本实用新型涉及一种变频触发的脉冲信号放大装置，属于脉冲放大技术领域。
背景技术：
脉冲放大技术是一种多学科通用的常规技术，在电学，光学，声学，微波和射频领域都有专门的放大技术。目前实现脉冲信号放大的通用方法是向脉冲放大器输入弱的脉冲信号，在脉冲放大器的输出端获得强的脉冲信号。在这个过程中脉冲放大器消耗的能量需要得到补充，因此需要一个能量提供源即能量泵。在现有的技术中，如果能量泵提供稳定的能量供应，且脉冲放大器的输入是稳定的脉冲信号，则放大的脉冲输出信号也是稳定的，系统工作在一种动态平衡中。但是如果输入的脉冲信号不稳定，例如脉冲信号的频率变化，则系统的动态平衡无法保持，反映在脉冲输出信号上往往表现为幅度/强度的变化。
理想的脉冲放大系统是，不论输入脉冲信号的频率(即脉冲间隔)如何变化，每个输出脉冲的幅度/强度/能量保持稳定不变。由于改变能量泵的供应强度可以影响输出脉冲的强度，一种容易想到的方法是通过调制能量泵的强度来获得稳定的脉冲输出信号，其调制的效果刚好补偿了输入脉冲信号的频率变化带来的系统影响。因此，如何具体实现这种调制，以达到预期效果是目前一个很有价值的研究领域。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种变频触发的脉冲信号放大装置，该装置结构简单，通过控制逻辑模块产生能量调制信号和脉冲同步信号调制能量泵模块和脉冲发生器模块的工作，通过调制能量泵的输出能量强度补偿了触发脉冲的频率变化带来的影响，实现在变频触发信号下输出稳定的放大脉冲信号。
本实用新型提供技术方案如下：
一方面，本实用新型提供了一种变频触发的脉冲信号放大装置，包括触发模块、控制逻辑模块、脉冲发生器模块、能量泵模块以及脉冲放大器模块，所述触发模块用于产生变频触发信号，所述控制逻辑模块根据所述变频触发信号的频率生成控制逻辑信号控制能量泵模块和脉冲发生器模块的工作，所述控制逻辑信号包括能量调制信号和脉冲同步信号，所述能量泵模块根据所述能量调制信号调整向脉冲放大器模块输出的能量功率和工作时间，所述脉冲发生器模块根据所述脉冲同步信号控制产生待放大脉冲信号，所述脉冲放大器模块存储转换所述能量泵模块输出的能量并用于放大待放大脉冲信号生成脉冲放大输出信号。
根据本实用新型的一实施方式，所述控制逻辑模块包括：
触发信号接收单元，用于接收所述触发模块发送的变频触发信号；
触发信号计数器单元，用于计算所述变频触发信号的计数值，当所述
触发信号接收单元接收一个所述变频触发信号时计数值加1；
调制系数单元，用于根据所述触发信号计数器单元的计数值确定调制系数；
参考单位能量强度单元，用于提供参考单位能量强度；
调制强度控制单元，用于根据所述调制系数和所述参考单位能量强度计算调制强度生成所述能量调制信号；
能量积分器单元，用于根据所述调制强度和所述能量泵的工作时间计算积分能量；
单脉冲能量阈值单元，用于用户设置单脉冲能量目标值；
比较器单元，用于比较所述能量积分器单元的积分能量和所述单脉冲能量阈值单元的单脉冲能量目标值并向所述脉冲控制单元输出控制信号；
脉冲控制单元，用于根据所述比较器单元输出的控制信号产生所述脉冲同步信号。
根据本实用新型的另一实施方式，所述比较器单元在所述积分能量等于或大于单脉冲能量目标值时输出计数值减1信号给所述触发信号计数器单元以及积分能量清0信号给所述能量积分器单元。
根据本实用新型的另一实施方式，所述脉冲发生器模块包括：
脉冲同步信号接收单元，用于接收所述控制逻辑模块发送的所述脉冲同步信号；
脉冲信号驱动电路单元，用于根据所述脉冲同步信号控制驱动电路产生所述待放大脉冲信号或者截取所述待放大脉冲信号；
待放大脉冲信号发送单元，用于发送所述待放大脉冲信号到所述脉冲放大器模块。
根据本实用新型的另一实施方式，所述能量泵模块包括：
能量调制信号接收单元，用于接收所述控制逻辑模块发送的所述能量调制信号；
能量泵控制单元，用于根据所述能量调制信号控制输出的所述能量功率和工作时间；
能量输出单元，用于向所述脉冲放大器模块输出能量。
根据本实用新型的另一实施方式，所述脉冲放大器模块包括：
待放大脉冲信号接收单元，用于接收所述脉冲发生器模块发送的所述待放大脉冲信号；
能量接收转换单元，用于接收并转换所述能量泵模块输出的能量生成脉冲放大能量；
能量存储单元，用于存储所述脉冲放大能量；
脉冲放大单元，用于通过所述脉冲放大能量放大所述待放大脉冲信号生成所述脉冲放大输出信号；
输出信号单元，用于输出所述脉冲放大输出信号。
根据本实用新型的另一实施方式，所述变频触发信号的频率等于所述脉冲放大输出信号的频率，所述变频触发信号的个数等于所述脉冲放大输出信号的个数。
根据本实用新型的另一实施方式，当变频触发信号的频率低于第一频率阈值时，所述能量泵模块间歇工作，所述能量泵模块工作在第一工作强度，所述能量泵模块的间歇工作段的时间T为第一频率阈值的周期，所述变频触发信号与所述脉冲放大输出信号同步，所述脉冲放大输出信号延后T时间输出；当变频触发信号的频率等于第一频率阈值时，所述能量泵模块连续工作，所述变频触发信号与所述脉冲放大输出信号同步，所述脉冲放大输出信号延后T时间输出；当变频触发信号的频率高于第一频率阈值时，所述能量泵模块连续工作，所述能量泵模块工作在第二工作强度，所述变频触发信号与所述脉冲放大输出信号准同步，所述脉冲放大输出信号延后t时间输出，其中T>t。
根据本实用新型的另一实施方式，所述控制逻辑模块包括MCU微电脑控制电路、FPGA现场可编程门阵列电路、DAC数模转换器电路和供电电路。
根据本实用新型的另一实施方式，所述能量泵模块为激光泵浦，所述激光泵浦由激光二极管构成。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的变频触发的脉冲信号放大装置包括触发模块、控制逻辑模块、脉冲发生器模块、能量泵模块以及脉冲放大器模块，触发模块产生变频触发信号，该触发信号并不是直接控制带放大脉冲信号的产生，而是发送到控制逻辑模块，控制逻辑模块根据触发信号的频率即时间间隔，生成控制逻辑信号。控制逻辑信号包括两组信号，一组为能量调制信号，发送到能量泵模块使其输出功率和工作时间受到调制，另一组为脉冲同步信号，发送到脉冲发生器模块使其产生待放大脉冲信号，其中脉冲同步信号的时间是经过处理的，并不是和变频触发信号完全同步的，也不是简单的延时，而是和输入触发信号近似同步，两组信号有效配合，能够达到理想的脉冲放大效果。脉冲放大器模块接收并存储转换能量泵模块输出的能量，当接收到待放大脉冲信号时将存储的全部能量用于放大待放大脉冲信号生成脉冲放大输出信号。本实用新型的变频触发的脉冲信号放大装置结构简单，通过控制逻辑模块产生能量调制信号和脉冲同步信号调制能量泵模块和脉冲发生器模块的工作，通过调制能量泵的输出能量强度补偿了触发脉冲的频率变化带来的影响，实现在变频触发信号下输出稳定的放大脉冲信号。
附图说明
图1为本实用新型的变频触发的脉冲信号放大装置的一个实施例的结构框图；
图2为本实用新型的变频触发的脉冲信号放大装置的控制逻辑模块一个实施例的结构示意图；
图3为本实用新型的变频触发的脉冲信号放大装置的脉冲发生器模块的一个实施例的结构示意图；
图4为本实用新型的变频触发的脉冲信号放大装置的能量泵模块的一个实施例结构示意图；
图5为本实用新型的变频触发的脉冲信号放大装置的脉冲放大器模块的一个实施例结构示意图；
图6为本实用新型的变频触发的脉冲信号放大装置的信号处理的一个实施例波形示意图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
一方面，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种变频触发的脉冲信号放大装置，包括触发模块10、控制逻辑模块20、脉冲发生器模块30、能量泵模块40以及脉冲放大器模块50，其中触发模块用于产生变频触发信号，控制逻辑模块根据所述变频触发信号的频率生成控制逻辑信号控制能量泵模块和脉冲发生器模块的工作，控制逻辑信号包括能量调制信号和脉冲同步信号，能量泵模块根据能量调制信号调整向脉冲放大器模块输出的能量功率和工作时间，脉冲发生器模块根据脉冲同步信号控制产生待放大脉冲信号，脉冲放大器模块存储转换能量泵模块输出的能量并用于放大待放大脉冲信号生成脉冲放大输出信号。
本实用新型实施例的变频触发的脉冲信号放大装置包括触发模块、控制逻辑模块、脉冲发生器模块、能量泵模块以及脉冲放大器模块，触发模块产生变频触发信号，该触发信号并不是直接控制带放大脉冲信号的产生，而是发送到控制逻辑模块，控制逻辑模块根据触发信号的频率即时间间隔，生成控制逻辑信号。控制逻辑信号包括两组信号，一组为能量调制信号，发送到能量泵模块使其输出功率和工作时间受到调制，另一组为脉冲同步信号，发送到脉冲发生器模块使其产生待放大脉冲信号，其中脉冲同步信号的时间是经过处理的，并不是和变频触发信号完全同步的，也不是简单的延时，而是和输入触发信号近似同步，两组信号有效配合，能够达到理想的脉冲放大效果。脉冲放大器模块接收并存储转换能量泵模块输出的能量，当接收到待放大脉冲信号时将存储的全部能量用于放大待放大脉冲信号生成脉冲放大输出信号。本实用新型实施例的变频触发的脉冲信号放大装置结构简单，通过控制逻辑模块产生能量调制信号和脉冲同步信号调制能量泵模块和脉冲发生器模块的工作，通过调制能量泵的输出能量强度补偿了触发脉冲的频率变化带来的影响，实现在变频触发信号下输出稳定的放大脉冲信号。
作为上述实施例的一个举例说明，如图2所示，本实用新型实施例的控制逻辑模块20包括：
触发信号接收单元21，用于接收触发模块发送的变频触发信号；
触发信号计数器单元22，用于计算变频触发信号的计数值，当触发信号接收单元接收一个变频触发信号时计数值加1；
调制系数单元23，用于根据触发信号计数器单元的计数值确定调制系数；
参考单位能量强度单元25，用于提供参考单位能量强度；
调制强度控制单元24，用于根据调制系数和参考单位能量强度计算调制强度生成能量调制信号；
能量积分器单元26，用于根据调制强度和能量泵的工作时间计算积分能量；
单脉冲能量阈值单元27，用于用户设置单脉冲能量目标值；
比较器单元28，用于比较能量积分器单元的积分能量和单脉冲能量阈值单元的单脉冲能量目标值并向脉冲控制单元输出控制信号；
脉冲控制单元29，用于根据比较器单元输出的控制信号产生脉冲同步信号。
本实用新型实施例的控制逻辑模块通过触发信号计数器单元计数变频触发信号，每当到来一个变频触发信号时计数值加1，每当输出一个脉冲放大输出信号时计数值减1；调制系数单元判断当前触发信号计数器单元的计数值，当计数值不为0时，调制系数为计数最大值，当计数值为0时，调制系数为0；调制强度控制单元根据调制系数以及参考单位能量强度单元提供的参考单位能量强度计算调制强度，得到能量调制信号，计算公式为：调制系数乘以单位强度，也可以根据预设的表格曲线，根据能量调制系数查表得出调制强度，将能量调制信号发送给能量泵模块，来调制能量泵到脉冲放大器的功率供给；能量积分器单元根据调制强度和能量泵的工作时间计算能量积分，当输出一个脉冲放大输出信号，积分器清0；用户预先通过单脉冲能量阈值单元设置的单脉冲能量目标值；比较器单元实时比较能量积分和单脉冲能量目标值，一旦积分能量达到或超过单脉冲能量目标值，则输出控制信号给脉冲控制单元；脉冲控制单元接收到控制信号后控制脉冲发生器模块的驱动电路产生一个待放大脉冲信号或者截取一个待放大脉冲信号，使其通过脉冲放大器模块。本实用新型实施例的控制逻辑模块通过产生能量调制信号和脉冲同步信号控制调制能量泵模块和脉冲发生器模块的工作，两组信号有效配合，达到稳定的脉冲放大效果。
作为上述实施例的另一个举例说明，如图2所示，本实用新型实施例的比较器单元在积分能量等于或大于单脉冲能量目标值时输出计数值减1信号给触发信号计数器单元以及积分能量清0信号给能量积分器单元。
作为上述实施例的另一个举例说明，如图3所示，本实用新型实施例的脉冲发生器模块30包括：
脉冲同步信号接收单元31，用于接收控制逻辑模块发送的脉冲同步信号；
脉冲信号驱动电路单元32，用于根据脉冲同步信号控制驱动电路产生待放大脉冲信号或者截取待放大脉冲信号；
待放大脉冲信号发送单元33，用于发送待放大脉冲信号到脉冲放大器模块。
本实用新型实施例的脉冲发生器模块包括脉冲同步信号接收单元、脉冲信号驱动电路单元和待放大脉冲信号发送单元，结构简单，根据接收到的脉冲同步信号控制驱动电路产生待放大脉冲信号或者截取待放大脉冲信号。
作为上述实施例的另一个举例说明，如图4所示，本实用新型实施例的能量泵模块40包括：
能量调制信号接收单元41，用于接收控制逻辑模块发送的能量调制信号；
能量泵控制单元42，用于根据能量调制信号控制输出的能量功率和工作时间；
能量输出单元43，用于向脉冲放大器模块输出能量。
本实用新型实施例的能量泵模块包括能量调制信号接收单元、能量泵控制单元和能量输出单元，结构简单，根据能量调制信号控制输出的能量功率和工作时间以调整输出给脉冲放大器模块的能量。
作为上述实施例的另一个举例说明，如图5所示，本实用新型实施例的脉冲放大器模块50包括：
待放大脉冲信号接收单元51，用于接收脉冲发生器模块发送的待放大脉冲信号；
能量接收转换单元52，用于接收并转换能量泵模块输出的能量生成脉冲放大能量；
能量存储单元53，用于存储脉冲放大能量；
脉冲放大单元54，用于通过脉冲放大能量放大待放大脉冲信号生成脉冲放大输出信号；
输出信号单元55，用于输出脉冲放大输出信号。
本实用新型实施例的脉冲放大器模块可抽象为一个数学模型，首先其能够在一定限度内储存能量，当没有待放大脉冲信号到来时，脉冲放大器模块获得能量泵模块的能量输入，这些能量会转换成可以放大脉冲信号的能量形式，并储存在脉冲放大器模块的能量存储单元内。这种能量形式转换的转换效率可以视为常量，能量在储存过程中的能量流失可以忽略不计。简单形象的理解这一过程为充电，进一步的简化模型可以将充电过程的脉冲放大器模块视为线性单元，即充电的能量是能量泵模块输入功率的时间积分，再乘以转换效率。当一个待放大脉冲信号进入脉冲放大器模块后，脉冲放大器模块会将当时储存的所有能量用于脉冲放大，因此脉冲放大器模块的能量会瞬间耗尽，而脉冲放大的效果，即脉冲放大输出信号的能量或强度，主要取决于当时脉冲放大器模块储存的能量，待放大脉冲信号本身的能量可以忽略不计，这一过程可以理解为放电过程，进一步的简化模型可以忽略待放大脉冲信号的时间宽度以及波形的影响，并忽略放电的时间长度，认为放电是瞬间完成的。本实用新型实施例的脉冲放大器模块包括待放大脉冲信号接收单元、能量接收转换单元、能量存储单元、脉冲放大单元和输出信号单元，结构简单，利用存储的调制后的能量泵模块提供的能量放大待放大脉冲信号生成稳定的脉冲放大输出信号。
作为上述实施例的另一个举例说明，本实用新型实施例的变频触发信号的频率等于脉冲放大输出信号的频率，变频触发信号的个数等于脉冲放大输出信号的个数。
作为上述实施例的另一个举例说明，本实用新型实施例当变频触发信号的频率低于第一频率阈值时，能量泵模块间歇工作，能量泵模块工作在第一工作强度，能量泵模块的间歇工作段的时间T为第一频率阈值的周期，变频触发信号与脉冲放大输出信号同步，脉冲放大输出信号延后T时间输出；其中第一工作强度为能量泵的最低工作强度。
当变频触发信号的频率等于第一频率阈值时，能量泵模块连续工作，变频触发信号与脉冲放大输出信号同步，脉冲放大输出信号延后T时间输出；
当变频触发信号的频率高于第一频率阈值时，能量泵模块连续工作，能量泵模块工作在第二工作强度，变频触发信号与脉冲放大输出信号准同步，脉冲放大输出信号延后t时间输出，其中T>t，第二工作强度加强，强度随着变频触发信号的频率而变化。
图6示出了本实用新型实施例的变频触发的脉冲信号放大装置的信号处理的一个实施例波形示意图，图6中波形a是变频触发信号，分别示意低频，中频，高频的频率情况；图6中波形b是能量泵模块的调制信号波形，同时也是能量泵的输出功率波形；图6中波形c是脉冲放大器模块储存能量的过程波形，示意了充电和放电的情况；图6中波形d是控制逻辑模块发送给脉冲发生器模块的脉冲同步信号，同时也是脉冲放大器模块的待放大脉冲信号和脉冲放大输出信号，其中a-d波形图都只反映相对的幅度，没有标刻绝对的幅度值。
当输入触发信号的频率低于第一频率阈值时，能量泵模块不是连续工作的，每一个输入的触发信号会使能量泵模块工作一段时间，并且在脉冲放大器模块充电达到单脉冲能量目标值时，能量泵模块停止工作，与此同时产生待放大脉冲信号经脉冲放大器模块有效的放大；当输入触发信号的频率达到第一频率阈值时，能量泵模块变得连续工作，脉冲放大输出信号在每次脉冲放大器模块充电达到单脉冲能量目标值的时输出；当输入触发信号的频率高于第一频率阈值时，触发信号频率的升高会促使能量泵模块的功率调高，因此脉冲放大器模块的充电速度更快脉冲放大输出信号在每次脉冲放大器模块充电达到单脉冲能量目标值的时输出。基于控制逻辑模块正确的调制了能量泵的输出功率，即脉冲放大器模块的充电速度，因此，脉冲放大输出信号的频率等于变频触发信号的频率。当输入触发信号停止时，控制逻辑模块等到所有脉冲放大输出信号输出完毕后停止能量泵模块的工作。在控制逻辑的正确处理下，变频触发信号的个数等于脉冲放大输出信号的个数。当触发信号频率稳定，脉冲放大输出信号也是频率稳定的，当输入触发信号的频率较低时，输出脉冲放大输出信号延时较大，当输入触发信号的频率较高时，输出脉冲放大输出信号的延时较小，因此输出脉冲放大输出信号和输入触发信号不是完全同步的。
作为上述实施例的另一个举例说明，本实用新型实施例的控制逻辑模块包括MCU微电脑控制电路、FPGA现场可编程门阵列电路、DAC数模转换器电路和供电电路。
作为上述实施例的另一个举例说明，本实用新型实施例的能量泵模块为激光泵浦，激光泵浦由激光二极管构成。
本实用新型实施例的脉冲放大器模块为固体激光器或光纤激光器常用的激光脉冲增益介质，脉冲发生器模块由MOPA结构的短脉冲激光二极管以及其驱动电路构成。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。