一种波门信号的设计与实现

贵州航天计量测试技术研究所 贵州 贵阳 550009

引言

波门信号可以产生各种重复频率和宽度的脉冲信号，而脉冲信号的重复频率、脉冲宽度、幅度等参数可以在一定范围内进行调节[1]。

随着数字处理技术的不断发展，对波门信号的产生方式也更加多样化。波门信号在实际中作为典型信号或测试信号而获得广泛应用。本文以FPGA数字电路为核心实现一种矩形脉冲信号的研制，用于测试设备中对其他电子设备的校准检测。

1 方案设计

控制模块通过总线BUS发送数据，控制多信号模块控制单元中的FPGA，进而控制多信号模块中波门信号单元。

多信号模块控制单元的功能主要是接收控制模块发送的数字信号，控制相应电路输出相应特征的波门信号。

总线接收器将控制模块发送的数据指令中指令及参数并行输出至数据处理单元，数据处理单元将数据字解释成RAM1和RAM2的地址总线(AB)，在下一个时钟周期的上升沿，RAM1和RAM2的数据总线将更新为地址总线所对应地址空间中的值[2]。RAM1和RAM2的数据总线的数据之和发生改变将使能总线驱动器输出控制信号，控制波门电路单元输出相应波门信号。

2 实现过程

图1 波门信号产生单元原理框图

多信号模块控制单元产生原始波门信号，经RS-422总线驱动器，单端转差分输出。单刀双掷开关实现输出波门和外部波门输入的切换，通过光耦隔离输出内部波门信号，实现对射频信号的控制。其原理如图1所示。

多信号模块控制单元核心为FPGA，其参考时钟为50MHz，即每个时钟信号的周期为0.02us，所以，只需编程进行分频/计数，使得FPGA的I/O口在1.00ms/0.02us=50000个时钟周期内保持高电平，在（90.00-1.00）ms/0.02us=4450000个时钟周期内保持低电平，重复操作即可得到所需要周期和占空比的波门信号。

依据波门信号方案设计，波门信号印制板设计为8层板，板材为FR4。PCB如图2所示。

图2 波门信号电路PCB图

3 信号测试

波门信号频率误差、电压精度测试用仪器为Lecroy公司的数字示波器，型号为wavepro 7200A。

表1 波门信号周期精度、脉冲宽度精度、单极电压精度数据表

从数据记录表表1中可知，信号输出范围满足设计指标要求。

4 结束语

本文主要介绍波门信号的设计及实现，通过对波门信号进行测试，结果表明，设计的波门信号的实测数据满足设计指标要求。该电路的实现方式可广泛应用于类似产品的设计，具有很好的应用价值。