[實用新型]高速并行D/A時鐘同步裝置

有效

• 申請號: 201520564422.1
• 申請日: 2015-07-30
• 公開（公告）號: CN205015676U
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 郭征;王巖飛;李和平;朱建光;周以國;趙風華
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本實用新型涉及信號產生領域，更具體地涉及高速并行D/A時鐘同步裝置。

背景技術

雷達的高分辨能力、抗干擾能力與雷達信號的帶寬緊密相關，例如，為了提高測距精度和距離分辨力，對目標進行成像識別，要求雷達發射的信號具有大的帶寬、時寬乘積——寬脈沖內附加寬帶調頻信號，以擴展信號頻帶提高雷達總體性能。這涉及到大帶寬信號的產生技術。

目前在多數寬帶雷達系統中使用最多的是線性調頻信號(LFM)，隨著數字技術的日臻成熟和超大規模集成電路技術的高速發展，以直接數字頻率合成(DDFS)法和波形存儲直讀(DDWS)法為代表的數字方法產生超寬帶雷達線性調頻(LFM)信號的技術越來越受到重視。其中波形存儲直讀法(DDWS)以其對器件依賴性小、信號參數可實時修改、能夠進行預失真處理等特點，在大帶寬基帶I、Q信號產生中得到了廣泛的應用。后級再輔以“正交調制+倍頻/上變頻”模擬鏈路，可以靈活實現多頻段、多模式的射頻激勵信號。

波形存儲直讀法的原理為，根據預定的采樣頻率以及所需信號的帶寬、時寬等參數，由信號的數學表達式計算出信號各點采樣值，并按采樣順序預先存儲在高速存儲器中，信號產生期間，通過對轉換時鐘計數產生高速地址并尋址存儲器，依次讀出采樣數據進行數模轉換，再經過低通濾波器產生所需模擬信號。該方案通常以高速FPGA+D/A為核心，輔以外圍時序控制電路、時鐘處理電路等。其中FPGA是整個信號產生單元的數據源，D/A則負責將FPGA的數據轉換成模擬基帶信號輸出，完成I、Q信號的產生。由于單片D/A無法直接產生GHz以上大帶寬信號，現階段常用兩片D/A并行工作的方式分別產生大帶寬的I、Q信號，再送入正交調制器進行頻率搬移和頻譜擴展。這樣，兩路(或多路)D/A的同步工作就成為信號產生的關鍵技術。在高達2GHz的時鐘頻率的情況下，數模轉換間隔僅有500ps，即使兩路DAC的觸發時刻有ps級的誤差，引起的不同步也是相當可觀的。

針對通道間的同步誤差，現有技術往往在數字域進行解決，或者對轉換時鐘和觸發信號進行處理，結合鎖相環路并通過電路優化設計等手段，實現多路D/A的同步。但是現有方法在D/A轉換速率較低的情況下是適用的，一旦涉及高速D/A，類似合成孔徑雷達(SAR)中信號時鐘頻率在2GHz以上，此時電路對信號抖動非常敏感，每次上電或復位時ps級的誤差即可能帶來通道間的不同步，這種情況下上述方法很難保證信號產生通道間延遲時間差基本為0或保持恒定狀態，也就難以從根本上解決同步問題。

實用新型內容

為了解決上述技術難題，本實用新型的目的在于提供一種高速并行D/A時鐘同步裝置。本實用新型可以通過大幅壓縮觸發初始時刻的不穩定時間，有效克服時鐘抖動帶來的誤差影響。

具體地，本實用新型提供了一種高速并行D/A時鐘同步裝置，包括：

信號調理單元，用于調節所述高速并行D/A時鐘同步裝置的時鐘信號的幅度大小，在開關單元的控制狀態為接通之前把所述時鐘信號的幅度提高至相對于放大單元飽和的程度，待狀態穩定后再降低所述時鐘信號的幅度，使所述放大單元工作在線性區間；

開關單元，用于控制所述經信號調理單元調節的時鐘信號的通斷，進而控制所述高速并行D/A時鐘同步裝置正常工作的起始和截止時刻；

放大單元，用于在所述開關單元的控制狀態為接通時把所述經信號調理單元調節的時鐘信號輸出到使后續電路正常工作的電平，并在所述開關單元導通/截止瞬間飽和工作，提高開關電路上升沿/下降沿的陡峭度。

其中，所述信號調理單元由壓控衰減電路構成。

其中，所述開關單元選用美國M/A-COM公司的SW-311或中國電科集團13所生產的HE-118。

其中，所述高速并行D/A時鐘同步裝置還包括兩路功分網絡，用于在將所述高速并行D/A時鐘同步裝置的時鐘信號輸入到所述信號調理單元之前，將所述時鐘信號等分成兩路，一路輸入到所述信號調理單元作為D/A工作時鐘，另一路輸入到FPGA輸入端的時鐘管理芯片，作為所述FPGA的工作時鐘。

其中，所述高速并行D/A時鐘同步裝置還包括2N路功分網絡，用于把所述放大單元輸出的時鐘信號分成等幅2×N路信號，同時完成單端至差分的轉換功能，即這些信號兩個一組、每組信號相位相差180°，滿足后級多通道D/A單元差分時鐘的使用要求。

其中，所述2N路功分網絡滿足后級多通道D/A單元間有20dB以上的隔離度、且引入足夠小插入損耗的要求。