CN111342954B - 一种随机脉冲产生系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种随机脉冲产生系统，所述随机脉冲产生系统的控制信号模块根据接收的外部控制信号生成脉冲调节信号，以使脉冲成型模块根据该脉冲调节信号，生成多种不同电平幅度的随机脉冲驱动信号，实现了随机脉冲驱动信号的电平可调和/或脉冲宽度可调的目的，从而实现了输出不同波形的随机脉冲驱动信号的目的，提升了随机脉冲产生系统的适用性。

Description

一种随机脉冲产生系统

技术领域

本申请涉及量子技术领域，更具体地说，涉及一种随机脉冲产生系统。

背景技术

在信息高速发展的今天，如何做好隐私保护已经成为很多人越来越重视的问题。量子密钥分发是目前从理论上证明无条件安全的点对点密钥分发方式，广泛应用于量子通信、荧光检测、3D成像、激光测距和时间相关计数等技术领域中。在量子密钥分发技术中，如何实现信号的随机高速相位编解码是非常关键的技术之一。

随机脉冲产生系统(或称随机脉冲产生芯片)用于实现几种不同的高速随机脉冲驱动信号的产生，其中，随机脉冲驱动信号中的“随机”是指这些随机脉冲驱动信号是非周期触发的脉冲信号，并不是每个时钟周期都会有脉冲出现，是随机某个时钟位置才会产生脉冲信号输出，因此称随机脉冲产生系统产生的脉冲信号为随机脉冲驱动信号。

现有技术中的随机脉冲产生系统能够形成几种不同相位(例如0相位、π/2相位、π相位和3π/2相位)的随机脉冲驱动信号输出，但是输出的随机脉冲驱动信号的波形单一，适用性较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供了一种随机脉冲产生系统，以实现输出不同波形的随机脉冲驱动信号的目的，提升随机脉冲产生系统的适用性。

为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种随机脉冲产生系统，包括：控制信号模块和脉冲成型模块，其中，

所述控制信号模块用于接收外部控制信号，并根据所述外部控制信号生成脉冲调节信号；

所述脉冲成型模块用于根据所述脉冲调节信号，生成多种不同电平幅度和/或不同脉冲宽度的随机脉冲驱动信号。

可选的，所述外部控制信号包括：第一控制信号和第二控制信号；

所述控制信号模块包括：数字信号产生单元和脉冲产生单元；其中，

所述脉冲产生单元用于根据所述第一控制信号，生成多种不同的脉宽调节信号，多种不同的脉宽调节信号用于控制所述脉冲成型模块生成的随机脉冲驱动信号的脉冲宽度；

所述数字信号产生单元用于根据所述第二控制信号，生成多种与所述脉宽调节信号一一对应的幅度调节信号。

可选的，所述第一控制信号为空或包括第一相位信号、第二相位信号和第三相位信号中的一种；

所述脉冲产生单元根据所述第一控制信号，生成多种不同的脉宽调节信号具体用于，

当所述第一控制信号为空时，所述脉冲产生单元产生相位为0的第一脉宽调节信号；

当所述第一控制信号为第一相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为π/2的第二脉宽调节信号；

当所述第一控制信号为第二相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为π的第三脉宽调节信号；

当所述第一控制信号为第三相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为3π/2的第四脉宽调节信号。

可选的，所述第一控制信号为空或包括第一相位信号和第二相位信号中的至少一种；

所述脉冲产生单元根据所述第一控制信号，生成多种不同的脉宽调节信号具体用于，

当所述第一控制信号为空时，所述脉冲产生单元产生相位为0的第一脉宽调节信号；

当所述第一控制信号为第一相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为π/2的第二脉宽调节信号；

当所述第一控制信号为第二相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为π的第三脉宽调节信号；

当所述第一控制信号包括第一相位信号和第二相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为3π/2的第四脉宽调节信号。

可选的，所述第一控制信号包括控制时钟信号和脉冲输入信号，所述脉冲输入信号包括第一脉冲输入信号和第二脉冲输入信号；

所述控制时钟信号的周期不大于所述第一脉冲输入信号的周期且不大于所述第二脉冲输入信号的周期；

所述第一脉冲输入信号的周期小于所述第二脉冲输入信号的周期；

所述脉冲产生单元根据所述第一控制信号，生成多种不同的脉宽调节信号具体用于，在所述控制时钟信号的控制下，通过对所述第一脉冲输入信号和第二脉冲输入信号进行译码，以获得多种不同相位的脉宽调节信号。

可选的，所述脉冲成型模块包括：第一数模转换单元和第一开关控制单元；其中，

所述第一数模转换单元包括多个第一接收端和多个第一输出端，每个所述第一接收端用于接收一种所述幅度调节信号，所述第一数模转换单元对接收的幅度调节信号进行数字模拟转换，以获得模拟信号形式的幅度调节信号，每个所述第一输出端用于将一种模拟信号形式的幅度调节信号向所述第一开关控制单元传输；

所述第一开关控制单元用于接收所述脉宽调节信号和所述模拟信号形式的幅度调节信号，并根据所述脉宽调节信号和所述模拟信号形式的幅度调节信号输出多种不同电平幅度的归零型随机脉冲驱动信号或多种不同电平幅度的非归零型随机脉冲驱动信号。

可选的，所述第一开关控制单元包括多个控制开关，每个所述控制开关用于接收一种模拟信号形式的幅度调节信号和与接收的模拟信号形式的幅度调节信号对应的脉宽调节信号；

所述控制开关用于在所述脉宽调节信号的高电平持续时间内导通，以输出一种电平幅度的随机脉冲驱动信号；所述控制开关输出的随机脉冲驱动信号的电平幅度由所述幅度调节信号控制，所述控制开关输出的随机脉冲驱动信号的脉冲宽度由所述脉宽调节信号控制；当所述脉宽调节信号的高电平持续时间等于脉宽调节信号的周期时，所述控制开关输出的随机脉冲驱动信号为非归零型；当所述脉宽调节信号的高电平持续时间小于所述脉宽调节信号的周期时，所述控制开关输出的随机脉冲驱动信号为归零型。

可选的，所述脉冲成型模块还包括：第一电流源单元；

所述第一电流源单元用于将模拟信号形式的幅度调节信号转换为电流调制的幅度调节信号，并传输给所述第一开关控制单元；

所述开关控制单元用于接收所述脉宽调节信号和电流调制的幅度调节信号，并根据所述脉宽调节信号和所述电流调制的幅度调节信号输出多种不同电平幅度的归零型随机脉冲驱动信号或多种不同电平幅度的非归零型随机脉冲驱动信号。

可选的，所述外部控制信号包括：第二控制信号；

所述控制信号模块包括：数字信号产生单元；其中，

所述数字信号产生单元用于根据所述第二控制信号，生成多种与所述脉宽调节信号一一对应的幅度调节信号；

所述数字信号产生单元还用于接收信号模式指令，并将所述信号模式指令传输给所述脉冲成型模块。

可选的，所述脉冲成型模块包括第二数模转换单元；

所述第二数模转换单元包括多个第二接收端和多个第二输出端，每个所述第二接收端用于接收一种所述幅度调节信号，所述第二数模转换单元用于根据信号模式指令对接收的所述幅度调节信号进行数字模拟转换，以获得归零型随机脉冲驱动信号或非归零型随机脉冲驱动信号。

可选的，所述信号模式指令包括归零型信号指令和非归零型信号指令；

所述第二数模转换单元根据信号模式指令对接收的所述幅度调节信号进行数字模拟转换具体用于，

当所述信号模式指令为归零型信号指令时，所述第二数模转换单元对接收的幅度调节信号进行数字模拟转换后输出，且控制输出信号的高电平持续时间小于所述幅度调节信号的周期，以获得归零型随机脉冲驱动信号；

当所述信号模式指令为非归零型信号指令时，所述第二数模转换单元对接收的幅度调节信号进行数字模拟转换后输出，且控制输出信号的高电平持续时间等于所述幅度调节信号的周期，以获得非归零型随机脉冲驱动信号。

可选的，所脉冲成型模块还包括：第二电流源单元，用于将归零型随机脉冲驱动信号或非归零型随机脉冲驱动信号转换为电流调制的归零型随机脉冲驱动信号或电流调制的非归零型随机脉冲驱动信号。

可选的，所述控制信号模块还用于根据所述外部控制信号生成温度调节指令；

所述随机脉冲产生系统还包括：温度控制模块；

所述温度控制模块用于根据所述温度调节指令，调节所述随机脉冲产生系统的温度。

可选的，还包括：交流耦合器件模块，用于接收所述随机脉冲驱动信号，并消除所述随机脉冲驱动信号的本底影响后输出。

可选的，还包括：信号放大模块；

所述信号放大模块用于对随机脉冲驱动信号进行放大处理。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种随机脉冲产生系统，所述随机脉冲产生系统的控制信号模块根据接收的外部控制信号生成脉冲调节信号，以使脉冲成型模块根据该脉冲调节信号，生成多种不同电平幅度的随机脉冲驱动信号，实现了随机脉冲驱动信号的电平可调和/或脉冲宽度可调的目的，从而实现了输出不同波形的随机脉冲驱动信号的目的，提升了随机脉冲产生系统的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的随机脉冲产生系统的结构示意图；

图2为现有技术中的数字信号模块输出的三路数字电平信号的波形示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的一种随机脉冲产生系统的结构示意图；

图4为本申请的另一个实施例提供的一种随机脉冲产生系统的结构示意图；

图5为本申请的一个实施例提供的一种脉冲产生单元的工作示意图；

图6为本申请的一个实施例提供的一种第一相位信号、第二相位信号和第三相位信号的波形示意图；

图7为本申请的另一个实施例提供的一种脉冲产生单元的工作示意图；

图8为本申请的另一个实施例提供的一种第一相位信号和第二相位信号的波形示意图；

图9为本申请的又一个实施例提供的一种脉冲产生单元的工作示意图；

图10为本申请的又一个实施例提供的一种脉冲输入信号和控制时钟信号的波形示意图；

图11为本申请的一个实施例提供的一种脉冲成型模块的结构示意图；

图12为归零型随机脉冲驱动信号的波形示意图；

图13为非归零型随机脉冲驱动信号的波形示意图；

图14为本申请的另一个实施例提供的一种脉冲成型模块的结构示意图；

图15为本申请的又一个实施例提供的一种随机脉冲产生系统的结构示意图；

图16为本申请的再一个实施例提供的一种随机脉冲产生系统的结构示意图；

图17为本申请的一个可选实施例提供的一种随机脉冲产生系统的结构示意图；

图18为本申请的另一个可选实施例提供的一种随机脉冲产生系统的结构示意图；

图19为本申请的再一个可选实施例提供的一种随机脉冲产生系统的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术中的随机脉冲产生系统输出的随机脉冲驱动信号的波形单一，适用性较差。以图1所示的随机脉冲产生系统为例，该随机脉冲产生系统包括数字信号模块10、驱动信号模块20和相位调制器30；其中，数字信号模块10能够在一个周期内随机输出三路数字电平信号，经驱动信号模块20的放大后驱动相位调制器30实现四种相位的随机脉冲驱动信号的输出。

数字信号模块10输出的三路数字电平信号的波形参考图2，当需要输出的随机脉冲驱动信号的相位为0时，数字信号模块10输出的三路数字电平信号均为0，经驱动信号模块20放大后输出到相位调制器30的三个电极的电压幅度均为V0，完成0相位的随机脉冲驱动信号的输出；

当需要输出的随机脉冲驱动信号的相位为π/2时，数字信号模块10输出的三路数字电平信号的一路为1，其余两路均为0，经驱动信号模块20放大后输出到相位调制器30的三个电极的电压幅度为Vπ/2，完成π/2相位的随机脉冲驱动信号的输出；

当需要输出的随机脉冲驱动信号的相位为π时，数字信号模块10输出的三路数字电平信号的一路为0，其余两路均为1，经驱动信号模块20放大后输出到相位调制器30的三个电极的电压幅度为Vπ，完成π相位的随机脉冲驱动信号的输出；

当需要输出的随机脉冲驱动信号的相位为3π/2时，数字信号模块10输出的三路数字电平信号均为1，经驱动信号模块20放大后输出到相位调制器30的三个电极的电压幅度为V3π/2，完成3π/2相位的随机脉冲驱动信号的输出。

在该方案中，输出的四值随机脉冲驱动信号的波形单一，无法调节电压幅度和脉冲宽度，无法满足多类型驱动的要求。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种随机脉冲产生系统，包括：控制信号模块和脉冲成型模块，其中，

所述控制信号模块用于接收外部控制信号，并根据所述外部控制信号生成脉冲调节信号；

所述脉冲成型模块用于根据所述脉冲调节信号，生成多种不同电平幅度和/或不同脉冲宽度的随机脉冲驱动信号。

所述随机脉冲产生系统的控制信号模块根据接收的外部控制信号生成脉冲调节信号，以使脉冲成型模块根据该脉冲调节信号，生成多种不同电平幅度的随机脉冲驱动信号，实现了随机脉冲驱动信号的电平可调和/或脉冲宽度可调的目的，从而实现了输出不同波形的随机脉冲驱动信号的目的，提升了随机脉冲产生系统的适用性。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种随机脉冲产生系统，如图3所示，包括：控制信号模块100和脉冲成型模块200，其中，

所述控制信号模块100用于接收外部控制信号，并根据所述外部控制信号生成脉冲调节信号；

所述脉冲成型模块200用于根据所述脉冲调节信号，生成多种不同电平幅度和/或不同脉冲宽度的随机脉冲驱动信号。

在本实施例中，所述脉冲成型模块200输出的随机脉冲驱动信号可以是多种不同电平幅度的随机脉冲驱动信号，也可以是多种不同脉冲宽度的随机脉冲驱动信号，还可以是不同电平幅度且不同脉冲宽度的随机脉冲驱动信号。

可选的，所述脉冲调节信号可以包括幅度调节信号和/或脉宽调节信号；

当所述脉冲调节信号中仅包括幅度调节信号时，所述幅度调节信号用于调节所述随机脉冲驱动信号的电平幅度；即所述脉冲成型模块200可以根据所述幅度调节信号输出几种不同电平幅度的随机脉冲驱动信号。而在所述脉冲调节信号中仅包括幅度调节信号，但仍然需要输出不同脉冲宽度的随机脉冲驱动信号时，就需要脉冲成型模块200具有脉宽控制功能，根据需要确定输出的随机脉冲驱动信号的脉冲宽度。

可选的，所述幅度调节信号的种类可以与所述脉冲成型模块200输出的随机脉冲驱动信号的种类相同，即一种幅度调节信号控制一种随机脉冲驱动信号的电平幅度；当然地，在本申请的一些实施例中，所述幅度调节信号的种类还可以小于所述脉冲成型模块200输出的随机脉冲驱动信号的种类，即一种幅度调节信号可以控制一种或多种随机脉冲驱动信号的电平幅度。

当所述脉冲调节信号中仅包括脉宽调节信号时，所述脉宽调节信号用于调节所述随机脉冲驱动信号的脉冲宽度；即所述脉冲成型模块200可以根据所述脉宽调节信号输出不同脉冲宽度的随机脉冲驱动信号。

当所述脉冲调节信号中同时包括脉宽调节信号和幅度调节信号时，所述脉冲成型模块200无需具备调节输出的随机脉冲驱动信号的脉冲宽度的功能，即可实现输出几种不同电平幅度且不同脉冲宽度的随机脉冲驱动信号的目的。

下面的实施例分别提出了几种可行的实现方式，在本申请的一个实施例中，如图4所示，所述外部控制信号包括：

第一控制信号D1和第二控制信号D2；

所述控制信号模块100包括：数字信号产生单元101和脉冲产生单元102；其中，

所述脉冲产生单元102用于根据所述第一控制信号D1，生成多种不同的脉宽调节信号，多种不同的脉宽调节信号用于控制所述脉冲成型模块200生成的随机脉冲驱动信号的脉冲宽度；

所述数字信号产生单元101用于根据所述第二控制信号D2，生成多种与所述脉宽调节信号一一对应的幅度调节信号。

所述幅度调节信号需要与脉宽调节信号一一对应，以使所述脉冲成型模块200可以根据所述幅度调节信号和脉宽调节信号逐一调节输出的随机脉冲驱动信号的电平幅度和脉冲宽度。

下面对脉冲产生单元102的几种可行的工作方式进行举例说明，参考图5，在图5所示的实施例中，所述第一控制信号为空或包括第一相位信号D11、第二相位信号D12和第三相位信号D12中的一种；

所述脉冲产生单元102根据所述第一控制信号，生成多种不同的脉宽调节信号具体用于，

当所述第一控制信号为空时，所述脉冲产生单元102产生相位为0的第一脉宽调节信号SW1；

当所述第一控制信号为第一相位信号D11时，所述脉冲产生单元102产生相位为π/2的第二脉宽调节信号SW2；

当所述第一控制信号为第二相位信号D12时，所述脉冲产生单元102产生相位为π的第三脉宽调节信号SW3；

当所述第一控制信号为第三相位信号D13时，所述脉冲产生单元102产生相位为3π/2的第四脉宽调节信号SW4。

仍然参考图5，在本实施例中，给出三路时钟同步且初始相位对齐的随机输入信号(即第一相位信号D11、第二相位信号D12和第三相位信号D13)，要保证这三个随机输入信号的初始相位对齐的目的是为了保证脉冲产生单元102输出的信号可以在后端叠加。第一相位信号D11、第二相位信号D12和第三相位信号D13的波形示意图参考图6；

当所述第一控制信号为空，即图5中的D11、D12、D13三路的输入均为空时，所述脉冲产生单元102打开SW0所在支路开关，保持导通T0时间(T0根据需求配置)，即可实现输出T0脉宽的0相位第一脉宽调节信号SW1；

当输入第一相位信号D11(例如可以是Vπ/2脉冲)，且D12和D13两路输入为空时，所述脉冲产生单元102打开SW1所在支路开关，保持导通T0时间，即可实现输出T0脉宽的π/2相位的第二脉宽调节信号SW2；

当输入第二相位信号D12(例如可以是Vπ脉冲)，且D11和D13两路的输入为空时，所述脉冲产生单元102打开SW2所在支路开关，保持导通T0时间，即可实现输出T0脉宽的π相位的第三脉宽调节信号SW3；

当输入第三相位信号D13(例如可以是V3π/2脉冲)，且D11和D12两路的输入为空时，所述脉冲产生单元102打开SW3所在支路开关，保持导通T0时间，即可实现输出T0脉宽的3π/2相位的第四脉宽调节信号SW4。

在本申请的另一个实施例中，如图7所示，所述第一控制信号为空或包括第一相位信号D11和第二相位信号D12中的至少一种；

所述脉冲产生单元102根据所述第一控制信号，生成多种不同的脉宽调节信号具体用于，

当所述第一控制信号为空时，所述脉冲产生单元102产生相位为0的第一脉宽调节信号SW1；

当所述第一控制信号为第一相位信号D11时，所述脉冲产生单元102产生相位为π/2的第二脉宽调节信号SW2；

当所述第一控制信号为第二相位信号D12时，所述脉冲产生单元102产生相位为π的第三脉宽调节信号SW3；

当所述第一控制信号包括第一相位信号D11和第二相位信号D12时，所述脉冲产生单元102产生相位为3π/2的第四脉宽调节信号SW4。

仍然参考图7，同样的，在本实施例中，给出两路时钟同步且初始相位对齐的随机输入信号(即第一相位信号D11和第二相位信号D12)，所述第一相位信号D11和第二相位信号D12的波形示意图参考图8；所述第一相位信号D11和第二相位信号D12可以通过译码方式，随机控制脉冲产生单元102输出四种脉宽调节信号，具体地，

当所述第一控制信号为空，即图7中的D11、D12两路的输入均为空时，所述脉冲产生单元102打开SW1所在支路开关，保持导通T0时间(同样的，T0可根据需求配置)，即可实现输出T0脉宽的0相位第一脉宽调节信号SW1；

当输入第一相位信号D11(例如可以是Vπ/2脉冲)，且D12输入为空时，所述脉冲产生单元102打开SW2所在支路开关，保持导通T0时间，即可实现输出T0脉宽的π/2相位的第二脉宽调节信号SW2；

当输入第二相位信号D12(例如可以是Vπ脉冲)，且D11路的输入为空时，所述脉冲产生单元102打开SW3所在支路开关，保持导通T0时间，即可实现输出T0脉宽的π相位的第三脉宽调节信号SW3；

当输入第一相位信号D11且输入第二相位信号D12时，所述脉冲产生单元102打开SW4所在支路开关，保持导通T0时间，即可实现输出T0脉宽的3π/2相位的第四脉宽调节信号SW4。

在本申请的又一个实施例中，参考图9，所述第一控制信号包括控制时钟信号CLOCK和脉冲输入信号D01，所述脉冲输入信号D01包括第一脉冲输入信号D0和第二脉冲输入信号D1；

所述控制时钟信号CLOCK的周期不大于所述第一脉冲输入信号D0的周期且不大于所述第二脉冲输入信号D1的周期；

所述第一脉冲输入信号D0的周期小于所述第二脉冲输入信号D1的周期；

所述脉冲产生单元102根据所述第一控制信号，生成多种不同的脉宽调节信号具体用于，在所述控制时钟信号CLOCK的控制下，通过对所述第一脉冲输入信号D0和第二脉冲输入信号D1进行译码，以获得多种不同相位的脉宽调节信号。

所述脉冲输入信号和控制时钟信号的波形示意图参考图10，图10中D0表示所述第一脉冲输入信号，D1表示所述第二脉冲输入信号，CLOCK表示所述控制时钟信号；

通过在控制时钟信号CLOCK的控制下，对第一脉冲输入信号D0和第二脉冲输入信号D1进行译码，随机控制所述脉冲产生单元102生成多种不同相位的脉宽调节信号。

具体地，当需要输出0相位的第一脉宽调节信号SW1时，控制时钟信号CLOCK选择第一脉冲输入信号D0为0且第二脉冲输入信号D1为0进行编码，打开SW1开关，保持导通T0时间，即可输出T0宽度的0相位第一脉宽调节信号SW1；

当需要输出π/2相位的第二脉宽调节信号SW2时，控制时钟信号CLOCK选择第一脉冲输入信号D0为1且第二脉冲输入信号D1为0进行编码，打开SW2开关，保持导通T0时间，即可输出T0宽度的π/2相位第二脉宽调节信号SW2；

当需要输出π相位的第三脉宽调节信号SW3时，控制时钟信号CLOCK选择第一脉冲输入信号D0为0且第二脉冲输入信号D1为1进行编码，打开SW3开关，保持导通T0时间，即可输出T0宽度的π相位的第三脉宽调节信号SW3；

当需要输出3π/2相位的第四脉宽调节信号SW4时，控制时钟信号CLOCK选择第一脉冲输入信号D0为1且第二脉冲输入信号D1为1进行编码，打开SW4开关，保持导通T0时间，即可输出T0宽度的3π/2相位的第四脉宽调节信号SW4。

下面对脉冲成型模块200的几种可行工作方式进行说明，在本申请的一个实施例中，如图11所示，所述脉冲成型模块200包括：第一数模转换单元210和第一开关控制单元220；其中，

所述第一数模转换单元210包括多个第一接收端和多个第一输出端，每个所述第一接收端用于接收一种所述幅度调节信号，所述第一数模转换单元210对接收的幅度调节信号进行数字模拟转换，以获得模拟信号形式的幅度调节信号，每个所述第一输出端用于将一种模拟信号形式的幅度调节信号向所述第一开关控制单元220传输；

所述第一开关控制单元220用于接收所述脉宽调节信号和所述模拟信号形式的幅度调节信号，并根据所述脉宽调节信号和所述模拟信号形式的幅度调节信号输出多种不同电平幅度的归零型随机脉冲驱动信号或多种不同电平幅度的非归零型随机脉冲驱动信号。

在本实施例中，所述第一数模转换单元210只需要具备数字模拟转换的功能即可，仍然参考图11，即所述第一数模转换单元210由多个数字模拟转换器DAC构成即可，所述第一数模转换单元210的第一接收端和第一输出端的数量与需要输出的随机脉冲驱动信号的种类相同。

所述第一开关控制单元220根据接收的脉宽调节信号控制所述模拟信号形式的幅度调节信号的脉冲宽度，从而最终形成不同电平幅度和不同脉冲宽度的随机脉冲驱动信号；同样的，还可以通过脉冲调节信号来控制最终输出的随机脉冲驱动信号是归零型的随机脉冲驱动信号，还是非归零型的随机脉冲驱动信号。

归零型随机脉冲驱动信号的波形示意图参考图12，非归零型随机脉冲驱动信号的波形示意图参考图13。图12和图13中均以四值随机脉冲驱动信号为例进行举例，本申请对所述脉冲成型模块200输出的随机脉冲驱动信号的具体种类并不做限定，具体视实际情况而定。

仍然参考图11，所述第一开关控制单元220可以由多个控制开关221构成，每个所述控制开关221用于接收一种模拟信号形式的幅度调节信号(如图11中的DC0-DC3经DAC转换后的模拟信号)和与接收的模拟信号形式的幅度调节信号对应的脉宽调节信号(如图11中的SW0-SW3)；

所述控制开关221用于在所述脉宽调节信号的高电平持续时间内导通，以输出一种电平幅度的随机脉冲驱动信号；所述控制开关221输出的随机脉冲驱动信号的电平幅度由所述幅度调节信号控制，所述控制开关221输出的随机脉冲驱动信号的脉冲宽度由所述脉宽调节信号控制；当所述脉宽调节信号的高电平持续时间等于脉宽调节信号的周期时，所述控制开关221输出的随机脉冲驱动信号为非归零型；当所述脉宽调节信号的高电平持续时间小于所述脉宽调节信号的周期时，所述控制开关221输出的随机脉冲驱动信号为归零型。

在本实施例中，所述脉宽调节信号的高电平持续时间决定着控制开关221的导通时间，而所述控制开关221的导通时间长度决定着输出的随机脉冲驱动信号的脉冲宽度，也决定着输出的随机脉冲驱动信号的类型为归零型还是非归零型。归零型和非归零型的随机脉冲驱动信号的波形可以参考图12和图13。

参考图14，在本申请的一个可选实施例中，所述脉冲成型模块200还包括：第一电流源单元230；

所述第一电流源单元230用于将模拟信号形式的幅度调节信号转换为电流调制的幅度调节信号，并传输给所述第一开关控制单元220；

所述开关控制单元用于接收所述脉宽调节信号和电流调制的幅度调节信号，并根据所述脉宽调节信号和所述电流调制的幅度调节信号输出多种不同电平幅度的归零型随机脉冲驱动信号或多种不同电平幅度的非归零型随机脉冲驱动信号。

所述第一电流源单元230包括N路电流源，N与所述脉冲成型模块200输出的随机脉冲驱动信号的种类的数量相同。

第一电流源单元230的作用是将模拟信号形式的幅度调节信号转换为电流调制的幅度调节信号，用于避免因电压信号驱动而带来的不稳定性，提升所述随机脉冲产生系统的速度。

下面对控制信号模块100和脉冲成型模块200的另一种可行构成进行说明，如图15所示，所述外部控制信号包括：第二控制信号；

所述控制信号模块100包括：数字信号产生单元101；其中，

所述数字信号产生单元101用于根据所述第二控制信号，生成多种与所述脉宽调节信号一一对应的幅度调节信号；

所述数字信号产生单元101还用于接收信号模式指令，并将所述信号模式指令传输给所述脉冲成型模块200。

所述脉冲成型模块200包括第二数模转换单元240；

所述第二数模转换单元240包括多个第二接收端和多个第二输出端，每个所述第二接收端用于接收一种所述幅度调节信号，所述第二数模转换单元240用于根据信号模式指令对接收的所述幅度调节信号进行数字模拟转换，以获得归零型随机脉冲驱动信号或非归零型随机脉冲驱动信号。

可选的，所述信号模式指令包括归零型信号指令和非归零型信号指令；

所述第二数模转换单元240根据信号模式指令对接收的所述幅度调节信号进行数字模拟转换具体用于，

当所述信号模式指令为归零型信号指令时，所述第二数模转换单元240对接收的幅度调节信号进行数字模拟转换后输出，且控制输出信号的高电平持续时间小于所述幅度调节信号的周期，以获得归零型随机脉冲驱动信号；

当所述信号模式指令为非归零型信号指令时，所述第二数模转换单元240对接收的幅度调节信号进行数字模拟转换后输出，且控制输出信号的高电平持续时间等于所述幅度调节信号的周期，以获得非归零型随机脉冲驱动信号。

在本实施例中，所述脉冲调节信号只包括所述数字信号产生单元101产生的多种幅度调节信号，最终输出的随机脉冲驱动信号的脉冲宽度由脉冲成型模块200中的第二数模转换单元240控制。

这就要求第二数模转换单元240需要具备可编程的功能，以使其具备控制输出的脉冲信号的脉冲宽度的目的。

当所述第二数模转换单元240需要输出归零型随机脉冲驱动信号时，所述第二数模转换单元240输出的信号需要在幅度调节信号的周期内幅度变化3次，即由零电平转换为目标电平，由目标电平转换为零电平；而当所述第二数模转换单元240需要输出非归零型随机脉冲驱动信号时，所述第二数模转换单元240输出的信号在幅度调节信号的周期内只需要保持一种恒定电平(非0电平)即可，在下一个周期内保持另一种恒定电平(非0电平)输出即可。

参考图16，在本申请的一个可选实施例中，所述脉冲成型模块200还包括：第二电流源单元250，用于将归零型随机脉冲驱动信号或非归零型随机脉冲驱动信号转换为电流调制的归零型随机脉冲驱动信号或电流调制的非归零型随机脉冲驱动信号。

同样的，所述第二电流源单元250包括N路电流源，N与所述脉冲成型模块200输出的随机脉冲驱动信号的种类的数量相同。

第二电流源单元250的作用是将模拟信号形式的幅度调节信号转换为电流调制的幅度调节信号，用于避免因电压信号驱动而带来的不稳定性，提升所述随机脉冲产生系统的速度。

在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，如图17所示，所述控制信号模块100还用于根据所述外部控制信号生成温度调节指令；

所述随机脉冲产生系统还包括：温度控制模块300；

所述温度控制模块300用于根据所述温度调节指令，调节所述随机脉冲产生系统的温度。

在本实施例中，增加的所述温度控制模块300可以根据所述温度调节指令(包含目标温控范围参数)，调节所述随机脉冲产生系统的温度，从而避免了输出的随机脉冲驱动信号由于温度的变化而使得码型不稳定的情况出现。

可选的，所述温度控制模块300可以是TEC(半导体制冷片，Thermo ElectricCooler)控制的温控模块，或者其他可实现温度控制的元器件。

在上述实施例的基础上，在本申请的再一个实施例中，如图18所示，所述随机脉冲产生系统还包括：交流耦合器件模块400，用于接收所述随机脉冲驱动信号，并消除所述随机脉冲驱动信号的本底影响后输出。

消除本底影响可以使得所述随机脉冲驱动信号的输出更加精确。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图19所示，所述随机脉冲产生系统还包括：信号放大模块500；

所述信号放大模块用于对随机脉冲驱动信号进行放大处理。

所述信号放大模块对随机脉冲驱动信号的放大处理可以增加其驱动能力，满足不同应用场景的需求。

综上所述，本申请实施例提供了一种随机脉冲产生系统，所述随机脉冲产生系统的控制信号模块100根据接收的外部控制信号生成脉冲调节信号，以使脉冲成型模块200根据该脉冲调节信号，生成多种不同电平幅度的随机脉冲驱动信号，实现了随机脉冲驱动信号的电平可调和/或脉冲宽度可调的目的，从而实现了输出不同波形的随机脉冲驱动信号的目的，提升了随机脉冲产生系统的适用性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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 (10)

1.一种随机脉冲产生系统，其特征在于，包括：控制信号模块和脉冲成型模块，其中，

所述控制信号模块用于接收外部控制信号，并根据所述外部控制信号生成脉冲调节信号；

所述脉冲成型模块用于根据所述脉冲调节信号，生成多种不同电平幅度和/或不同脉冲宽度的随机脉冲驱动信号；

所述外部控制信号包括：第一控制信号和第二控制信号；

所述控制信号模块包括：数字信号产生单元和脉冲产生单元；其中，

所述脉冲产生单元用于根据所述第一控制信号，生成多种不同的脉宽调节信号，多种不同的脉宽调节信号用于控制所述脉冲成型模块生成的随机脉冲驱动信号的脉冲宽度；

所述数字信号产生单元用于根据所述第二控制信号，生成多种与所述脉宽调节信号一一对应的幅度调节信号；

所述脉冲成型模块包括：第一数模转换单元和第一开关控制单元；其中，

所述第一数模转换单元包括多个第一接收端和多个第一输出端，每个所述第一接收端用于接收一种所述幅度调节信号，所述第一数模转换单元对接收的幅度调节信号进行数字模拟转换，以获得模拟信号形式的幅度调节信号，每个所述第一输出端用于将一种模拟信号形式的幅度调节信号向所述第一开关控制单元传输；

所述第一开关控制单元用于接收所述脉宽调节信号和所述模拟信号形式的幅度调节信号，并根据所述脉宽调节信号和所述模拟信号形式的幅度调节信号输出多种不同电平幅度的归零型随机脉冲驱动信号或多种不同电平幅度的非归零型随机脉冲驱动信号；

其中，所述脉冲成型模块还包括：第一电流源单元；

所述第一电流源单元用于将模拟信号形式的幅度调节信号转换为电流调制的幅度调节信号，并传输给所述第一开关控制单元；

所述第一开关控制单元用于接收所述脉宽调节信号和电流调制的幅度调节信号，并根据所述脉宽调节信号和所述电流调制的幅度调节信号输出多种不同电平幅度的归零型随机脉冲驱动信号或多种不同电平幅度的非归零型随机脉冲驱动信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制信号为空或包括第一相位信号、第二相位信号和第三相位信号中的一种；

所述脉冲产生单元根据所述第一控制信号，生成多种不同的脉宽调节信号具体用于，

当所述第一控制信号为空时，所述脉冲产生单元产生相位为0的第一脉宽调节信号；

当所述第一控制信号为第一相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为π/2的第二脉宽调节信号；

当所述第一控制信号为第二相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为π的第三脉宽调节信号；

当所述第一控制信号为第三相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为3π/2的第四脉宽调节信号。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制信号为空或包括第一相位信号和第二相位信号中的至少一种；

所述脉冲产生单元根据所述第一控制信号，生成多种不同的脉宽调节信号具体用于，

当所述第一控制信号为空时，所述脉冲产生单元产生相位为0的第一脉宽调节信号；

当所述第一控制信号为第一相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为π/2的第二脉宽调节信号；

当所述第一控制信号为第二相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为π的第三脉宽调节信号；

当所述第一控制信号包括第一相位信号和第二相位信号时，所述脉冲产生单元产生相位为3π/2的第四脉宽调节信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制信号包括控制时钟信号和脉冲输入信号，所述脉冲输入信号包括第一脉冲输入信号和第二脉冲输入信号；

所述控制时钟信号的周期不大于所述第一脉冲输入信号的周期且不大于所述第二脉冲输入信号的周期；

所述第一脉冲输入信号的周期小于所述第二脉冲输入信号的周期；

所述脉冲产生单元根据所述第一控制信号，生成多种不同的脉宽调节信号具体用于，在所述控制时钟信号的控制下，通过对所述第一脉冲输入信号和第二脉冲输入信号进行译码，以获得多种不同相位的脉宽调节信号。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一开关控制单元包括多个控制开关，每个所述控制开关用于接收一种模拟信号形式的幅度调节信号和与接收的模拟信号形式的幅度调节信号对应的脉宽调节信号；

所述控制开关用于在所述脉宽调节信号的高电平持续时间内导通，以输出一种电平幅度的随机脉冲驱动信号；所述控制开关输出的随机脉冲驱动信号的电平幅度由所述幅度调节信号控制，所述控制开关输出的随机脉冲驱动信号的脉冲宽度由所述脉宽调节信号控制；当所述脉宽调节信号的高电平持续时间等于脉宽调节信号的周期时，所述控制开关输出的随机脉冲驱动信号为非归零型；当所述脉宽调节信号的高电平持续时间小于所述脉宽调节信号的周期时，所述控制开关输出的随机脉冲驱动信号为归零型。

6.一种随机脉冲产生系统，其特征在于，包括：控制信号模块和脉冲成型模块，其中，

所述控制信号模块用于接收外部控制信号，并根据所述外部控制信号生成脉冲调节信号；

所述脉冲成型模块用于根据所述脉冲调节信号，生成多种不同电平幅度和/或不同脉冲宽度的随机脉冲驱动信号；

所述外部控制信号包括：第二控制信号；

所述控制信号模块包括：数字信号产生单元；其中，

所述数字信号产生单元用于根据所述第二控制信号，生成多种幅度调节信号；

所述数字信号产生单元还用于接收信号模式指令，并将所述信号模式指令传输给所述脉冲成型模块；

所述脉冲成型模块包括第二数模转换单元；

所述第二数模转换单元包括多个第二接收端和多个第二输出端，每个所述第二接收端用于接收一种所述幅度调节信号，所述第二数模转换单元用于根据信号模式指令对接收的所述幅度调节信号进行数字模拟转换，以获得归零型随机脉冲驱动信号或非归零型随机脉冲驱动信号；

其中，所述脉冲成型模块还包括：第二电流源单元，用于将归零型随机脉冲驱动信号或非归零型随机脉冲驱动信号转换为电流调制的归零型随机脉冲驱动信号或电流调制的非归零型随机脉冲驱动信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述信号模式指令包括归零型信号指令和非归零型信号指令；

所述第二数模转换单元根据信号模式指令对接收的所述幅度调节信号进行数字模拟转换具体用于，

当所述信号模式指令为归零型信号指令时，所述第二数模转换单元对接收的幅度调节信号进行数字模拟转换后输出，且控制输出信号的高电平持续时间小于所述幅度调节信号的周期，以获得归零型随机脉冲驱动信号；

当所述信号模式指令为非归零型信号指令时，所述第二数模转换单元对接收的幅度调节信号进行数字模拟转换后输出，且控制输出信号的高电平持续时间等于所述幅度调节信号的周期，以获得非归零型随机脉冲驱动信号。

8.根据权利要求1或6所述的系统，其特征在于，所述控制信号模块还用于根据所述外部控制信号生成温度调节指令；

所述随机脉冲产生系统还包括：温度控制模块；

所述温度控制模块用于根据所述温度调节指令，调节所述随机脉冲产生系统的温度。

9.根据权利要求1或6所述的系统，其特征在于，还包括：交流耦合器件模块，用于接收所述随机脉冲驱动信号，并消除所述随机脉冲驱动信号的本底影响后输出。

10.根据权利要求1或6所述的系统，其特征在于，还包括：信号放大模块；

所述信号放大模块用于对随机脉冲驱动信号进行放大处理。

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