基于pll和dds的同步扫描电路系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于PLL和DDS的同步扫描电路系统，包括触发激光、透镜，触发激光被透镜分成两路，其中一路触发激光的光路上设置同步扫描条纹相机；另一路触发激光的光路上设置光电转换器以及同步扫描电路，触发信号经过光电转换器，被转换成电脉冲信号，进入同步扫描电路的触发输入端。本实用新型基于PLL和DDS的同步扫描电路系统，主要解决了模拟振荡电路复杂、集成度低、同步跟踪范围窄的问题。
【专利说明】基于PLL和DDS的同步扫描电路系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高速摄影【技术领域】，尤其涉及一种同步扫描条纹相机扫描电路系统。
【背景技术】
[0002]同步扫描电路系统是同步扫描条纹相机的重要组成部分，其功能构成及指标性能直接关系到同步扫描条纹相机整机的性能。同步扫描电路系统主要是为扫描偏转板提供同步且相位可调的正弦偏转电压，一般由同步正弦信号产生，相位调整、射频信号放大、阻抗匹配等功能单元组成，其中同步正弦信号产生是同步扫描电路系统设计的关键。目前国际上普遍采用的同步正弦信号产生方法是基于雪崩光电二极管及隧道二极管的振荡电路法，这种模拟电路设计法电路复杂、调试困难、同步跟踪范围窄。
实用新型内容
[0003]为了解决【背景技术】中所存在的技术问题，本实用新型提供一种基于PLL和DDS的同步扫描电路系统，主要解决了模拟振荡电路复杂、集成度低、同步跟踪范围窄的问题。
[0004]本实用新型的技术解决方案是:基于PLL和DDS的同步扫描电路系统，其特征在于:包括触发激光1、透镜2，触发激光I被透镜2分成两路，其中一路触发激光的光路上设置同步扫描条纹相机4 ;另一路触发激光的光路上设置光电转换器5以及同步扫描电路9，触发信号经过光电转换 器5，被转换成电脉冲信号，进入同步扫描电路9的触发输入端。
[0005]上述同步扫描电路9包括依次连接的同步正弦信号产生电路6、射频信号放大电路7及阻抗匹配电路8 ;阻抗匹配电路8与同步扫描条纹相机4连接。
[0006]同步正弦信号产生电路6包括锁相环61和直接数字频率合成器62，同步触发电脉冲信号被分成两路，一路进入锁相环61参考输入,锁相环61对输入信号锁定、倍频，输出的倍频信号作为直接数字频率合成器62的时钟信号，调节直接数字频率合成器62的频率控制字，使其输出与触发信号同频率的正弦信号；另一路触发电脉冲信号输入频率检测单元63，检测触发信号的频率，依据检测到的触发信号频率值实现同步正弦信号产生电路6自动跟踪及锁定。
[0007]同步正弦信号产生电路6还包括控制单元64，控制单元64根据检测出的触发信号频率对锁相环64和直接数字频率合成器62进行参数配置。
[0008]上述频率检测单元63是时钟恢复芯片。
[0009]本实用新型的优点是:PLI^P DDS作为现代频率合成技术具有高性能、可靠性高等特点，其中PLL可实现对输入参考信号的跟踪及锁定，且锁定带宽可通过选择合适的压控振荡器而很宽；DDS通过合适的参数配置不仅可实现高精度的正弦信号输出，还具有输出信号相位调整功能。结合PLL和DDS各自的功能及特点作为同步扫描电路正弦信号产生及相位调节的方案，不仅极大的提高了同步扫描电路的集成度，降低了设计难度，还实现了同步扫描电路的触发信号自动跟踪及锁定功能。[0010]为了进一步提高同步扫描带宽，实现同步扫描电路的自动跟踪与锁定，本实用新型提供一种采用现代数字频率合成法，即使用锁相环(PLL)和直接数字频率合成器(DDS)实现同步正弦信号产生及相位调节的方案。该方法的优点是极大的提高了同步扫描电路系统的集成度，降低其设计难度，且实现了同步扫描电路更宽的跟踪范围以及对触发信号的自动跟踪与锁定功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型同步扫描条纹相机原理框图；
[0012]图2是本实用新型同步正弦信号产生原理框图；
[0013]图3是本实用新型同步正弦信号产生控制及信号流程图；
[0014]图4是本实用新型PLL输入信号示意图；
[0015]图5是本实用新型PLL输出(DDS输入)信号示意图；
[0016]图6是本实用新型DDS输出信号示意图；
【具体实施方式】
[0017]本实用新型提供了一种基于PLL和DDS的同步扫描条纹相机扫描电路，具体实现步骤如下:1)触发光脉冲信号经过高速光电转换器件完成光电转换，得到与触发光脉冲同频率的参考电信号。触发光脉冲光电转换采用低噪声光电转换器件，该光电转换器件应能对触发光脉冲做出有效响应，响应带宽应大于最高触发光脉冲最高频率。
[0018]2)参考电信号分成两路，一路作为频率检测单元63的输入，检测触发信号的频率，依据检测到的触发信号频率值可实现同步正弦信号产生电路6自动跟踪及锁定功能；另一路作为同步正弦信号产生电路6的输入，同步正弦信号产生电路6经过一定的参数配置，输出与触发光脉冲同频率的正弦小信号。
[0019]频率检测单元63由专门的频率检测芯片完成，如ADI公司的ADN2806，该检测芯片对输入信号与其时钟信号进行比较，输出待测信号的频率参数；同步正弦信号产生电路6由PLL和DDS组成，PLL的输入信号频率范围与触发信号频率相适应，经过时钟倍频输出满足DDS的时钟输入信号，DDS再经过时钟分频输出与触发信号同频率的正弦小信号。
[0020]3)正弦小信号经过进一步射频功率放大，最后通过射频耦合网络将该同步扫描电压耦合到条纹管的偏转板上。射频功率放大单元采用高性能的射频功率放大器，射频耦合网络用以实现射频功放输出到偏转板的阻抗匹配。
[0021]同步扫描条纹相机常用于超快微弱信号的探测，具体工作原理参见图1，触发激光I被透镜2分成两路，一路用于激发待测发光物体3，另一路用于同步扫描电路触发信号，该触发信号首先经过光电转换器5，被转换成电脉冲信号，然后进入同步扫描电路9的触发输入端。待测发光物体3在激光脉冲I激发下发出微弱光信号，光信号进入同步扫描条纹相机4被记录下来。同步扫描条纹相机的弱光探测能力主要是通过对周期性光信号多次扫描累加实现的，光信号的周期与激发光脉冲相同，多次扫描是通过偏转板上的周期性偏转电压实现的，而同步扫描电路9的功能便是产生与触发光脉冲同频的偏转电压。同步扫描电路9包括同步正弦信号产生6、射频信号放大7及阻抗匹配8。
[0022]同步正弦信号产生原理参见图2，同步触发电脉冲信号被分成两路，一路进入锁相环61参考输入，锁相环61对输入信号锁定、倍频，输出的倍频信号作为直接数字频率合成器62的时钟信号，调节直接数字频率合成器62的频率控制字，使其输出与触发信号同频率的正弦信号；另一路触发电脉冲信号输入频率检测单元63，检测出触发信号的频率。控制单元64根据检测出的触发信号频率对锁相环61和直接数字频率合成器62进行参数配置，从而实现锁相环61和直接数字频率合成器62的自动配置，即实现了同步扫描电路对触发信号的自动锁定功能。
[0023]同步正弦信号产生控制及信号流程参见图3，触发信号输入给锁相环61作为其时钟参考信号，设定锁相环61的倍频器，输入参考信号被N倍频，输出的N倍频信号f2作为直接数字频率合成器62的时钟参考信号，配置直接数字频率合成器62的频率控制寄存器，直接数字频率合成器62对参考时钟信号N分频。从整个信号流程可知，参考信号与直接数字频率合成器62输出的正弦信号f3频率相同，从而实现了触发脉冲信号的同频正弦信号转变。同步扫描电路的相位调节是通过配置直接数字频率合成器62的相位偏移控制寄存器实现的，可实现输出信号相位的360°调节。图4为锁相环61输入触发脉冲信号示意图，图5为锁相环61输出N倍频信号示意图，图6为直接数字频率合成器62输出与触发脉冲同频正弦信号示意图。
[0024]本实用新型中的同步正弦信号产生部分，锁相环61和直接数字频率合成器62必须满足一定的条件，一方面，锁相环61输入及直接数字频率合成器62输出的信号频率应覆盖同步扫描所需频率；另一方面锁相环61的信号输出频率应满足直接数字频率合成器62的信号输入频率要求。
【权利要求】
1.基于PLL和DDS的同步扫描电路系统，其特征在于:包括触发激光(I)、透镜(2)，触发激光(I)被透镜(2)分成两路，其中一路触发激光的光路上设置同步扫描条纹相机(4)；另一路触发激光的光路上设置光电转换器(5)以及同步扫描电路(9)，触发信号经过光电转换器(5)，被转换成电脉冲信号，进入同步扫描电路(9)的触发输入端。
2.根据权利要求1所述的基于PLL和DDS的同步扫描电路系统，其特征在于:所述同步扫描电路(9)包括依次连接的同步正弦信号产生电路(6)、射频信号放大电路(7)及阻抗匹配电路⑶；阻抗匹配电路⑶与同步扫描条纹相机⑷连接。
3.根据权利要求2所述的基于PLL和DDS的同步扫描电路系统，其特征在于:同步正弦信号产生电路(6)包括锁相环(61)和直接数字频率合成器(62)，同步触发电脉冲信号被分成两路，一路进入锁相环(61)参考输入，锁相环(61)对输入信号锁定、倍频,输出的倍频信号作为直接数字频率合成器出2)的时钟信号，调节直接数字频率合成器(62)的频率控制字，使其输出与触发信号同频率的正弦信号；另一路触发电脉冲信号输入频率检测单元(63)，检测触发信号的频率，依据检测到的触发信号频率值实现同步正弦信号产生电路6自动跟踪及锁定。
4.根据权利要求2所述的基于PLL和DDS的同步扫描电路系统，其特征在于:同步正弦信号产生电路(6)还包括控制单元(64)，控制单元(64)根据检测出的触发信号频率对锁相环(64)和直接数字频率合成器(62)进行参数配置。
5.根据权利要求3所述的基于PLL和DDS的同步扫描电路系统，其特征在于:所述频率检测单元(63)是时 钟恢复芯片。
【文档编号】H04N5/232GK203801002SQ201320883713
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】白永林, 朱炳利, 刘百玉, 王博, 白晓红, 秦君军, 缑永胜, 杨文正, 徐鹏 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所