一种具有倍频关系的低电平控制系统的射频直采实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种具有倍频关系的低电平控制系统的射频直采实现方法，属于粒子回旋加速器的低电平控制系统的技术领域。在本发明专利技术中工作频率具有倍频关系的源信号在FPGA内使用较低频率的基准信号处理后，再分别经过射频数字转换模块进行上混频得到射频工作频率的信号；被控对象的采集信号经过射频直采模块进行下混频得到基准信号频率的信号在FPGA内处理；其中，分别在FPGA内实现基准信号的数字倍频与在射频直采模块内实现本振信号的数字倍频，通过数字混频实现了工作频率具有倍频关系的各种源信号。依据本发明专利技术设计的产品具有集成化程度高、可生产性好、适应工作频率范围宽等优点。适应工作频率范围宽等优点。适应工作频率范围宽等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有倍频关系的低电平控制系统的射频直采实现方法


[0001]本专利技术涉及粒子回旋加速器的低电平控制系统领域，特别是指一种具有倍频关系的低电平控制系统的射频直采实现方法。

技术介绍

[0002]在当前粒子回旋加速器的低电平控制系统中，经常使用具有倍频关系的射频正弦信号作为加速器系统中的驱动源信号。在质子、重离子等粒子加速器的应用环境下除具有基频的加速器应用外，需要使用具有倍频关系的射频正弦信号合成特定波形（如锯齿波）的信号，这些具有倍频关系的射频正弦信号可以使用模拟信号或部分数字信号进行实现，但模拟实现具有倍频关系的射频正弦信号带来了设备复杂、成本高、可靠性差、可维修性差、可生产性差等缺点。对医用加速器的锯齿波合成等应用，采用纯数字合成具有倍频关系的射频正弦信号，可以采用高性能的FPGA实现，但当前FPGA可稳定工作的最高频率受限，且FPGA的工作频率太高也会造成成本高、功耗大、散热困难等问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种具有倍频关系的低电平控制系统的射频直采实现方法，该方法基于FPGA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有倍频关系的低电平控制系统的射频直采实现方法，所述低电平控制系统的恒温晶振驱动时钟产生模块产生频率以及相位关系固定的低速时钟信号与高速时钟信号，其中高速时钟信号的频率是低速时钟信号频率的整数倍；其特征在于，包括以下步骤：（1）在FPGA内部，低速时钟信号驱动基准数字控制振荡器产生频率为f0的正交正弦基准信号，作为各被控对象低电平控制系统的FPGA内部基准信号；频率为f0的基准信号经过数字倍频，产生频率为f0的n倍的基准信号，n=1、2、3、4
…
；（2）频率为nf0的基准信号在FPGA内部与同频的采样信号进行相位与幅度检测，检测值分别与本路的相位预置值和幅度预置值比较后，驱动本路的数字PID控制，输出经过幅相调整的本路控制信号到射频直采模块；在射频直采模块内，本路控制信号经过升采样处理后与模块内的发本振NCO产生的频率为nf1的本振信号进行上混频，得到频率为nf
out
的数字控制信号，数字控制信号被高速数模转换模块转换为模拟的控制信号并送到被控对象；（3）工作频率为nf
out
的模拟采集信号在射频直采模块内被模数转换模块转换为射频数字采集信号，射频数字采集信号与模块内的收本振NCO产生的频率为nf1的本振信号进行下混频，得到频率为nf0的采集信号，采集信号再经过降采样处理后得到采样信号并送到FPGA；（4）在FPGA内部设计同步模块，在每次启动、复位或工作频率发生变化时，产生软复位信号与同步脉冲信号，驱动系统内所有的处理模块保持确定的初始状态与严格的同步。2.根据权利要求1所述的一种具有倍频关系的低电平控制系统的射频直采实现方法，其特征在于，射频直采模块与FPGA内部处理的实现方式为：（1）所有FPGA的内部数字信号处理由软复位信号、同步信号与相差固定的低速时钟信号驱动；（2）所有射频直采模块的内部数字信号处理由软复位信号、同步信号与相差固定的高速时钟信号驱动；（3）所有射频直采模块的射频模数转换与射频数模转换需要相差固定的同频高速时钟信号，并同步更新转换的数据；（4）所有支路数字信号处理的降采样倍数与升采样倍数相同，并且保持相位同步；（5）在同...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，张红涛，齐志刚，赵蔚兰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：