[發明專利]一種激光外差干涉儀解調系統

在審

• 申請號: 202011402050.4
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112526910A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 馮秀娟;柯偉;何龍標;牛鋒;楊平;秦朝琪
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 申星宇

本發明公開了一種激光外差干涉儀解調系統，包括多個SMA接口、SPI總線控制器、時鐘電路和Zynq主芯片，SPI總線控制器與Zynq主芯片的數據端口連接，時鐘電路的輸出端與Zynq主芯片的輸入端連接，SMA接口包括至少2路SMA接口，第一路SMA接口通過混頻器、第一低通濾波器和放大器后與第二低通濾波器的輸入端連接，低通濾波器的輸出端與交流耦合電路的輸入端連接，交流耦合電路的輸出端與模數轉換器的輸入端連接，模數轉換器的輸出端通過FMC HPC接口與Zynq主芯片的數據輸入端連接，Zynq主芯片上設置有多個拓展接口和存儲單元。本發明設計激光外差干涉儀數字硬件解調系統，實現激光外差干涉信號的實時解調和人機交互，可根據實際的應用情景靈活選擇解調方案。

技術領域

本發明涉及解調系統領域，具體地說，是涉及一種激光外差干涉儀解調系統。

背景技術

在精密測量及超精密測量領域，激光外差干涉測量技術應用十分廣泛。外差干涉信號的解調方案從解調平臺區分包括軟件解調和硬件解調，從信號類型劃分包括模擬解調和數字解調：軟件解調雖然效率高、算法實現方便靈活，但受限于平臺的處理能力，實時性處理無法保證；模擬解調則存在模擬器件老化、熱漂移和非線性等問題。

硬件解調的實現方案包括基于單片機的硬件解調方案及基于DSP的硬件解調方案等也存在問題，其中，基于單片機及基于DSP的硬件解調方案存在的問題如下：

1.由于單片機主要依靠軟件實現各項功能，時鐘效率低，軟件運行為單線程執行，解調效率低，難以滿足高速多通道信號處理和采集的要求。

2.DSP很難完成對于外圍復雜邏輯器件的控制，采樣速率的提高同時也引入了更高的系統設計成本；并且，DSP的各種功能需要借助軟件控制才能實現，因此，指令的執行速度和效率較低，軟件的運行時間占用了整個采樣時間的很大比例。

因此，開發激光外差干涉儀硬件解調系統仍然迫切需要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種激光外差干涉儀解調系統。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明包括多個SMA接口，SPI總線控制器，時鐘電路和Zynq主芯片，所述SPI總線控制器與所述Zynq主芯片的數據端口連接，所述時鐘電路的輸出端與所述Zynq主芯片的輸入端連接，所述SMA接口包括至少2路SMA接口，第一路SMA接口通過混頻器、第一低通濾波器和放大器后與第二低通濾波器的輸入端連接，所述第二低通濾波器的輸出端與交流耦合電路的輸入端連接，所述交流耦合電路的輸出端與所述模數轉換器的輸入端連接，所述模數轉換器的輸出端通過FMC HPC接口與所述Zynq主芯片的數據輸入端連接，第二路SMA接口通過放大器、低通濾波器和交流耦合電路與所述數模轉換器的輸入端連接，所述數模轉換器的輸出端通過FMC HPC接口與所述Zynq主芯片的數據輸入端連接，所述Zynq主芯片上設置有多個拓展接口和存儲單元。

進一步地，所述Zynq主芯片和SPI總線控制器之間設置有FMC HPC物理接口。

進一步地，所述參考時鐘電路為10MHz參考時鐘電路。

進一步地，所述拓展接口包括USB接口、HDMI接口、FMC HPC接口、Ethernet接口、PCIe x8接口、eMMC、SATA M.2接口、UART串口和JTAG接口。

進一步地，所述存儲單元包括TF卡存儲單元和DDR存儲單元。

進一步地，所述解調系統的數字多普勒信號可以經過希爾伯特變換或者與Zynq產生的數字參考信號混頻后數字低通濾波的方法得到兩路正交信號對，再經過反正切、相位展開等得到解調結果。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：