CN113839206B - 一种多路触发脉冲控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及同步控制技术领域，尤其涉及一种多路触发脉冲控制系统。控制信号发生器，通信接口1，通信接口2，延时控制模块，光发射模块，波分复用器，光分路器，光分路器后接N个相同的子路，每一子路对应于天线阵列系统中的一个辐射单元，该子路实现对该路辐射单元触发及信号的延时进行调节。N个子路分别放置在对应编号的屏蔽结构内，每个子路包括波分复用器，信号处理模块和输出端。本发明经过信号处理模块的信号处理，输出信号前沿时间短，幅值高；通过前端延时控制模块及后端单片机相结合，控制信号发生器可对每一路信号进行延时调节，提高了系统的同步控制精度；且系统可扩展性强，能够根据实际使用需求扩展后端子路数量。
Description
技术领域
本发明涉及同步控制技术领域，尤其涉及一种多路触发脉冲控制系统。
背景技术
在大规模阵列天线组阵过程中，触发脉冲控制系统主要为各辐射单元提供高精度的触发信号。主要可实现提高阵列天线空间功率合成效率、控制阵列天线的空间扫描、提高阵列输出重复频率、改变输出脉冲宽度参数等功能。
由于阵列规模较大，触发信号需要进行远距离传输；整个阵列系统运行时，上百路单元同时工作，同步触发控制系统需要工作在强电磁环境下。传统的触发脉冲控制系统基于FPGA实现，在《一种多通道离散数据和图像数据高速同步采集与分析系统的设计与实现》中，作者针对火箭发动机试验过程中需要同步控制多种实验设备，基于FPGA设计了一套多通道高速实验同步硬件，实现了对8路输入信号和8路电平输出信号的同步控制。传统的触发脉冲控制系统所产生信号前沿时间长，幅值较低，信号传输往往采用屏蔽同轴电缆作为传输介质，可控制单元数目少，一般为几个单元或十几个单元，系统的可扩展性较差；信号进行远距离传输时，采用电缆传输会导致信号畸变、前沿变缓、幅值降低等；阵列系统运行时，电缆的微小瑕疵将影响屏蔽效能，影响信号的传输。
发明内容
本发明的目的是提供一种多路触发脉冲控制系统，以解决现有系统控制单元数目受限，远距离传输时信号畸变，抗电磁干扰能力差的技术问题。
为达到上述目的，解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种多路触发脉冲控制系统，包括控制信号发生器，通信接口1，通信接口2，延时控制模块，光发射模块，波分复用器，光分路器；
光分路器后接N个相同的子路1、子路2…子路N，每一子路对应于天线阵列系统中的一个辐射单元，该子路实现对该路辐射单元触发及信号的延时进行调节。在天线阵列系统中，各辐射单元往往需要对位置进行调节，通过子路与辐射单元一对一的组合方式，便于对系统的各个单元进行位置调节，系统调节灵活性强。N个子路分别放置在对应编号的屏蔽结构内，每个子路包括波分复用器，信号处理模块，输出端；信号处理模块包括光电转换电路1，光电/电光转换电路2，单片机，前沿锐化电路，延时单元，幅值放大电路，信号处理模块各部分间用电信号进行传输，天线阵列系统运行时，信号处理模块易受强电磁环境干扰，故每一子路均放置在屏蔽结构内，用于屏蔽强电磁环境的干扰。单片机根据所在的子路进行编码，便于延时控制信号根据编码进行寻址，用以实现对特定子路信号的延时调节；
控制信号发生器通过通信接口1与光发射模块通信，用于实现脉冲触发模式选择、脉冲参数的修改、信息显示和光发射模块工作状态的监控；
控制信号发生器通过通信接口2与延时控制模块通信，用于实现延迟时间设置，延时控制模块工作状态的监控；
光发射模块的输出端通过光纤与波分复用器的输入端相连；延时控制模块输出端通过光纤与波分复用器的另一输入端相连；
波分复用器输出端通过光纤与光分路器输入端相连；
光分路器输出端通过光纤与各子路的波分复用器输入端相连；
波分复用器一路输出端与信号处理模块的光电转换电路1的输入端相连；光电转换电路1输出端与前沿锐化电路输入端相连；前沿锐化电路输出端与延时单元输入端相连；
波分复用器另一路输出端与信号处理模块的光电/电光转换电路2的输入端相连接；光电/电光转换电路2输出端与单片机输入端相连；
单片机输出端与延时单元控制输入端相连，延时单元输出端与幅值放大电路输入端相连；幅值放大电路的输出端穿过屏蔽结构，对外输出信号。
本发明的有效收益如下：
1、本发明经过信号处理模块的信号处理，输出信号前沿时间短，幅值高；通过前端延时控制模块及后端单片机相结合，控制信号发生器可对每一路信号进行延时调节，提高了系统的同步控制精度；且系统可扩展性强，能够根据实际使用需求扩展后端子路数量。
2、本发明系统结构简单，通过一个光纤通路即实现了触发及延时调节的功能。
附图说明
图1为本发明触发脉冲控制系统结构示意图；
图2为本发明信号处理模块结构示意图；
图3为本发明子路1结构示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下参考附图1至图3对实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的内容，均是以说明书附图为参考。
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的描述。
一种多路触发脉冲控制系统，其系统结构框图如图1所示，主要包括控制信号发生器，通信接口1，通信接口2，延时控制模块，光发射模块，波分复用器，光分路器，其中，光分路器后接N个相同的子路并从1，2，3······N进行编号，N个子路分别放置于对应编号的金属屏蔽盒内，如图3所示，每个子路包括波分复用器，信号处理模块和输出端，每个子路中的复用器、信号处理模块和输出端的编码和子路编码保持一致其中，随子路编码进行编号。信号处理模块如图2所示，主要包括光电转换电路1，光电/电光转换电路2，单片机，前沿锐化电路，延时单元，幅值放大电路，每个信号处理模块上的单片机根据所在的子路进行编码，延时控制信号可根据编码寻址，实现对指定子路的信号进行延时调节。本发明的多路触发脉冲控制系统，每一路信号均通过光纤传输，光纤的抗电磁干扰能力强，且衰减小，避免了在传输过程中信号间的互相耦合，以及远距离传输时信号产生畸变等问题；
此处以子路1为例，说明多路触发脉冲控制系统工作过程及延时调节方法；
控制信号发生器通过通信接口1与光发射模块通信，用于实现脉冲触发模式选择，脉冲参数修改，信息显示，光发射模块工作状态监控等功能；
控制信号发生器通过通信接口2与延时控制模块通信，用于实现延迟时间设置，对延时控制模块工作状态进行监控；
步骤1、控制信号发生器发送一路激光控制信号，光发射模块接收到该激光控制信号后，发送一路λ1波长的光触发信号，该信号经编号为0-1的光纤进行传输；
步骤2、控制信号发生器发送一路子路1的延时控制信号，该信号带有子路1的编码，延时控制模块接收到该延时控制信号后，发送一路λ2波长的光延时信号，该信号带有子路1的编码，经编号为0-2的光纤进行传输；
步骤3、λ1波长的光触发信号和λ2波长的光延时信号经波分复用器合为一路光信号，该光信号经编号为0-3的光纤进行传输，通过光分路器分为多路子信号；
步骤4、子信号1经编号为1-1的光纤传输，再经波分复用器1分为λ1和λ2两种波长的光信号；
步骤5、λ2波长信号经编号为1-2的光纤传输后，经光电/电光转换电路2转换为一路电延时信号，单片机接收到该电延时信号后，作用于延时单元的控制端，完成设置的时间延时，单片机执行该延时指令后，发送一路电延时反馈信号，该电延时反馈信号经光电/电光转换电路2，转换为一路λ3波长的光延时反馈信号；
步骤6、λ1波长信号经编号为1-3的光纤传输后，经光电转换电路1转换为电信号，该电信号经前沿锐化电路转换为一路快前沿信号，该快前沿信号经延时单元延时后，再通过幅值放大电路，输出一路触发脉冲信号；
步骤7、λ3波长的光延时反馈信号，经光纤1-2，波分复用器1，光纤1-1，光分路器，波分复用器0，光纤0-2路径传递给延时控制模块，延时控制模块接收到该反馈信号后，通过通信接口2传递给控制信号发生器，控制信号发生器显示子路1延时设置成功的信息；
这里，每一子路均接收到λ2波长的光延时信号，λ2波长光延时信号带有子路1的单片机编码，仅有子路1进行相应的延时，其他子路不进行延时；
步骤8、重复步骤1-7，可对子路2、子路3······子路N的信号进行延时调节。
根据实际使用需求，更改后端子路数量；
系统运行时，控制信号发生器控制光发射模块发送一路λ1波长光信号，N路子路均接收到该信号，N路子路的信号经相应子路的光电转换电路、前沿锐化电路、延时单元、幅值放大电路后，输出N路触发脉冲信号。
由此可见每一路的信号转换及输出是在系统末端完成，光电转换电路具有一定范围的光功率接收区间，在该光功率区间范围内，光电转换电路能对接收到的光信号进行正常的光电转换。避免了在传输过程因光信号衰减带来的信号无法转换的问题，以及因各传输通路衰减不一致带来的个别单元信号无法输出的问题，提高了系统稳定性及可靠性；
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制。对于任何专业技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，所做出的任何改进、修改、等同替换等，均应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种多路触发脉冲控制系统，其特征在于，包括控制信号发生器，第一通信接口，第二通信接口，延时控制模块，光发射模块，波分复用器，光分路器；
所述光分路器后接N个相同的第一子路、第二子路……第N子路，N个子路分别放置在对应编号的屏蔽结构内，每个子路包括波分复用器，信号处理模块，输出端；所述信号处理模块包括第一光电转换电路，第二光电/电光转换电路，单片机，前沿锐化电路，延时单元，幅值放大电路，单片机根据所在的子路进行编码；
所述控制信号发生器通过第一通信接口与光发射模块通信，用于实现脉冲触发模式选择、脉冲参数的修改、信息显示和光发射模块工作状态的监控；
所述控制信号发生器通过第二通信接口与延时控制模块通信，用于实现延迟时间设置，延时控制模块工作状态的监控；
所述光发射模块的输出端通过光纤与波分复用器的输入端相连；所述延时控制模块输出端通过光纤与波分复用器的另一输入端相连；
所述波分复用器输出端通过光纤与光分路器输入端相连；
所述光分路器输出端通过光纤与各子路的波分复用器输入端相连；
所述波分复用器一路输出端与信号处理模块的第一光电转换电路的输入端相连；所述第一光电转换电路输出端与前沿锐化电路输入端相连；前沿锐化电路输出端与延时单元输入端相连；
所述波分复用器另一路输出端与信号处理模块的第二光电/电光转换电路的输入端相连接；所述第二光电/电光转换电路输出端与单片机输入端相连；
所述单片机输出端与延时单元控制输入端相连，延时单元输出端与幅值放大电路输入端相连；幅值放大电路的输出端穿过屏蔽结构，对外输出信号；
所述多路触发脉冲控制系统运行时，控制信号发生器控制光发射模块发送一路λ1波长光信号，N路子路均接收到该信号，N路子路的信号经相应子路的光电转换电路、前沿锐化电路、延时单元、幅值放大电路后，输出N路触发脉冲信号。
2.一种采用如权利要求1所述的多路触发脉冲控制系统进行延时调节的方法，其特征在于，第一子路的延时调节包括如下步骤:
步骤1、控制信号发生器发送一路激光控制信号，光发射模块接收到该激光控制信号后，发送一路λ1波长的光触发信号，该信号经编号为0-1的光纤进行传输；
步骤2、控制信号发生器发送一路第一子路的延时控制信号，该信号带有第一子路的编码，延时控制模块接收到该延时控制信号后，发送一路λ2波长的光延时信号，该信号带有第一子路的编码，经编号为0-2的光纤进行传输；
步骤3、λ1波长的光触发信号和λ2波长的光延时信号经编号为0的波分复用器合为一路光信号，该光信号经编号为0-3的光纤进行传输，通过光分路器分为多路子信号；
步骤4、子信号1经编号为1-1的光纤传输，再经编号为1的波分复用器分为λ1和λ2两种波长的光信号；
步骤5、λ2波长信号经编号为1-2的光纤传输后，经第二光电/电光转换电路转换为一路电延时信号，单片机接收到该电延时信号后，作用于延时单元的控制端，完成设置的时间延时，单片机执行该延时指令后，发送一路电延时反馈信号，该电延时反馈信号经第二光电/电光转换电路，转换为一路λ3波长的光延时反馈信号；
步骤6、λ1波长信号经编号为1-3的光纤传输后，经第一光电转换电路转换为电信号，该电信号经前沿锐化电路转换为一路快前沿信号，该快前沿信号经延时单元延时后，再通过幅值放大电路，输出一路触发脉冲信号；
步骤7、λ3波长的光延时反馈信号，经光纤1-2，编号为1的波分复用器，光纤1-1，光分路器，编号为0的波分复用器，光纤0-2路径传递给延时控制模块，延时控制模块接收到该反馈信号后，通过第二通信接口传递给控制信号发生器，控制信号发生器显示第一子路延时设置成功的信息；
这里，每一子路均接收到λ2波长的光延时信号，λ2波长光延时信号带有第一子路的单片机编码，仅有第一子路进行相应的延时，其他子路不进行延时；
步骤8、重复步骤1-7，能够对第二子路、第三子路······第N子路的信号进行延时调节。
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