一种基于子带分解与合成的极窄脉冲产生装置

本发明属于快沿、低占空比脉冲合成领域，尤其涉及一种基于子带分解与合成的极窄脉冲产生装置。

背景技术：

1、随着高速信号合成领域技术的发展，电子信号呈现出高频率、高带宽的特点，信号的复杂度也越来越高，这无疑对电子系统的功能和性能提出了更高的要求。脉冲信号是高速信号最具代表性的信号之一，具有频率成分丰富、瞬时功率高等特点。脉冲信号的基波频率低，有效带宽很宽，在雷达、医疗等尖端工业和科学领域发挥着重要作用。超低占空比脉冲信号源是电子技术中必不可少的测试激励工具，广泛应用于数据域测试和高频模拟测试，具有可编程的多样化信号和足够大的驱动能力。

2、理想的脉冲波形可完全由脉冲波形的高电平、低电平、重复频率、脉冲宽度以及上升沿和下降沿时间决定。脉冲信号的带宽主要取决于脉冲信号的上升时间/下降时间与脉冲宽度。脉宽越窄、占空比越小、边沿越陡峭，则脉冲信号频谱所包含的谐波分量就越丰富，信号频谱的最高有效频率也就越高。另外，脉冲重复频率越低决定了信号频谱的基波频率越低。因此，超低占空比的快沿脉冲信号带宽覆盖低频到射频微波(hz量级到ghz量级)，电子器件受带宽局限使得这样带宽的信号难以实现幅度的放大与精密控制。由此造成了合成信号的参数可调范围较窄、成本较高等问题，极大阻碍了波形合成技术领域的发展。因此，如何在现有器件带宽的情况下产生所需的极窄脉冲是研究的关键。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于子带分解与合成的极窄脉冲产生装置，方案通过将脉冲信号的频域截断为多个子带，使用多通路的方法分别对不同频段的子带信号进行调理并合成，子带分解的方式降低了各通路器件所需的带宽，提升了波形合成的精度与合成范围。

2、为实现上述发明目的，本发明一种基于子带分解与合成的极窄脉冲产生装置，该装置具体包括脉冲波形序列产生模块、波形子带分解模块、子带信号调理模块、低通滤波电路、脉冲信号调理通道、脉冲信号合成模块、误差校正模块；

3、标准脉冲波形序列产生模块根据用户的时域波形特征产生标准时域离散脉冲序列，作为后续波形子带分解模块的输入；

4、波形子带分解模块利用快速傅里叶变换(fft)将标准时域离散脉冲序列转变至频域并根据器件带宽将信号划分为n个子带，从而降低每一路信号调理所需的带宽，每个子频段都包含多个频率成分；

5、子带信号调理模块使用n个数模转换器(dac)用来接收n个子带波形样点数据，并进行数字模拟转换，将转换后的模拟信号送入对应的低通滤波电路；

6、低通滤波电路对数模转换器输出的模拟信号进行低通滤波去除杂散信号，输出相对纯净的脉冲子带波形到脉冲信号调理通道。

7、脉冲信号调理通道对各频段信号进行针对性调理。对信号进行放大、滤波、调制、电平转换、隔离等操作，输出调制后的子带信号；

8、脉冲信号合成模块利用合路器将各路调制好的子带信号进行拼合；

9、误差校正模块对多路信号拼合后相位与幅度的误差进行补偿。

10、根据当前用户对脉冲参数的设置，本装置会对信号调理通道器件的带宽选取其截断的子带阈值。截断后的各路子带信号经过dac输出，分别通过各路调理通道进行调理与合路器合成。最终的输出即为合成的极窄脉冲信号；

11、本发明的发明目的是这样实现的：

12、本发明一种基于子带分解与合成的极窄脉冲产生装置，通过指定的时域特征产生标准时域离散脉冲序列，离散信号进行快速傅里叶变换至频域，根据硬件平台器件的脉宽确定每一通路的带宽范围，将该信号频域通过直接截断的方式分解成多个子频带，并送入各路dac进行数字/模拟波形的转换。dac输出的各路子带波形将分别送入特定频段的信号调理通道中处理，最终用合路器将调制完成的子带信号拼合，并对脉冲信号进行幅度与相位的误差校正。该装置通过多路子带分解与拼合技术，在符合现有器件带宽的前提下，实现了脉宽更窄的脉冲信号合成，拓宽了脉冲信号的合成范围。

13、同时，本发明一种基于子带分解与合成的极窄脉冲产生装置还具有以下优点：

14、(1)、通过频域直接截断的方式完成脉冲信号的子带分解，对比使用滤波进行分解能够降低滤波器引入的相位以及幅度等方面的误差，波形合成精度更高；

15、(2)、采用多通道信号调理机制，根据划分后各路子带的带宽设定不同信号调理通道模型，最大限度发挥信号调理通道对该频段信号的处理能力，对比单路高带宽信号不但能够节省器件的成本，还可以起到提升系统带宽的作用；

16、(3)、对比传统脉冲波形合成装置，该装置在提升系统带宽的同时最大限度的保持了合成脉冲信号的精度，扩大了脉冲信号合成脉宽的范围指标；

17、(4)、该装置操作简单，控制便捷，生成的脉冲波形可调范围广。

技术特征：

1.一种基于子带分解与合成的极窄脉冲产生装置，其特征在于，所述装置包括标准脉冲波形序列产生模块、波形子带分解模块、子带信号调理模块、低通滤波电路、脉冲信号调理通道、脉冲信号合成模块、误差校正模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于子带分解与合成的极窄脉冲产生装置，其特征在于，所述时域波形特征为高电平vh、低电平vl、重复频率f、脉冲宽度tw以及上升沿tr、下降沿时间tf。

3.根据权利要求2所述的一种基于子带分解与合成的极窄脉冲产生装置，其特征在于，所述波形子带分解模块中所述器件为放大器。

技术总结
本发明提供了一种基于子带分解与合成的极窄脉冲产生装置，通过用户指定的时域特征产生标准时域离散脉冲序列，离散信号进行快速傅里叶变换至频域，根据硬件平台器件的指标确定每一通路的带宽范围，将该信号频域通过直接截断的方式分解成多个子频带，并送入各路DAC进行数字/模拟波形的转换。DAC输出的各路子带波形将分别送入特定频段的信号调理通道中处理，最终用合路器将调制完成的子带信号拼合，并对脉冲信号进行幅度与相位的误差校正。该装置通过多路子带分解与拼合技术，在符合现有器件带宽的前提下，实现了更窄脉宽的脉冲信号合成，拓宽了脉冲信号的合成范围。

技术研发人员：付在明,邹凌雯,刘航麟,刘科
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1