一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置及方法，装置包括FPGA时序控制模块、FPGA信号处理计算模块、FPGA并/串转换模块、高速串行差分输出模块和输出接口插件，所述FPGA时序控制模块输出多路脉冲并行的脉冲信号，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块参数，所述FPGA并/串转换模块输出高速串行差分延时同步脉冲信号，所述差分延时同步脉冲信号通过输出接口插件输出，本发明专利技术采用基于FPGA高速串口技术输出脉宽、周期数字可调的控制脉冲来控制微波开关的通断，同时对输出的多路控制脉冲的延时进行数字调节，实现信号的延时同步，本发明专利技术实现了对输入的射频/微波信号的脉冲调制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置及方法
本专利技术属于通信与信息系统
，具体地说涉及一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置及方法。
技术介绍
微波开关可以为射频/微波信号提供宽带开关功能，再对微波信号根据需要进行调制，输出脉冲串。微波高速开关具有高带宽、高速等特点，广泛地运用于通讯、雷达等电子学系统中。现有技术中，微波高速开关的控制装置存在着以下问题：(1)对不同类型的微波开关的控制问题：由于微波开关的高带宽和高速度的特点，传统的控制装置输出的脉冲宽度在秒、毫秒、微秒量级的TTL电平(晶体管-晶体管逻辑电平)的脉冲显然已经无法控制高速微波开关的通断，同时，基于不同类型的微波开关，开关的时间有所不同，微波开关的通断与控制脉冲的电压幅值和脉冲宽度、脉冲间隔都有关系。因此，对不同的开关需要输出不同的脉冲宽度，因此，微波开关的控制脉冲宽度应可以数字调节，以满足不同开关时间的微波开关的控制要求；此外，当有外部微波输入时，调节控制脉冲的脉宽、脉冲间隔可一定范围内对输入的微波调制，形成不同宽度和频率的脉冲串，实现脉冲宽度调制(或脉冲持续时间调制)PWM(PDM)。即是把每一控制脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压。(2)多路延时同步的问题：即控制微波开关通断的控制脉冲触发和输入的微波信号的精确同步，即在微波输入的同时，触发控制脉冲控制微波开关导通。影响微波输入与控制脉冲触发同步关系的主要是信号线缆长度不同引起的传输时延，微波输入信号与控制脉冲触发信号之间的固有信号延时。针对上述两个因素的延时，通过采用高精度可调的延时同步方法，达到微波输入信号和控制脉冲触发信号的延时同步，同步精度达到1ns。
技术实现思路
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，采用基于FPGA高速串口技术，输出脉宽、周期数字可调的控制脉冲，控制微波开关的通断，同时对输出的多路控制脉冲的延时进行数字调节，实现信号的延时同步。该装置实现了对输入的射频/微波信号的脉冲调制。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，包括FPGA时序控制模块、FPGA信号处理计算模块、FPGA并/串转换模块、高速串行差分输出模块和输出接口插件，所述FPGA时序控制模块输出多路脉冲并行的脉冲信号，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块参数，所述FPGA并/串转换模块输出高速串行差分延时同步脉冲信号，所述差分延时同步脉冲信号通过所述输出接口插件输出。进一步，还包括转换模块和光电信号转换接口模块，所述差分延时同步脉冲信号输出至所述转换模块中，由所述转换模块将差分延时同步脉冲信号转换为单端输出，然后经过所述电光转换电路模块转换为光信号输出。进一步，所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉冲间隔时间为：10ns-100ns。进一步，所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉宽大于30ns。本专利技术还提供一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置的方法，包括：S1：将微波开关脉冲调制装置通过串行通信接口与上位机连接；S2：在上位机预设各个通道产生触发脉冲的个数、脉冲间隔、脉冲宽度和脉冲延时四个参数；S3：微波开关脉冲调制装置接收到上述参数后，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块参数，所述FPGA并/串转换模块输出高速串行差分延时同步脉冲信号，然后通过信号转换模块转换为单端信号，输出多路延时同步脉冲；S4：信号源输出连续的正弦波射频信号，微波开关脉冲调制装置在内部或外部触发信号下输出脉冲序列，TTL电平控制微波开关通断。进一步，所述S4中，信号源产生的正弦波射频信号输入到微波开关，当微波开关脉冲调制装置产生的脉冲信号宽度大于微波开关的开启电压时，微波开关打开，信号通过；当微波开关脉冲调制装置的脉冲信号宽度小于微波开关的开启电压时，微波开关关闭，信号截止。进一步，所述微波开关脉冲调制装置通过串行通信接口RS422或RS485与上位机连接。本专利技术技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：本专利技术采用基于FPGA高速串口技术输出脉宽、周期数字可调的控制脉冲控制微波开关的通断，同时对输出的多路控制脉冲的延时进行数字调节，实现信号的延时同步，本专利技术实现了对输入的射频/微波信号的脉冲调制；控制脉冲的脉宽纳秒量级可调，可调范围为10ns～100ns；控制脉冲间隔纳秒量级可调，可调范围为：10ns～100ns；信号同步延时数字可调，同步精度达到1ns。附图说明图1是本专利技术的基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置的结构框图；图2是本专利技术的基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置具体示例的示意图；图3是本专利技术信号源输出微波的时序关系图。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，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的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本专利技术创造。本实施例提供了一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，如图1所示，包括FPGA时序控制模块1、FPGA信号处理计算模块2、FPGA并/串转换模块3、高速串行差分输出模块4、转换模块5、光电信号转换接口模块6和输出接口插件7，所述FPGA时序控制模块1输出多路脉冲并行的脉冲信号，所述FPGA信号处理计算模块2根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块3参数，所述FPGA并/串转换模块3输出高速串行差分延时同步脉冲信号，所述差分延时同步脉冲信号通过所述输出接口插件输出，或者输出至所述转换模块5中，由所述转换模块5将差分延时同步脉冲信号转换为单端输出，然后经过所述电光转换电路模块6转换为光信号输出。其中，所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉冲间隔时间为：10ns-100ns，由于TTL电平的脉冲信号宽度较小，会造成输出的控制脉冲无平顶，因此所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉宽大于30ns。如图2所示，为本专利技术基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置具体示例的示意图，所述微波开关脉冲调制控制装置通过串行通信接口与上位机连接，优选的，所述微波开关脉冲调制装置通过串行通信接口RS422或RS485与上位机连接，信号源产生的正弦波射频信号输入到微波开关，微波开关输出调制后的微波信号，选择合适的参数，控制种子源输出，形成脉冲调制。本实施例还提供一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置的方法，包括：S1：将微波开关脉冲调制装置通过串行通信接口与上位机连接；S2：在上位机预设各个通道产生触发脉冲的个数、脉冲间隔、脉冲宽度和脉冲延时四个参数；S3：微波开关脉冲调制装置接收到上述参数后，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，其特征在于，包括FPGA时序控制模块、FPGA信号处理计算模块、FPGA并/串转换模块、高速串行差分输出模块和输出接口插件，所述FPGA时序控制模块输出多路脉冲并行的脉冲信号，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块参数，所述FPGA并/串转换模块输出高速串行差分延时同步脉冲信号，所述差分延时同步脉冲信号通过所述输出接口插件输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，其特征在于，包括FPGA时序控制模块、FPGA信号处理计算模块、FPGA并/串转换模块、高速串行差分输出模块和输出接口插件，所述FPGA时序控制模块输出多路脉冲并行的脉冲信号，所述FPGA信号处理计算模块根据每路脉冲的个数、脉宽、间隔和延时数据参数计算和设置所述FPGA并/串转换模块参数，所述FPGA并/串转换模块输出高速串行差分延时同步脉冲信号，所述差分延时同步脉冲信号通过所述输出接口插件输出。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，其特征在于，还包括转换模块和光电信号转换接口模块，所述差分延时同步脉冲信号输出至所述转换模块中，由所述转换模块将差分延时同步脉冲信号转换为单端输出，然后经过所述电光转换电路模块转换为光信号输出。3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，其特征在于，所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉冲间隔时间为：10ns-100ns。4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的微波开关脉冲调制控制装置，其特征在于，所述FPGA时序控制模块输出的脉冲信号的脉宽大于30ns。5.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓红艳，刘志强，戈弋，葛成良，彭文，李才阳，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51