一种序列信号发生器及序列信号产生方法技术

本发明专利技术提供了一种序列信号发生器及序列信号产生方法，通信模块接收上位机发送的波形播放指令。波形播放模块根据波形播放指令获得波形数据，其中，波形数据包括原始方波序列数据和目标方波序列数据，且目标方波序列数据包括一级延时参数和二级延时参数。根据原始方波序列数据获得原始方波序列信号；延时模块根据一级延时参数对原始方波序列信号进行一级延时处理得到中间方波序列信号；然后，延时模块根据二级延时参数对中间方波序列信号进行二级延时处理得到目标方波序列信号。使用延时时长较大的一级延时单元，减少了二级延时单元的使用数量从而使得所使用的延时链落在非线性较好的部分。因此，提高了产生方波序列信号的时间精度。

【技术实现步骤摘要】
一种序列信号发生器及序列信号产生方法
本申请涉及脉冲信号
，更具体的说是涉及一种序列信号发生器及序列信号产生方法。
技术介绍
序列信号是把一组二进制数码0、1按一定规则排列的串行信号，可以作为同步信号、地址码、数据、控制信号等。序列发生器就是产生一系列特定的方波序列信号的仪器。近年来，随着电子科学技术以及相关研究领域的快速发展，序列信号发生器在航空航天、通讯、自动化控制、电子精密仪器、基础物理，甚至医学生物等前沿科研领域得到了广泛的应用。高精度方波序列信号可以用作高精度时序控制，也可以作为高稳定度的激励信号。高精度方波序列信号不仅能够应用于超声波、雷达、医学成像、激光控制、通信等领域，还广泛应用于量子计算、量子通讯、量子精密测量等前沿科学领域中。其中，相关技术的一种序列信号发生器采用高速时钟法实现，利用高速时钟信号作为方波序列信号的参考基准，即在高速时钟信号的上升沿或下降沿改变方波通道的输出电平，生成方波序列信号。高速时钟法产生序列方波信号的时间精度受限于工作时钟频率。对于工作频率是GHz量级的时钟频率等效于纳秒级的时间精度，而在此基础上进一步提升工作频率非常困难，因此，高速时钟法生成方波序列信号不适合更高精度序列场合的应用。随着科学的不断发展，技术的不断进步，以及实验方法的不断推进，对序列信号发生器的时间精度要求越来越高，因此，亟需一种时间精度更高的序列信号发生器。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种序列信号发生器，以产生时间精度更高的序列信号。为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：第一方面，本申请提供一种序列信号发生器，包括：通信模块、波形播放模块、波形数据存储模块和延时模块，所述延时模块包括至少一个一级延时单元和至少一个二级延时单元，且所述一级延时单元的延时时长大于所述二级延时单元的延时时长，所述一级延时单元和所述二级延时单元的延时时长均小于系统时钟周期；所述通信模块，用于接收上位机发送的指令并传输至所述波形播放模块；所述波形播放模块，用于当确定所述指令为波形播放指令时，根据所述指令从所述波形数据存储模块中读取波形数据，所述波形数据包括原始方波序列数据和目标方波序列数据；以及，根据所述原始方波序列数据产生原始方波序列信号，并将所述原始方波序列信号和所述目标方波序列数据传输至所述延时模块，所述目标方波序列数据包括一级延时参数和二级延时参数；所述延时模块，用于根据所述一级延时参数由所述至少一个一级延时单元对所述原始方波序列信号进行一级延时处理，得到中间方波序列信号，并根据所述二级延时参数由所述至少一个二级延时单元对所述中间方波序列信号进行二级延时处理，得到目标方波序列信号，并输出所述目标方波序列信号。可选地，所述延时模块还包括第一多路选择控制器和第二多路选择控制器；所述至少一个一级延时单元，用于对所述原始方波序列信号进行一级延时处理；所述第一多路选择控制器，用于根据所述一级延时参数确定所述原始方波序列信号在所述至少一个一级延时单元中的输出节点，并在所述输出节点得到所述中间方波序列信号；所述至少一个二级延时单元，用于对所述中间方波序列信号进行二级延时处理；所述第二多路选择控制器，用于根据所述二级延时参数确定所述中间方波序列信号在所述至少一个二级延时单元中的输出节点，并在所述输出节点得到所述目标方波序列信号。可选地，所述一级延时参数包括上升沿一级延时级数和下降沿一级延时级数，所述二级延时参数包括上升沿二级延时级数和下降沿二级延时级数；所述第一多路选择控制器，用于根据所述上升沿一级延时级数确定所述原始方波序列信号的上升沿在所述至少一个一级延时单元中的第一输出节点，以及，根据所述下降沿一级延时级数确定所述原始方波序列信号的下降沿在所述至少一个一级延时单元中的第二输出节点，所述原始方波序列信号经过所述至少一个一级延时单元的所述第一输出节点或所述第二输出节点后，得到所述中间方波序列信号；所述第二多路选择控制器，用于根据所述上升沿二级延时级数确定所述中间方波序列信号的上升沿在所述至少一个一级延时单元中的第三输出节点，以及，根据所述下降沿二级延时级数确定所述中间方波序列信号的下降沿在所述至少一个二级延时单元中的第四输出节点，所述中间方波序列信号经过所述至少一个二级延时单元的所述第三输出节点或所述第四输出节点后，得到所述目标方波序列信号。可选地，所述波形数据存储模块中还存储有与所述波形数据相对应的波形数据修正值，所述波形数据修正值对应的方波序列信号与所述波形数据对应的目标方波序列信号之间偏差最小，所述波形数据修正值包括原始方波序列数据修正值和目标方波序列数据修正值；所述波形播放模块，还用于根据所述波形数据从所述波形存储模块中查找对应的所述波形数据修正值，根据所述原始方波序列数据修正值产生所述原始方波序列信号，并将所述原始方波序列信号及所述目标方波序列数据修正值传输至所述延时模块，所述目标方波序列数据修正值包括一级延时参数修正值和二级延时参数修正值；所述延时模块，还用于通过所述一级延时单元根据所述一级延时参数修正值对所述原始方波序列信号进行一级延时处理，得到所述中间方波序列信号，并根据所述二级延时参数修正值对所述中间方波序列信号进行二级延时处理，得到所述目标方波序列信号，并输出所述目标方波序列信号。可选地，所述原始方波序列数据包括高电平保持时间和低电平保持时间，所述高电平保持时间是以所述系统时钟周期为单位的高电平持续周期数，所述低电平保持时间是以所述系统时钟周期为单位的低电平持续周期数；所述波形播放模块根据所述原始方波序列数据产生原始方波序列信号时，具体用于：产生高电平信号，直到高电平信号的保持时间达到所述高电平保持时间；将所述高电平信号转换为低电平信号，保持所述低电平信号直到所述低电平信号的保持时间达到所述低电平保持时间。可选地，所述波形播放模块，还用于当所述指令为波形存储指令时，将通过所述通信模块接收到的波形数据存储到所述波形数据存储模块中。第二方面，本申请还提供了一种序列信号产生方法，包括：获取目标播放波形信息；根据所述目标播放波形信息以及序列信号发生器的系统参数，获得对应的目标波形数据，所述目标波形数据包括原始方波序列数据和目标方波序列数据，所述系统参数包括系统时钟周期、一级延时单元的延时时长和二级延时单元的延时时长，其中，所述一级延时单元的延时时长大于所述二级延时单元的延时时长，所述一级延时单元和所述二级延时单元的延时时长均小于系统时钟周期；将所述目标波形数据发送至所述序列信号发生器进行存储；向所述序列信号发生器发送波形播放指令，以使所述序列信号发生器根据所述波形播放指令获得所述目标波形数据，并根据所述原始方波序列数据产生原始方波序列信号，根据所述目标方波序列数据中的一级延时参数对所述原始方波序列信号进行一级延时处理，得到中间方波序列信号，以及，根据所述目标方波序列数据中的二级延时参数对所述中间方波序列信号进行二级延时处理，得到目标方波序列信号。可选地，所述根据所述目标播放波形信息以及序列信号发生器的系统参数，获得对应的目标波形数据，包括：根据所述目标方波波形信息以及所述系统参数，计算得到所述原始方波序列数据、所述一级延时参数和二级延时初始参数；判断所述二级延时初始参数在优选参数范围内，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种序列信号发生器，其特征在于，包括：通信模块、波形播放模块、波形数据存储模块和延时模块，所述延时模块包括至少一个一级延时单元和至少一个二级延时单元，且所述一级延时单元的延时时长大于所述二级延时单元的延时时长，所述一级延时单元和所述二级延时单元的延时时长均小于系统时钟周期；所述通信模块，用于接收上位机发送的指令并传输至所述波形播放模块；所述波形播放模块，用于当确定所述指令为波形播放指令时，根据所述指令从所述波形数据存储模块中读取波形数据，所述波形数据包括原始方波序列数据和目标方波序列数据；以及，根据所述原始方波序列数据产生原始方波序列信号，并将所述原始方波序列信号和所述目标方波序列数据传输至所述延时模块，所述目标方波序列数据包括一级延时参数和二级延时参数；所述延时模块，用于根据所述一级延时参数由所述至少一个一级延时单元对所述原始方波序列信号进行一级延时处理，得到中间方波序列信号，并根据所述二级延时参数由所述至少一个二级延时单元对所述中间方波序列信号进行二级延时处理，得到目标方波序列信号，并输出所述目标方波序列信号。

【技术特征摘要】
1.一种序列信号发生器，其特征在于，包括：通信模块、波形播放模块、波形数据存储模块和延时模块，所述延时模块包括至少一个一级延时单元和至少一个二级延时单元，且所述一级延时单元的延时时长大于所述二级延时单元的延时时长，所述一级延时单元和所述二级延时单元的延时时长均小于系统时钟周期；所述通信模块，用于接收上位机发送的指令并传输至所述波形播放模块；所述波形播放模块，用于当确定所述指令为波形播放指令时，根据所述指令从所述波形数据存储模块中读取波形数据，所述波形数据包括原始方波序列数据和目标方波序列数据；以及，根据所述原始方波序列数据产生原始方波序列信号，并将所述原始方波序列信号和所述目标方波序列数据传输至所述延时模块，所述目标方波序列数据包括一级延时参数和二级延时参数；所述延时模块，用于根据所述一级延时参数由所述至少一个一级延时单元对所述原始方波序列信号进行一级延时处理，得到中间方波序列信号，并根据所述二级延时参数由所述至少一个二级延时单元对所述中间方波序列信号进行二级延时处理，得到目标方波序列信号，并输出所述目标方波序列信号。2.根据权利要求1所述的序列信号发生器，其特征在于，所述延时模块还包括第一多路选择控制器和第二多路选择控制器；所述至少一个一级延时单元，用于对所述原始方波序列信号进行一级延时处理；所述第一多路选择控制器，用于根据所述一级延时参数确定所述原始方波序列信号在所述至少一个一级延时单元中的输出节点，并在所述输出节点得到所述中间方波序列信号；所述至少一个二级延时单元，用于对所述中间方波序列信号进行二级延时处理；所述第二多路选择控制器，用于根据所述二级延时参数确定所述中间方波序列信号在所述至少一个二级延时单元中的输出节点，并在所述输出节点得到所述目标方波序列信号。3.根据权利要求2所述的序列信号发生器，其特征在于，所述一级延时参数包括上升沿一级延时级数和下降沿一级延时级数，所述二级延时参数包括上升沿二级延时级数和下降沿二级延时级数；所述第一多路选择控制器，用于根据所述上升沿一级延时级数确定所述原始方波序列信号的上升沿在所述至少一个一级延时单元中的第一输出节点，以及，根据所述下降沿一级延时级数确定所述原始方波序列信号的下降沿在所述至少一个一级延时单元中的第二输出节点，所述原始方波序列信号经过所述至少一个一级延时单元的所述第一输出节点或所述第二输出节点后，得到所述中间方波序列信号；所述第二多路选择控制器，用于根据所述上升沿二级延时级数确定所述中间方波序列信号的上升沿在所述至少一个一级延时单元中的第三输出节点，以及，根据所述下降沿二级延时级数确定所述中间方波序列信号的下降沿在所述至少一个二级延时单元中的第四输出节点，所述中间方波序列信号经过所述至少一个二级延时单元的所述第三输出节点或所述第四输出节点后，得到所述目标方波序列信号。4.根据权利要求1所述的序列信号发生器，其特征在于，所述波形数据存储模块中还存储有与所述波形数据相对应的波形数据修正值，所述波形数据修正值对应的方波序列信号与所述波形数据对应的目标方波序列信号之间偏差最小，所述波形数据修正值包括原始方波序列数据修正值和目标方波序列数据修正值；所述波形播放模块，还用于根据所述波形数据从所述波形存储模块中查找对应的所述波形数据修正值，根据所述原始方波序列数据修正值产生所述原始方波序列信号，并将所述原始方波序列信号及所述目标方波序列数据修正值传输至所述延时模块，所述目标方波序列数据修正值包括一级延时参数修正值和...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦熙，张闻哲，王淋，仝煜，荣星，杜江峰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34