一种多通道任意波形发生系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多通道任意波形发生系统，包括计算机控制模块、精密时序发生组件和任意波形发生器，所述精密时序发生组件包括依次连接的外参考时钟、时钟及多频率信号编码模块和数据流光扇出模块，所述数据流光扇出模块与任意波形发生器连接，计算机控制模块分别与任意波形发生器、时钟及多频率信号编码模块和数据流光扇出模块连接，所述任意波形发生器可以单台独立使用，亦可根据需求进行扩展，可组成数十台的任意波形发生器阵列，本实用新型将包含时钟信号、选单信号、延时信号等的数据流以光的形式进行高速传输，可多通道输出重频频率可选的，延迟可控的，皮秒级抖动的高速任意波形。
【专利说明】
一种多通道任意波形发生系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及波形发生器技术领域，具体而言，涉及一种多通道任意波形发生系统。
【背景技术】
[0002]目前的任意波形发生器大多为独立仪器的形式，难以实现多通道同步波形的输出，无法根据实际需求进行通道数的扩展。而多通道输出重频频率可选的，延迟可控的，皮秒级抖动的高速任意波形，可应用于各类固体激光装置、医疗设备、高速电路测试等的研究测试。
【实用新型内容】
[0003]针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种可进行任意波形数字编码的开放式多通道高速低抖动任意波形发生系统，将包含时钟信号、选单信号、延时信号等的数据流以光的形式进行高速传输，可多通道输出重频频率可选的，延迟可控的，皮秒级抖动的高速任意波形。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0005]—种多通道任意波形发生系统，包括计算机控制模块、精密时序发生组件和任意波形发生器，所述精密时序发生组件包括依次连接的外参考时钟、时钟及多频率信号编码模块和数据流光扇出模块，所述数据流光扇出模块与任意波形发生器连接，计算机控制模块分别与任意波形发生器、时钟及多频率信号编码模块和数据流光扇出模块连接。
[0006]进一步，所述任意波形发生器包括依次连接的时钟及多频率信号恢复模块、时间延迟及驱动放大模块、任意波形数字编码模块、数据倍率器、高速数模转换器和低通滤波器，所述时钟及多频率信号恢复模块与任意波形数字编码模块连接。
[0007]进一步，所述任意波形发生器还包括锁相倍频器，所述时钟及多频率信号恢复模块、锁相倍频器和高速数模转换器依次连接。
[0008]进一步，所述任意波形发生器还包括第一分频器，锁相倍频器与高速数模转换器、第一分频器分别连接，所述第一分频器与数据倍率器连接。
[0009]进一步，所述任意波形发生器还包括鉴相及控制模块和第二分频器，第一分频器与第二分频器连接，第二分频器与鉴相及控制模块连接，鉴相及控制模块与第一分频器连接，时钟及多频率信号恢复模块与鉴相及控制模块连接。
[0010]本实用新型的有益效果如下:
[0011]1、将多频率信号与时钟信号进行混合编码以光数据流的形式进行传输，保证长距离传输下的微损耗；
[0012]2、依托于光数据流的强大扇出能力及高同步性，可对任意波形发生系统进行扩展，多台任意波形发生器级联工作，输出多路同步任意波形；
[0013]3、通过设置鉴相及控制模块，确保各时钟信号间的相位一致性，以增强输出波形的稳定性与系统可靠性。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0015]图中:I一计算机控制模块，2—精密时序发生组件，21—外参考时钟，22—时钟及多频率信号编码模块，23—数据流光扇出模块，3—任意波形发生器，31—时钟及多频率信号恢复模块，32—时间延迟及驱动放大模块，33—任意波形数字编码模块，34—数据倍率器，35—高速数模转换器，36—低通滤波器，37—锁相倍频器，38—鉴相及控制模块，391 —第一分频器，392—第二分频器。
【具体实施方式】
[0016]为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型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。
[0017]实施例一:
[0018]如图1所示，一种多通道任意波形发生系统，包括计算机控制模块1、精密时序发生组件2和任意波形发生器3，所述精密时序发生组件2包括依次连接的外参考时钟21、时钟及多频率信号编码模块22和数据流光扇出模块23。所述任意波形发生器3包括时钟及多频率信号恢复模块31、时间延迟及驱动放大模块32、任意波形数字编码模块33、数据倍率器34、高速数模转换器35、低通滤波器36、锁相倍频器37、鉴相及控制模块38、第一分频器391和第二分频器392，时钟及多频率信号恢复模块31、时间延迟及驱动放大模块32、任意波形数字编码模块33、数据倍率器34、高速数模转换器35、低通滤波器36依次连接，数据倍率器34提高数据传输速率，低通滤波器36对高速数模转换器35输出的波进行整形，所述时钟及多频率信号恢复模块31与任意波形数字编码模块33连接;所述时钟及多频率信号恢复模块31与锁相倍频器37连接;锁相倍频器37与高速数模转换器35、第一分频器391分别连接，为高速数模转换器35提供工作时钟；所述第一分频器391与数据倍率器34、第二分频器392分别连接，为数据倍率器34提供工作时钟;第二分频器392与鉴相及控制模块38连接，进行多信号相位鉴定;鉴相及控制模块38与第一分频器391连接，提供复位信号；时钟及多频率信号恢复模块31与鉴相及控制模块38连接。所述任意波形发生器3可以单台独立使用，亦可根据需求进行扩展，可组成数十台的任意波形发生器阵列。所述数据流光扇出模块23与各个任意波形发生器3的时钟及多频率信号恢复模块31连接，计算机控制模块I分别与时间延迟及驱动放大模块32、任意波形数字编码模块33、时钟及多频率信号编码模块22和数据流光扇出模块23分别连接，实现波形选择、延时控制、重复频率选择等。
[0019]本实用新型通过任意波形发生系统获得多通道任意波形的方法为:
[0020](I)系统精密时序信号的发生采用一个外参考时钟21，该时钟的时钟信号与多频率触发信号通过时钟及多频率信号编码模块22进行混合编码转换为光数据流，该数据流通过数据流光扇出模块23以光数据流的形式扇出传播至各个任意波形发生器3。光数据流通过时钟及多频率信号恢复模块31来实现时钟与触发信号的恢复，并输入到任意波形数字编码模块33、鉴相及控制模块38中；
[0021](2)恢复出的时钟信号通过锁相倍频器37生成高频的时钟信号，为任意波形发生器3的高速数模转换器35提供工作时钟;高频的时钟信号通过第一分频器391产生数据倍率器34的工作时钟;通过第二分频器392分出的时钟信号作为多信号相位鉴定的时钟；
[0022](3)恢复出的多频率触发信号经过时间延迟及驱动放大模块32之后，输入到任意波形数字编码模块33中，启动波形数据读取程序，存储在Flash存储器中的波形数据开始在任意波形数字编码模块33中进行第一次并串转换以提升传输速率；
[0023](4)任意波形数字编码模块33输出差分对信号到数据倍率器34中，经过再一次并串转换提升速率后输入到高速数模转换器35中。高速数模转换器35的DDR采样(前后沿采样)工作模式再一次倍增了数据速率，最终达到输出高带宽的目标。高速数模转换器35的输出波形存在固有纹波，经过低通滤波器36后输出波形整齐，高信噪比的任意波形脉冲；
[0024](5)高速数模转换器35的工作时钟经过两次分频后产生一个时钟，用于对时钟及多频率信号恢复模块31输出时钟的采样鉴相。当鉴别出相位不一致时，鉴相及控制模块38将输出一个复位信号到第一分频器391中，进行数据倍率器34工作时钟的重置；
[0025](6)任意波形发生系统的多个模块，包括时钟及多频率信号编码模块22、数据流光扇出模块23、时间延迟及驱动放大模块32等都可由计算机实现远程控制，实现精密时序信号的时间延迟量设定，重复频率设定，输出波形选择等。
[0026]该系统采用了多个频率的工作时钟，虽然都是由一个时钟进行倍频或分频获得，但各时钟信号间仍可能存在相位不匹配的情况。为保证任意波形输出的稳定性与准确性，采用第二分频器392输出的时钟对时钟及多频率信号恢复模块31输出的时钟进行边沿采样与相位鉴定，相位不匹配时，鉴相及控制模块38输出一个复位脉冲信号对第一分频器391进行一次复位;鉴相及控制模块38再次对时钟及多频率信号恢复模块31与第二分频器392输出的两路时钟信号进行鉴相，如果相位差满足控制要求则鉴相及控制模块38停止输出复位脉冲，该通道高速任意波形工作时钟相位锁定;如果相位差不满足控制要求，则鉴相及控制模块38再次输出复位脉冲信号，对第一分频器391再次复位，进入下一次鉴相过程，该过程重复循环，直到时钟及多频率信号恢复模块31与第二分频器392输出的两路时钟信号的相位差满足设计要求。
[0027]由于数据流光扇出模块23具备较强的光数据流扇出能力，可输出多路同步的数据流。根据实际使用需求，可以通过级联多个任意波形发生器3组成阵列，获得多通道的任意波形信号的同步输出。
[0028]本实用新型的精密时序系统能将多频率触发信号与时钟信号混合编码成精密光数据流并扇出传输，经过长距离传输后可恢复出时钟信号与多频率信号，并保持同步性;任意波形发生器3采用逐级提升工作频率的方式，由计算机控制模块I进行输出波形选择、重复频率选择、延时参数控制等设定。该系统设置了鉴相及控制模块38用于任意波形发生器3的工作时钟与恢复的参考时钟间的相位鉴定，保证多台任意波形发生器3之间的时间同步。该系统采用模块化开放式设计，全光纤连接，操作简单，满足大型装置与系统的波形输出需求，可根据实际使用需求，将多台任意波形发生器3级联组成输出阵列，同步输出多通道任意波形。
[0029]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种多通道任意波形发生系统，其特征在于，包括计算机控制模块、精密时序发生组件和任意波形发生器，所述精密时序发生组件包括依次连接的外参考时钟、时钟及多频率信号编码模块和数据流光扇出模块，所述数据流光扇出模块与任意波形发生器连接，计算机控制模块分别与任意波形发生器、时钟及多频率信号编码模块和数据流光扇出模块连接。2.根据权利要求1所述的多通道任意波形发生系统，其特征在于，所述任意波形发生器包括依次连接的时钟及多频率信号恢复模块、时间延迟及驱动放大模块、任意波形数字编码模块、数据倍率器、高速数模转换器和低通滤波器，所述时钟及多频率信号恢复模块与任意波形数字编码模块连接。3.根据权利要求2所述的多通道任意波形发生系统，其特征在于，所述任意波形发生器还包括锁相倍频器，所述时钟及多频率信号恢复模块、锁相倍频器和高速数模转换器依次连接。4.根据权利要求3所述的多通道任意波形发生系统，其特征在于，所述任意波形发生器还包括第一分频器，锁相倍频器与高速数模转换器、第一分频器分别连接，所述第一分频器与数据倍率器连接。5.根据权利要求4所述的多通道任意波形发生系统，其特征在于，所述任意波形发生器还包括鉴相及控制模块和第二分频器，第一分频器与第二分频器连接，第二分频器与鉴相及控制模块连接，鉴相及控制模块与第一分频器连接，时钟及多频率信号恢复模块与鉴相及控制模块连接。
【文档编号】H03L7/18GK205584177SQ201620338503
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】党钊, 王超, 左方明, 汪凌芳, 陈骥, 唐菱, 李克洪, 魏晓峰, 朱启华, 胡东霞, 许党朋, 齐珍, 陈德怀
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心