[發(fā)明專利]一種確定性時(shí)鐘抖動(dòng)的產(chǎn)生裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510506119.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN105116802B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段美霞;姚淑霞;牛玲;白娟;楊陽(yáng)蕊;張曉華;張帆;鄭輝;江勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙)41104
• 代理人: 劉建芳

1.一種確定性時(shí)鐘抖動(dòng)的產(chǎn)生裝置，其特征在于：包括電源模塊、上位機(jī)模塊、PXI總線控制模塊、FPGA、采樣時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、抖動(dòng)信號(hào)調(diào)理模塊和時(shí)鐘變換模塊；

電源模塊主要用于為上位機(jī)模塊、PXI總線控制模塊、FPGA、采樣時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、抖動(dòng)信號(hào)調(diào)理模塊和時(shí)鐘變換模塊供電；

上位機(jī)用于通過(guò)抖動(dòng)發(fā)生程序和PXI總線控制模塊控制FPGA、采樣時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、抖動(dòng)信號(hào)調(diào)理模塊和時(shí)鐘變換模塊；

所述的PXI總線控制模塊用于上位機(jī)對(duì)下層電路的控制，并用于實(shí)現(xiàn)PXI總線的譯碼工作；

所述的FPGA用于燒寫FPGA基帶信號(hào)發(fā)生模塊，F(xiàn)PGA基帶信號(hào)發(fā)生模塊用于控制抖動(dòng)信號(hào)的發(fā)生、載波信號(hào)的發(fā)生和抖動(dòng)信號(hào)與載波信號(hào)的調(diào)制；

所述的采樣時(shí)鐘產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生D/A轉(zhuǎn)換模塊所需的高速采樣時(shí)鐘；

所述的D/A轉(zhuǎn)換模塊用于實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換；

抖動(dòng)信號(hào)調(diào)理模塊用于對(duì)D/A轉(zhuǎn)換模塊處理后的信號(hào)進(jìn)行濾波及偏置的處理；

時(shí)鐘變換模塊用于將時(shí)鐘抖動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波時(shí)鐘抖動(dòng)信號(hào)；

其中，電源模塊為上位機(jī)模塊、PXI總線控制模塊、FPGA、采樣時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、抖動(dòng)信號(hào)調(diào)理模塊和時(shí)鐘變換模塊供電，上位機(jī)模塊與PXI總線控制模塊互相通信連接，PXI總線控制模塊與FPGA通信連接，F(xiàn)PGA的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與抖動(dòng)信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端連接，抖動(dòng)信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端與時(shí)鐘變換模塊的輸入端連接，所述的采樣時(shí)鐘產(chǎn)生模塊的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定性時(shí)鐘抖動(dòng)的產(chǎn)生裝置，其特征在于：所述的用FPGA燒寫的FPGA基帶信號(hào)發(fā)生模塊包括調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路、抖動(dòng)幅度控制電路、數(shù)據(jù)截?cái)嚯娐?、載波信號(hào)產(chǎn)生電路、調(diào)制電路、信號(hào)合路電路、合路時(shí)鐘電路；其中，

調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路用來(lái)產(chǎn)生低頻抖動(dòng)調(diào)制信號(hào)；

抖動(dòng)幅度控制電路用于實(shí)現(xiàn)低頻抖動(dòng)調(diào)制信號(hào)的幅度控制；

數(shù)據(jù)截?cái)嚯娐酚糜诮財(cái)嘁堰M(jìn)行幅度控制后的低頻抖動(dòng)調(diào)制信號(hào)的抖動(dòng)數(shù)值；

載波信號(hào)產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生載波信號(hào)；

調(diào)制電路用于將已截?cái)嗟皖l抖動(dòng)調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)調(diào)制為低速的已調(diào)信號(hào)；

信號(hào)合路電路用于將低速的已調(diào)信號(hào)合路為高速的已調(diào)信號(hào)；

合路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生合路電路需要的同步時(shí)鐘信號(hào)；

所述的調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出端與抖動(dòng)幅度控制電路的輸入端連接，抖動(dòng)幅度控制電路的輸出端與數(shù)據(jù)截?cái)嚯娐返妮斎攵诉B接，載波信號(hào)發(fā)生電路和數(shù)據(jù)截?cái)嗟妮敵龆司c調(diào)制電路的輸入端連接，調(diào)制電路的輸出端與信號(hào)合路電路的信號(hào)輸入端相連接，信號(hào)合路電路的輸入端與合路時(shí)鐘電路的輸出端相連接，信號(hào)合路電路的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定性時(shí)鐘抖動(dòng)的產(chǎn)生裝置，其特征在于：所述的上位機(jī)模塊采用工業(yè)計(jì)算機(jī)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定性時(shí)鐘抖動(dòng)的產(chǎn)生裝置，其特征在于：所述的PXI總線控制模塊與上位機(jī)模塊之間通過(guò)PCI9054接口芯片連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定性時(shí)鐘抖動(dòng)的產(chǎn)生裝置，其特征在于：所述的采樣時(shí)鐘產(chǎn)生模塊包括參考源和閉環(huán)PLL，所述的閉環(huán)PLL集成頻率合成器、環(huán)路濾波器、和壓控振蕩器，所述的參考源的輸出端連接集成頻率合成器的輸入端，集成頻率合成器的輸出端連接環(huán)路濾波器的輸入端，環(huán)路濾波器的輸出端連接壓控振蕩器的輸入端。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種確定性時(shí)鐘抖動(dòng)的產(chǎn)生裝置，其特征在于： 所述的參考源采用10MHz的OCXO晶振，集成頻率合成器采用ADF4106芯片，所述的環(huán)路濾波電路采用二階環(huán)路濾波器，所述的壓控振蕩器采用CRO2500。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定性時(shí)鐘抖動(dòng)的產(chǎn)生裝置，其特征在于：所述的D/A轉(zhuǎn)換模塊采用雙路14 BITS LVDS接口的DA轉(zhuǎn)換芯片。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定性時(shí)鐘抖動(dòng)的產(chǎn)生裝置，其特征在于：所述的時(shí)鐘轉(zhuǎn)換模塊采用ADCLK925時(shí)鐘轉(zhuǎn)換芯片。

9.利用權(quán)利要求1所述的一種確定性時(shí)鐘抖動(dòng)的產(chǎn)生裝置所進(jìn)行的一種確定性時(shí)鐘抖動(dòng)的產(chǎn)生方法，包括以下步驟：

A：?jiǎn)?dòng)電源模塊，在上位機(jī)的控制軟件中輸入需要產(chǎn)生的時(shí)鐘抖動(dòng)的頻率和振幅，利用上位機(jī)燒寫FPGA基帶信號(hào)發(fā)生模塊，然后進(jìn)入B；

B：PXI總線控制模塊與上位機(jī)模塊通過(guò)PCI9054接口芯片進(jìn)行通信，獲取上位機(jī)模塊中需要產(chǎn)生的時(shí)鐘抖動(dòng)的頻率和振幅，然后進(jìn)入C；

C：PXI總線控制模塊與FPGA基帶信號(hào)發(fā)生模塊進(jìn)行通訊，F(xiàn)PGA基帶信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生數(shù)字時(shí)鐘抖動(dòng)信號(hào)，包括以下幾個(gè)步驟：

C1：FPGA基帶信號(hào)發(fā)生模塊中的調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生低頻抖動(dòng)調(diào)制信號(hào)，然后進(jìn)入C2；

C2：抖動(dòng)幅度控制電路將調(diào)理低頻抖動(dòng)調(diào)制信號(hào)的抖動(dòng)幅度，然后進(jìn)入C3；

C3：數(shù)據(jù)截?cái)嚯娐穼?duì)已進(jìn)行幅度調(diào)理后的低頻抖動(dòng)調(diào)制信號(hào)的抖動(dòng)數(shù)值進(jìn)行截?cái)?，然后進(jìn)入C5；

C4：載波信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生載波信號(hào)，然后進(jìn)入C5；

C5：調(diào)制電路將已進(jìn)行數(shù)據(jù)截?cái)嗟皖l抖動(dòng)調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)調(diào)制為低速的已調(diào)信號(hào)，然后進(jìn)入C7；

C6：合路時(shí)鐘電路產(chǎn)生合路電路需要的同步時(shí)鐘信號(hào)，并將同步時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送給信號(hào)合路電路，然后進(jìn)入C7；

C7：信號(hào)合路電路將低速的已調(diào)信號(hào)合路為高速的已調(diào)信號(hào)，然后信號(hào)合路電路將高速的已調(diào)信號(hào)發(fā)送給D/A轉(zhuǎn)換模塊，然后進(jìn)入E；

D: 所述的采樣時(shí)鐘產(chǎn)生模塊用于產(chǎn)生D/A轉(zhuǎn)換模塊所需的高速采樣時(shí)鐘，然后進(jìn)入E；

E：D/A轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字的高速的已調(diào)信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬的高速的已調(diào)信號(hào)，然后D/A轉(zhuǎn)換模塊將模擬的高速的已調(diào)信號(hào)發(fā)送給抖動(dòng)信號(hào)調(diào)理模塊，然后進(jìn)入F；

F：抖動(dòng)信號(hào)調(diào)理模塊將模擬的高速的已調(diào)信號(hào)進(jìn)行濾波及偏置的調(diào)整，然后抖動(dòng)信號(hào)調(diào)理模塊將已經(jīng)調(diào)理過(guò)的模擬的高速的已調(diào)信號(hào)發(fā)送給時(shí)鐘變換模塊，然后進(jìn)入G；

G：時(shí)鐘變換模塊用于將模擬的高速的已調(diào)信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波時(shí)鐘抖動(dòng)信號(hào)。