一种信号生成系统的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及脉冲技术，具体指一种信号生成系统，能够输出高精度同步脉冲信号，且该脉冲信号无噪声，具有很好的精度。


背景技术：

2.目前高精度脉冲发生技术在信号测量、信号生成、激励信号产生等应用领域具有十分广泛的应用需求，在一些高速信号测量如光脉冲信号测量领域，需要利用高精度脉冲信号作为采样触发信号，对adc芯片的采样时刻和采样长度进行精确控制，特别是在多通道采样领域，要求多路脉冲信号的延时精确可控。
3.在已经广泛应用的脉冲生成系统中，通常通过可编程芯片对脉冲幅度、周期进行编程，进而控制最终输出脉冲信号的幅值、周期等，如公开号为cn108471303a所公开的一种基于fpga的可编程纳秒级定时精度脉冲发生器，包括fpga以及连接在fpga外围的上位机、晶振电路、脉冲幅度控制电路和脉冲边沿调理电路，fpga包括串口控制模块、指令解析模块、定时与脉冲串发生模块、时钟控制模块、spi控制模块和oserdes控制模块。该发明使用一片fpga和少量外围电路实现纳秒级定时精度的多通道脉冲信号，并在fpga内部实现通用异步收发传输串口协议，使脉冲发生器具备可编程控制功能，脉冲周期、脉冲宽度和脉冲延时均可通过串口编程控制，搭配脉冲幅度控制电路，使脉冲幅度可编程，该发明电路尺寸小，结构简单，可以独立工作，又可以作为模块化电路集成到其他系统中，由于输出的脉冲参数可被编程设定，且该系统中的输出信号未经过滤波，输出脉冲信号会带有噪声，精度受系统自身参数影响较大。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决上述现有技术的明显缺陷，即现有技术中输出的脉冲信号存在噪声，且发出信号存在相位差的问题。
5.实现本实用新型目的的技术方案如下：
6.一种信号生成系统，包括主控模块、fpga模块、晶振，所述主控模块与fpga模块连接，fpga模块与晶振连接，晶振与主控模块连接。
7.主控模块包括接收装置、鉴相器；
8.其中接收装置接收参考秒脉冲、本地秒脉冲，且接收装置将参考秒脉冲、本地秒脉冲分别输送至鉴相器；
9.鉴相器输入端是双通道、鉴相器输出端是单通道，鉴相器输入端的双通道分别接收参考脉冲信号、本地脉冲信号，鉴相器输出端与fpga连接。
10.fpga模块包括处理芯片、控制器；
11.其中处理芯片输入端与鉴相器输出端连接，处理芯片对鉴相器传来的信号进行滤波、卡尔曼滤波，处理芯片输出端与控制器输入端连接；
12.控制器输入端接收处理芯片处理后的信号，控制器对所述信号进行补偿算法再通
过输出端将信号传送给晶振。
13.晶振的控制端接收控制器输出的信号，并根据控制端电压向主控模块发送秒脉冲信号。
14.晶振发出的秒脉冲信号是本地脉冲信号。
15.晶振输出端与分频器连接，通过分频器将信号转换为秒脉冲信号。
16.晶振输出端与fpga模块之间设有方波模块；方波模块将晶振产生的脉冲信号转换为方波后传送到fpga模块。
17.鉴相器是高精度鉴相器，且鉴相器捕捉到输入端的参考秒脉冲信号前沿、本地秒脉冲信号前沿后进行与运算并输出一个高电平信号，高电平信号进入fpga模块；高电平信号的脉宽是参考秒脉冲信号与本地秒脉冲信号的时差。
18.处理芯片对鉴相器传来的高电平信号进行卡尔曼滤波后传送至控制器，控制器对信号补偿运算调整高电平信号da值。
19.fpga模块与晶振之间设有d/a转换芯片；d/a转换芯片输入端与控制器输出端连接，d/a转换模块输出端与晶振控制端连接。
20.作为本实用新型的进一步改进，
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
22.本实用新型提供的一种信号生成系统，通过在比较装置后设置卡尔曼滤波装置，对产生的信号进行滤波降噪，同时通过生成的信号反馈控制输入信号，达到时钟信号同步的效果。
附图说明
23.图1为本实用新型整体连接关系示意图；
24.图2为本实用新型硬件连接关系示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。
26.在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、
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前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中
间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
29.请参考图1所示，图1为本实用新型的一种实施例。
30.在本实施方式中，
31.一种信号生成系统，包括主控模块、fpga模块、晶振，其中主控模块包括接收装置、鉴相器；
32.主控模块中，接收装置接收参考秒脉冲、本地秒脉冲，参考秒脉冲通常由gps提供的卫星信号作为标准参考秒脉冲，即标准1pps脉冲信号，本地秒脉冲是本系统晶振输出的秒脉冲信号；接收装置将参考秒脉冲、本地秒脉冲分别输送至鉴相器；
33.本实施例中鉴相器是双通道输入、单通道输出高精度鉴相器，鉴相器输入端的双通道分别接收参考脉冲信号、本地脉冲信号，鉴相器捕捉两路信号第一个前沿（上升沿），如果此时两路信号不同步，则鉴相器在捕捉到第一个上升沿时开始输出一个高电平，再捕捉到第二个上升沿时结束上升沿，此时将输出一个高电平信号，信号宽度即是两个上升沿之间的是时差，鉴相器将这个高电平信号输出端到fpga模块。
34.fpga模块包括处理芯片、控制器，处理芯片输入端接收鉴相器传来的高电平信号，对高电平信号的时差进行卡尔曼滤波，经过卡尔曼滤波运算后，再经过滤波器滤波，处理芯片输出无噪声的秒脉冲信号，处理芯片对鉴相器传来的高电平信号进行卡尔曼滤波后传送至控制器，控制器对信号补偿运算调整高电平信号da值，由于秒脉冲信号是离散型的脉冲波形，因此需要通过d/a转换模块进行数模转换成连续的控制信号传递至晶振的控制端引脚；
35.晶振的控制端引脚接收控制器输出的信号，当控制信号达到晶振的启动电压时，晶振向分频器发送秒脉冲信号，秒脉冲信号经过分频器经过分频后作为本地秒脉冲信号再次与参考秒脉冲信号进行对比。
36.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
37.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
38.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。