CN113497660B - 一种信号源同步系统、方法、设备及通道同步方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种信号源同步系统、方法、设备及通道同步方法，其中，该系统包括一个信号源主设备和至少一个信号源从设备，信号源主设备的至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端分别连接信号源主设备的至少一个校准板卡和信号源从设备的至少一个校准板卡，能够在简化硬件电路设计的前提下，灵活地扩展到多台信号源设备，以实现多台信号源设备之间的同步校准。

Description

一种信号源同步系统、方法、设备及通道同步方法

技术领域

本发明实施例涉及信号处理技术，尤其涉及一种信号源同步系统、方法、设备及通道同步方法。

背景技术

在信号源设备中，通常要求多个通道同步输出信号，并且多个通道之间的时延偏差精度在皮秒级别。但各类用户对于多个同步通道数的需求不同，甚至对多个同步通道数的需求差异很大，例如，有些用户要求信号源支持4通道、8通道或16通道的同步输出即可，而有些用户则要求信号源可以支持64通道、128通道、甚至256通道的同步输出。但一台信号源设备不能同时满足所有用户的需求，所以需要将支持有限通道数的单台信号源设备扩展为多台信号源设备，对多台信号源设备进行同步。

目前，对多台信号源设备同步的方法有以下三类，第一类是用触发信号触发所有通道同步输出，第二类是用参考时钟相位同步所有信号源，第三类是用模拟数字转换器(Analog-to-digital converter，ADC)芯片或其他相位比较电路，对信号源通道时延进行两两比较。但是，第一类方案要求所有信号源设备检测触发信号起始位置并同步输出，其同步精度差，多台信号源设备及多个通道同步的偏差较大。第二类方案对硬件设计、数字模拟转换器(Digital to analog converter，DAC)芯片、锁相环(Phase Locked Loop，PLL)的要求较高，需要DAC时延精确可控，PLL能够精确锁定参考时钟的相位。第三类方案能够支持的通道数比较有限，不能满足各类用户的使用需求。

发明内容

本发明提供一种信号源同步系统、方法、设备及通道同步方法，能够在简化硬件电路设计的前提下，灵活地扩展到多台信号源设备，以实现多台信号源设备之间的同步校准。

第一方面，本发明实施例提供了一种信号源同步系统，该系统包括：一个信号源主设备和至少一个信号源从设备；

信号源主设备的至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端分别连接信号源主设备的至少一个校准板卡和信号源从设备的至少一个校准板卡。

第二方面，本发明实施例提供了一种信号源同步方法，包括：

信号源主设备通过自身至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端发送同步校准信号至自身的至少一个校准板卡和至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡。

第三方面，本发明实施例提供了一种信号源设备，包括：至少一个校准板卡和至少一个通道板卡，其中，校准板卡包括一个模拟数字转换器和多路选择开关；

至少一个通道板卡中各通道板卡通过自身的内部校准信号线与至少一个校准板卡中对应的校准板卡的多路选择开关连接。

第四方面，本发明实施例提供了一种信号源设备的通道同步方法，包括：

信号源设备确定至少一个校准板卡的标准链路时延；

信号源设备根据标准链路时延对自身至少两个通道各自的内部环路时延进行校准；

信号源设备根据校准结果对信号源设备的至少两个通道进行同步。

本发明提供一种信号源同步系统、方法、设备及通道同步方法，该系统包括一个信号源主设备和至少一个信号源从设备，其中，信号源主设备的至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端分别连接信号源主设备的至少一个校准板卡和信号源从设备的至少一个校准板卡，能够在简化硬件电路设计的前提下，灵活地扩展到多台信号源设备，以实现多台信号源设备之间的同步校准。

附图说明

图1为本发明实施例中的信号源同步系统示意图；

图2是本发明实施例中的信号源同步方法的流程图；

图3是本发明实施例中的信号源设备结构示意图；

图4是本发明实施例中的信号源设备的通道同步方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

另外，在本申请实施例中，“可选地”或者“示例性地”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“可选地”或者“示例性地”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“可选地”或者“示例性地”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

图1为本发明实施例提供的一种信号源同步系统，如图1所示，该系统包括一个信号源主设备和至少一个信号源从设备；

其中，信号源主设备可以理解为某一信号源设备工作在控制(Master)模式下，信号源从设备可以理解为该信号源设备工作在从属(Slave)模式下，信号源主设备的至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端分别连接信号源主设备的至少一个校准板卡和信号源从设备的至少一个校准板卡。

需要说明的是，在本实施例中，“至少一个”表示一个或者多个，例如，“至少一个通道板卡”即表示一个通道板卡或多个通道板卡，那么相应地，当通道板卡数量为一个时，“至少一个通道板卡中的任一通道板卡”可以理解为当前仅包括的这一个通道板卡，当通道板卡数量为多个时，“至少一个通道板卡中的任一通道板卡”可以理解为多个通道板卡中的任意一个。

示例性地，如图1所示，假设信号源主设备包括n个通道板卡，n为大于等于1的整数，那么当n为大于1的整数时，可以在n个通道板卡中任选一个通道板卡，当n的取值为等于1时，选择的通道板卡即为该信号源主设备上包括的这一个通道板卡，进而将该选中的通道板卡的校准信号输出端通过外部校准信号线分别与该信号源主设备的至少一个校准板卡和信号源从设备的至少一个校准板卡连接。这样只需要对外部校准信号进行一分多，即可由信号源主设备将外部校准信号分发到所有的信号源设备，从而实现多个校准板卡之间的同步。

可选地，上述校准信号输出端与信号源主设备的至少一个校准板卡之间的外部校准信号线，以及校准信号输出端与信号源从设备的至少一个校准板卡之间的外部校准信号线可以采用等长的传输线。当然，在各传输线不等长的情况下，也可以进行时延校准补偿。

进一步地，上述信号源主设备的至少一个校准板卡中的任意一个校准板卡可以通过同步线分别连接至信号源主设备的其余校准板卡和至少一个通道板卡，以及至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡和至少一个通道板卡。并且，信号源主设备的至少一个校准板卡中的任意一个校准板卡也可以通过时钟线分别连接至信号源主设备的其余校准板卡和至少一个通道板卡，以及至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡和至少一个通道板卡，从而由信号源主设备为至少一个信号源从设备提供参考时钟。

可以理解的是，当至少一个校准板卡的数量为多个(例如，大于等于2)时，上述其余校准板卡可以为至少一个校准板卡中除任意一个校准板卡之外的所有校准板卡；当至少一个校准板卡的数量为一个时，如图1所示，则其余校准板卡的数量为0，此时，信号源主设备的至少一个校准板卡中的任意一个校准板卡无需连接其余校准板卡，即只需要通过同步线、时钟线连接信号源主设备中的至少一个通道板卡，以及至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡和至少一个通道板卡即可。

另外，在本实施例中，上述信号源同步系统还可以包括交换设备和控制设备；

其中，控制设备、信号源主设备以及至少一个信号源从设备可以通过通信线与交换设备连接。即系统中的至少两台信号源设备可以通过交换设备连接，这样，至少一个信号源从设备可以由信号源主设备通过通信线进行控制，或者，所有的信号源设备均可以由控制设备通过交换设备统一进行控制。

相比于现有技术，本实施例提供的信号源同步系统不需要复杂的设备连线，能够在兼顾简化硬件电路设计的前提下，可以灵活地扩展到多台信号源设备，以实现多台信号源设备之间的同步校准。

图2为本发明实施例提供的一种信号源同步方法的流程图，该方法可以应用于信号源同步系统场景下，如图2所示，该方法包括：

S201、信号源主设备通过自身至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端发送同步校准信号至自身的至少一个校准板卡和至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡。

其中，上述信号源主设备可以理解为工作在控制(Master)模式下的信号源设备，信号源从设备可以理解工作在从属(Slave)模式下的信号源设备，其中，信号源主设备用于为至少一个信号源从设备提供外部校准信号和参考时钟。

示例性地，上述步骤可以进一步设计为信号源主设备确定自身至少一个通道板卡中的任一通道板卡，并确定该任一通道板卡中至少一个通道中的任一通道，进而基于确定的该任一通道通过校准信号输出端发送同步校准信号。

假设任一通道板卡中包含两个通道，则可以在两个通道中任选一个通道，例如，选择通道1(CH_1)，将该通道切换连接至校准信号输出端，进而通过校准信号输出端发送同步校准信号。

可选地，在本步骤中，可以通过外部校准信号线传输同步校准信号。

进一步地，执行步骤S201之前，本实施例还提供了一种实现方式为步骤S2010，例如：

S2010、信号源主设备通过自身至少一个校准板卡中任一校准板卡向信号源主设备的其余校准板卡和至少一个通道板卡，以及至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡和至少一个通道板卡发送启动定时信号。

其中，上述其余校准板卡为信号源主设备自身包含的至少一个校准板卡中除上述任一校准板卡之外的所有校准板卡。当然，若信号源主设备只包括一个校准板卡时，信号源主设备仅需向信号源主设备的至少一个通道板卡，以及至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡和至少一个通道板卡发送启动定时信号。

当信号源主设备和至少一个信号源从设备开机启动完成后，信号源主设备通过上述步骤S2010发送启动定时信号，以通知所有信号源设备启动定时。

可选地，信号源主设备自身至少一个校准板卡中任一校准板卡可以通过同步线向信号源主设备的其余校准板卡和至少一个通道板卡，以及至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡和至少一个通道板卡发送启动定时信号。

另外，在本实施例中，信号源主设备也可以通过通信线接收至少一个信号源从设备发送的通道同步校准完成信号，并根据该通道同步校准完成信号向至少一个信号源从设备发送模式切换指令；

或者，信号源主设备和至少一个信号源从设备通过交换设备向控制设备发送通道同步校准完成信号，并接收控制设备通过交换设备发送的模式切换指令；

其中，模式切换指令用于通知信号源主设备和至少一个信号源从设备切换为正常信号输出模式。

示例性地，在各信号源设备切换为正常信号输出模式之前，各信号源设备可以处于同步校准状态中的ADC通道校准模式，或者，同步校准状态中的DAC通道校准模式。

通过本实施例提供的方案，可以实现信号源同步系统中各信号源之间的同步，并灵活地支持系统中任意台信号源设备的同步输出。

图3为本发明实施例提供的一种信号源设备，该信号源设备可以为信号源同步系统中的信号源主设备，也可以为信号源从设备，该设备内部结构如图3所示，包括至少一个校准板卡和至少一个通道板卡。如图3所示，在本实施例中，以一个信号源设备包括n个通道板卡为例，n为大于1的整数。

其中，校准板卡包括一个ADC模块和多路选择开关，该多路选择开关用于选择外部校准信号或内部各通道板卡的校准信号；

至少一个通道板卡中各通道板卡通过自身的内部校准信号线与至少一个校准板卡中对应的校准板卡的多路选择开关连接。

可选地，各通道板卡与多路选择开关之间的内部校准信号线可以为等长线。当然，若不等长，则可以通过时延校准进行补偿。

通道板卡可以包括至少一个通道，每个通道包括一个时延调整模块，在本实施例中，以图3所示的每个通道板卡包括两个通道为例进行示例性说明。

至少一个校准板卡通过控制线与至少一个通道板卡中各通道板卡上的至少一个通道对应的时延调整模块连接，通过该控制线可以传输各类控制指令，例如控制通道板卡上各个通道的工作模式(比如，正常信号输出模式、同步校准状态中的ADC通道校准模式、同步校准状态中的DAC通道校准模式)、开关切换控制，以及控制各个通道的时延调整等。

进一步地，校准板卡也可以包括时延计算模块，该时延计算模块，用于计算与校准板卡连接的通道板卡上的至少一个通道至校准板卡的内部环路时延。

在一种示例中，校准板卡也可以包括相位调整控制模块；

在另一种示例中，通道板卡的每一个通道还可以包括发送数据模块、DAC模块和信号源输出电路。

在本实施例提供的信号源设备中，不需要各种实时通信接口和时延精确可控的硬件触发电路，并且，对分发到各板卡，以及各通道板卡上各通道的时钟信号，也不要求相位同步，允许有各种时延偏差，从而极大地简化了硬件电路设计。另外，由于每台设备可以集成多个校准板卡，且每个校准板卡可以支持多个通道板卡同步校准，这样可以对每台信号支持的通道数进行扩展，方便地实现数百通道、甚至上千通道的同步信号输出。而且，基于本实施例提供的信号源设备的结构，任意两通道(信号源内部的任意两通道，或者，某一信号源设备内部的通道与另一信号源设备内部的通道)的同步偏差可以控制在较小的偏差范围之内，并且，通过校准信号的时延补偿，任意两通道之间的同步精度可以提高更多。

图4为本发明实施例提供的一种信号源设备的通道同步方法的流程图，该方法可以应用于信号源同步系统中的任意一台信号源设备上，如图4所示，该方法包括：

S401、信号源设备确定至少一个校准板卡的标准链路时延。

其中，本步骤中的标准链路时延可以理解为，信号源主设备发送校准信号至每一个校准板卡的时延，该每一个校准板卡可以包含信号源主设备中的至少一个校准板卡和信号源从设备中的至少一个校准板卡。

示例性地，当上述信号源设备为信号源主设备时，该信号源设备可以将自身通道板卡上至少两个通道中任一通道发送的校准信号至信号源设备至少一个校准板卡的链路时延作为标准链路时延；或者，当上述信号源设备为信号源从设备时，该信号源设备可以将信号源主设备发送的校准信号至自身至少一个校准板卡的链路时延作为标准链路时延。即信号源同步系统中的每台信号源设备均可以获取自身的标准链路时延。

S402、信号源设备根据标准链路时延对自身至少两个通道各自的内部环路时延进行校准。

本步骤中的内部环路时延可以理解为从该信号源设备内部各个通道板卡上的各个通道至各通道对应连接的校准板卡的时延。那么，信号源设备对至少两个通道各自的内部环路时延的校准可以理解为要求每一个通道的内部环路时延等于该信号源设备的标准链路时延。

S403、信号源设备根据校准结果对信号源设备的至少两个通道进行同步。

在步骤S402中，信号源设备对自身至少两个通道各自的内部环路时延的校准结果可以分为两种，一种是任一通道的内部环路时延与该信号源设备的标准链路时延相同，另一种是任一通道的内部环路时延与该信号源设备的标准链路时延不同。那么相应地，本步骤的同步过程也可以分为两种示例：

在一种示例中，当校准结果为至少两个通道各自的内部环路时延与至少两个通道连接的校准板卡的标准链路时延相同时，信号源设备确定该至少两个通道同步。

在另一种示例中，当校准结果为至少两个通道中任一通道的内部环路时延与该任一通道连接的校准板卡的标准链路时延不同时，则将该校准板卡的标准链路时延作为任一通道的内部环路时延，从而确保该信号源的至少两个通道保持同步。

由于本实施例提供的上述方案可以应用于信号源同步系统中的任意一台信号源设备上，那么信号源从设备可以基于信号源主设备发送的标准链路时延对自身通道的内部环路时延进行校准，从而实现任意信号源设备的任意通道之间的同步。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种信号源同步系统，所述系统包括一个信号源主设备和至少一个信号源从设备，其特征在于，包括：

所述信号源主设备的至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端分别连接信号源主设备的至少一个校准板卡和信号源从设备的至少一个校准板卡；

其中，所述信号源主设备，用于通过所述信号源主设备的至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端发送同步校准信号至所述信号源主设备的至少一个校准板卡和所述至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号源主设备的至少一个校准板卡中的任一校准板卡通过同步线分别连接至所述信号源主设备的其余校准板卡和至少一个通道板卡，以及至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡和至少一个通道板卡；

或者，所述信号源主设备的至少一个校准板卡中的任一校准板卡通过同步线分别连接至所述信号源主设备的至少一个通道板卡，以及至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡和至少一个通道板卡。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述信号源主设备的至少一个校准板卡中的任一校准板卡通过时钟线分别连接至所述信号源主设备的其余校准板卡和至少一个通道板卡，以及至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡和至少一个通道板卡；

或者，所述信号源主设备的至少一个校准板卡中的任一校准板卡通过时钟线分别连接至所述信号源主设备的至少一个通道板卡，以及至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡和至少一个通道板卡。

4.一种信号源同步方法，其特征在于，包括：

信号源主设备通过自身至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端发送同步校准信号至自身的至少一个校准板卡和至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡；

其中，所述信号源主设备的至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端分别连接所述信号源主设备的至少一个校准板卡和所述信号源从设备的至少一个校准板卡。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述信号源主设备通过自身至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端发送同步校准信号，包括：

所述信号源主设备确定自身至少一个通道板卡中任一通道板卡；

所述信号源主设备确定所述任一通道板卡中至少一个通道中的任一通道；

所述信号源主设备基于所述任一通道通过所述校准信号输出端发送同步校准信号。

6.一种信号源设备，其特征在于，包括：至少一个校准板卡和至少一个通道板卡，所述校准板卡包括一个模拟数字转换器和多路选择开关；

所述至少一个通道板卡中各通道板卡通过自身的内部校准信号线与所述至少一个校准板卡中对应的校准板卡的多路选择开关连接；

其中，在所述信号源设备为信号源主设备的情况下，所述信号源主设备的至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端分别连接所述信号源主设备的至少一个校准板卡和信号源从设备的至少一个校准板卡；在所述信号源设备为信号源从设备的情况下，所述信号源从设备的至少一个校准板卡连接信号源主设备的至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端；所述信号源主设备，用于通过所述信号源主设备的至少一个通道板卡中任一通道板卡的校准信号输出端发送同步校准信号至所述信号源主设备的至少一个校准板卡和至少一个信号源从设备的至少一个校准板卡。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述通道板卡包括至少一个通道，每个通道包括一个时延调整模块；

所述至少一个校准板卡通过控制线与至少一个通道板卡中各通道板卡上的至少一个通道对应的时延调整模块连接。

8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述校准板卡包括时延计算模块；

所述时延计算模块，用于计算与所述校准板卡连接的通道板卡上的至少一个通道至所述校准板卡的内部环路时延。

9.一种信号源设备的通道同步方法，其特征在于，包括：

信号源设备确定至少一个校准板卡的标准链路时延；

所述信号源设备根据所述标准链路时延对自身至少两个通道各自的内部环路时延进行校准；

所述信号源设备根据校准的结果对所述信号源设备的至少两个通道进行同步；

所述信号源设备确定至少一个校准板卡的标准链路时延，包括：

所述信号源设备将自身至少两个通道中任一通道发送的校准信号至所述信号源设备的至少一个校准板卡的链路时延作为标准链路时延；

或者，所述信号源设备将其他信号源设备发送的校准信号至自身至少一个校准板卡的链路时延作为标准链路时延；

其中，所述内部环路时延为从所述信号源设备内部各通道板卡上的各通道至各通道对应连接的校准板卡的时延。