B (zh) 一种基于数据控制的pfm调制电路
CN209296903U (zh) 一种直流电子式互感器仿真装置
CN209182487U (zh) 一种电子式互感器角差标准装置
CN108491286B (zh) 一种mcu芯片保护方法
CN103033854B (zh) 模拟地震信号发生器

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