多模式时序控制与中频调制信号产生装置的制作方法

1.本发明涉及无线电探测器技术领域，尤其涉及一种多模式时序控制与中频调制信号产生装置。


背景技术：

2.传统的近程探测器的研制通常是针对单一的某一特定收发系统的探测器来设计的，其主要是建立在一定的固化硬件基础之上，这样要想扩展探测器新的功能、模式就必须重新设计硬件，而这种设计往往是比较复杂的，需要付出大量的人力、物力及开发成本，同时研制周期也比较长。
3.相关技术中，提出了可重构可配置无线电探测方式，即将软件无线电思想应用到近程探测器设计中，构建一种通用性高的可重构近程探测器硬件平台，通过软件可配置手段形成近程探测器所需的时序控制及中频调制信号，使其摆脱传统的面向单一功能模式的设计思想，在不对系统硬件进行改动的条件下，仅通过参数数字化配置即能满足多模式收发需求，从而加速系统性能验证，缩短研发周期。
4.利用软件无线电思想设计的近程探测器可有效改善系统可重构性能，但受限于硬件水平的限制，可重构可配置收发系统的探测方式尚不成熟。所谓可重构可配置无线电近程探测器就是尽可能采取硬件可参数配置设计，将传统的近程探测器使用的模拟电路和数字电路实现的功能以数字重构方式实现，有效提高系统的通用性、易维护性及可靠性。
5.通常的可重构可配置无线电近程探测器由射频天线、收发单元、信号处理器及执行机构等组成。可重构可配置无线电技术的迅猛发展尤其是芯片技术的不断提高，为近程探测器的进一步发展提供了可能性。从近程探测器的技术发展趋势可以看出，系统中软件/硬件的比例将日趋增大，目前已知的近程探测器大多都涉复杂参数调制发射、回波信号的多参数解调、多模式时序等需求，对收发系统的硬件状态多、模式复杂，需要大量模拟信号处理，收发通道化设计复杂，可重构可配置收发系统将成为提高近程探测器性能的关键技术之一。
6.因此，如何实现可重构可配置、设计灵活、形式多样的多模式时序控制与收发信号产生装置是目前迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

7.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种多模式时序控制与中频调制信号产生装置，以产生多空域、多模式、多状态收发时序和调制波形，从而可有效降低近程探测器的开发周期及验证成本，提升系统可扩展性及可维护性。
8.为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
9.一种多模式时序控制与中频调制信号产生装置，包括：接口驱动电路10，用于接收并转换外部控制系统发送的标准异步串行通信数据；数字处理器20，与所述接口驱动电路
10连接，所述数字处理器20用于接收所述接口驱动电路10输入的所述标准异步串行通信数据，并按协议解码转换所述标准异步串行通信数据后，获取数字化工作指令和配置参数，同时通过所述接口驱动电路10输出自身工作状态参数；以及，根据所述数字化工作指令和所述配置参数生成多模式时序控制信号，并通过同步串口方式对四通道数字中频综合电路40进行配置，以控制所述四通道数字中频综合电路40产生可配置参数包括但不限于频率、相位、脉宽、周期、带宽的四通道可配置中频调制信号；时序驱动电路30，与所述数字处理器20连接，所述时序驱动电路30用于对所述数字处理器20输出的ttl电平信号进行电压驱动和电平转换；所述四通道数字中频综合电路40，与所述数字处理器20连接，所述四通道数字中频综合电路40用于接收所述数字处理器20输出的串行配置指令和配置参数，生成四通道可配置中频调制信号。
10.可选的，所述数字处理器20包括：接口通讯模块21，与所述接口驱动电路10连接，所述接口通讯模块21用于接收所述标准异步串行通信数据，并按协议解码转换所述标准异步串行通信数据后，获取所述数字化工作指令和所述配置参数；信息管理模块22，与所述接口通讯模块21连接，所述信息管理模块22用于提供数字处理器20内部模块时钟，并管理所述接口通讯模块21输入的信息参数和所述数字处理器20内其它软件模块的工作状态；时序控制模块23，与所述信息管理模块22连接，所述时序控制模块23用于接收所述数字化工作指令和所述配置参数，并根据所述数字化工作指令和所述配置参数生成多模式时序控制信号；数字中频配置模块24，与所述信息管理模块22连接，所述数字中频配置模块24用于接收所述数字化工作指令和所述配置参数，并根据所述数字化工作指令和所述配置参数对直接数字频综41进行串行配置，以使所述四通道数字中频综合电路40生成所述四通道可配置中频调制信号。
11.可选的，所述四通道数字中频综合电路40包括：所述直接数字频综41，与所述数字中频配置模块24连接，所述直接数字频综41通过所述数字中频配置模块24串行配置寄存器和控制时序，生成所述四通道可配置中频调制信号；滤波器42，与所述直接数字频综41连接，所述滤波器42用于对所述四通道可配置中频调制信号进行滤波处理；放大器43，与所述滤波器42连接，所述放大器43用于对滤波处理后的所述四通道可配置中频调制信号进行信号放大处理。
12.可选的，所述装置还包括：电源电路50，用于通过低压差线性稳压器对外部输入电压进行稳压，并向所述多模式时序控制与中频调制信号产生装置进行供电；时钟电路60，与所述信息管理模块22和所述四通道数字中频综合电路40分别连接，所述时钟电路60用于向所述信息管理模块22的数字时钟管理器提供时钟信号，并向所述直接数字频综41提供参考时钟信号；其中，所述信息管理模块22通过所述数字时钟管理器向其它功能模块提供相应的时钟信号。
13.可选的，所述接口通讯模块21解码的所述标准异步串行通信数据，包括：发射开关状态、功放开关状态、接收开关状态、自检控制参数、增益控制参数、视频开关状态、高度开关状态、近距开关状态、采样时钟、采样同步参数、目标空域、对地/对海模式、工作状态、调制频率、调制幅度、调制相位参数中的至少一种。
14.可选的，所述接口通讯模块21具体用于：接收经所述接口驱动电路10转换后的标准异步串行通信数据，并按协议对所述标准异步串行通信数据进行帧头、帧尾、校验和检验
和解码，以获取所述数字化工作指令和所述配置参数。
15.可选的，所述信息管理模块22具体用于：提供所述接口通讯模块21的工作时钟，管理所述接口通讯模块21传递的指令和参数；管理所述数字处理器20内其它软件模块的工作状态；向所述时序控制模块23发送时序控制模块基准时钟信号；向所述数字中频配置模块24提供参数配置时钟信号。
16.可选的，所述时序控制模块23具体用于：根据所述数字化工作指令和所述配置参数，产生目标空域、工作模式、工作状态中至少一种参数下的多模式时序控制信号；其中，所述目标空域包括高空空域、低空空域和超低空空域，所述工作模式包括对地模式和对海模式，所述工作状态包括自检状态、校准状态和正常状态。
17.可选的，所述数字中频配置模块24还用于：支持参数可配置的点频信号、调频信号、跳频信号、调相信号，并支持输出至少一种波形信号。
18.可选的，所述四通道数字中频综合电路40具体用于：生成两路频率、相位、脉宽参数可配置的中频调制发射信号和两路频率、相位、脉宽参数可配置的中频调制接收解调信号。
19.本发明至少具有以下技术效果：
20.(1)采用软件无线电的可重构、可配置思想，根据数字化工作指令和配置参数，实现基于工作指令的收发时序及中频调制参数的数字化可重构配置；
21.(2)支持多空域、多模式、多状态等应用场景，可产生四路点频、调频、跳频、调相、脉宽等复杂参数的中频信号，并能够和时序信号同步控制，实现复杂收发系统的可配置工作；
22.(3)通过模块化、通用化的设计方法，提高了装置的可维护性及可扩展性，有效降低了开发成本，缩短了研制周期，具有较高的应用价值。
23.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
24.图1为本发明第一实施例提供的多模式时序控制与中频调制信号产生装置的结构框图；
25.图2为本发明第二实施例提供的多模式时序控制与中频调制信号产生装置的结构框图；
26.图3为本发明一实施例提供的异步串行数据校验流程示意图；
27.图4为本发明一实施例提供的信息管理模块对外连接示意图；
28.图5为本发明一实施例提供的时序控制与中频信号调制工作流程图；
29.图6为本发明第三实施例提供的多模式时序控制与中频调制信号产生装置的结构框图。
具体实施方式
30.下面详细描述本实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述
的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.下面参考附图描述本实施例的多模式时序控制与中频调制信号产生装置。
32.图1为本发明第一实施例提供的多模式时序控制与中频调制信号产生装置的结构框图。如图1所示，该装置1包括接口驱动电路10、数字处理器20、时序驱动电路30和四通道数字中频综合电路40。
33.其中，接口驱动电路10，用于接收并转换外部控制系统发送的标准异步通信数据，形成异步串行ttl电平信号；数字处理器20与接口驱动电路10连接，数字处理器20用于接收接口驱动电路10输入的标准异步串行通信数据，按协议解码转换标准异步串行通信数据后，获取数字化工作指令和配置参数，同时通过接口驱动电路10输出自身工作状态参数；以及，根据数字化工作指令和配置参数生成多模式时序控制信号，并通过同步串口方式对四通道数字中频综合电路40进行配置，以控制四通道数字中频综合电路40产生可配置参数包括但不限于频率、相位、脉宽、周期、带宽的四通道可配置中频调制信号；时序驱动电路30与数字处理器20连接，时序驱动电路30用于对数字处理器20输出的ttl电平信号进行电压驱动和电平转换；四通道数字中频综合电路40与数字处理器20连接，四通道数字中频综合电路40用于接收数字处理器20输出的串行配置指令和配置参数，生成四通道可配置中频调制信号。
34.具体的，接口驱动电路10可用于外部控制系统与所述装置的通讯，以实现外部控制系统发送的标准异步串行信号电平转换，并将转换的电平信号发送至数字处理器20。数字处理器20可接收接口电平转换后的标准异步串行信号，并对其解码以获取包括时序信号和调制参数在内的数字化工作指令和配置参数，然后根据该数字化工作指令和配置参数生成多模式时序控制信号并传输至时序驱动电路30，经时序驱动电路30实现时序信号电平转换，同时对四通道数字中频综合电路40进行参数串行配置，生成四通道中频调制信号。
35.图2为本发明第二实施例提供的多模式时序控制与中频调制信号产生装置的结构框图。如图2所示，数字处理器20包括接口通讯模块21、信息管理模块22、时序控制模块23和数字中频配置模块24。数字处理器20可采取软件模块化设计和可编程技术，如采用高性能可编程fpga(field programmable gate array，现场可编程门阵列)，该装置内的处理模块均可在数字处理器20片内实现。
36.本实施例中，接口通讯模块21与接口驱动电路10连接，接口通讯模块21用于接收标准异步串行通信数据，并按协议解码转换标准异步串行通信数据后获取数字化工作指令和配置参数；信息管理模块22与接口通讯模块21连接，信息管理模块22用于提供数字处理器20内部模块时钟，并管理接口通讯模块21输入的信息参数和数字处理器20内其它软件模块的工作状态；时序控制模块23与信息管理模块22连接，时序控制模块23用于接收数字化工作指令和配置参数，并根据数字化工作指令和配置参数生成多模式时序控制信号；数字中频配置模块24与信息管理模块22连接，数字中频配置模块24用于接收数字化工作指令和配置参数，并根据数字化工作指令和配置参数对直接数字频综41进行串行配置，以使四通道数字中频综合电路40生成四通道可配置中频调制信号。
37.优选的，接口驱动电路10通过rs-422总线完成通信电平的转换，接口通讯模块21对转换后的标准异步串行信号进行接收并按协议解码，以获取数字化工作指令和配置参数。其中，接口通讯模块21解码后的标准异步串行通信数据，包括：发射开关状态、功放开关
状态、接收开关状态、自检控制参数、增益控制参数、视频开关状态、高度开关状态、近距开关状态、采样时钟、采样同步参数、目标空域、对地/对海模式、工作状态、调制频率、调制幅度、调制相位参数中的至少一种。
38.需要说明的是，接口通讯模块21还可具体用于：接收经接口驱动电路10转换后的标准异步串行通信数据，并按协议对标准异步串行通信数据进行帧头、帧尾、校验和校验和解码，以获取数字化工作指令和配置参数。
39.具体的，如图3所示，可先对数据起始位进行判断，在起始位判断无误后，再接收8位数据位与1位校验位，最后对校验位进行奇偶校验。当校验无误后，输出8位接收数据及数据有效标志，随后在收到停止位后对接收寄存器进行复位。若接收数据有效，则将接收数据存入ram(random access memory，随机存取存储器)中，并进行地址累加判断。当地址为0或1时，进行帧头校验；当地址为预设地址n-3或n-2时，进行累加和校验；当地址为预设地址n-1或n时，进行帧尾校验。当所有校验均无误后，则表示接收数据完成。当地址为其他值时，进行数据字节累加和判别。待接收数据完成后，再从ram中依次读取数据，进行数据协议解码，解码完成后等待下一次接收初始化。通过上述接收和校验处理，可以有效保证接收数据的正确性，提高系统通信的稳定性。
40.在本发明的一个实施例中，信息管理模块22可实现各功能模块时钟的数字化管理及逻辑处理。其中，信息管理模块22具体用于：提供接口通讯模块21工作时钟，管理接口通讯模块21传递的指令和参数；管理数字处理器20内其它软件模块的工作状态；向时序控制模块23发送时序控制模块基准时钟信号；向数字中频配置模块24提供参数配置时钟信号。
41.具体的，如图4所示，信息管理模块22可对外提供多种信号，包括：对外提供的工作时钟信号，对外提供的数字化配置参数信号。作为一个示例，信息管理模块22可向接口通讯模块21、时序控制模块23和数字中频配置模块24发送各自的工作时钟(向接口通讯模块21发送的线路未示出)，并可接收接口通讯模块21传输的标准异步串行通信数据即数字化工作指令和配置参数，然后向时序控制模块23和数字中频配置模块24发送该数字化工作指令和配置参数，其中该数字化工作指令和配置参数包括工作指令、时序信号和中频配置参数。
42.在本发明的一个实施例中，时序控制模块23具体用于：根据数字化工作指令和配置参数，产生目标空域、工作模式、工作状态中至少一种参数下的多模式时序控制信号；其中，目标空域包括高空空域、低空空域和超低空空域，工作模式包括对地模式和对海模式，工作状态包括自检状态、校准状态和正常状态。
43.具体的，时序控制模块23可根据数字化工作指令和配置参数，产生多空域、多模式及多状态的时序控制信号，并传输至时序驱动电路30，以使时序驱动电路30驱动时序控制模块23产生的多空域、多模式及多状态的时序控制信号，生成多模式时序信号。
44.本实施例中，数字中频配置模块24可根据数字化工作指令和配置参数配置直接数字频综41，以使四通道数字中频综合电路40生成所述四通道可配置中频调制信号。
45.需要说明的是，四通道数字中频综合电路40包括：所述直接数字频综41、滤波器42和放大器43。其中，直接数字频综41与数字中频配置模块24连接，直接数字频综41通过数字中频配置模块24串行配置寄存器和控制时序，生成四通道可配置中频调制信号；滤波器42与直接数字频综41连接，滤波器42用于对四通道可配置中频调制信号进行滤波处理；放大器43与滤波器42连接，放大器43用于对滤波处理后的四通道可配置中频调制信号进行信号
放大处理。
46.具体的，数字中频配置模块24可根据数字化配置参数读取存储在处理器片内存储器的随机码，并结合频率字、幅度字等参数，配置四通道数字中频综合电路40内的直接数字频综寄存器，产生两路中频调制信号和两路接收解调中频调制信号，然后经滤波器42和放大器43后输出，从而完成中频数字化配置。本实施例中，直接数字频综41可选用亚德诺公司的ad9959直接数字频率合成芯片，其可最多支持输出四路中频调制信号。
47.作为一个示例，如图5所示，可对目标空域、工作模式和工作状态进行判断，如判断为正常状态时，在分频时钟驱动下，信息管理模块22发出包含有相应状态下的配置参数1和输出时序a，配置模块中时序控制模块23可根据配置参数1和输出时序a生成相应的时序控制信号，数字中频配置模块24根据配置参数1读取配置参数并生成控制码，配置四通道数字中频综合电路40内的直接数字频综寄存器，以产生与所述输出时序a同步的两路中频调制信号和两路接收解调中频调制信号即四通道可配置中频调制信号。
48.需要说明的是，本实施例中的数字中频配置模块24还可支持输出其它复杂波形信号，如参数可配置的点频信号、调频信号、跳频信号、调相信号、脉宽信号，并可输出上述调制信号中的至少一种波形信号。
49.如图6所示，该装置1还包括：电源电路50和时钟电路60。其中，电源电路50用于通过低压差线性稳压器对外部输入电压进行稳压，并向所述装置进行供电；时钟电路60与信息管理模块22和四通道数字中频综合电路40分别连接，时钟电路60用于向信息管理模块22的数字时钟管理器提供高精度、低抖动的时钟信号，并向直接数字频综41提供高精度、低抖动的参考时钟信号；其中，信息管理模块22通过数字时钟管理器向其它功能模块提供相应的时钟信号。
50.综上所述，本实施例的多模式时序控制与中频调制信号产生装置采用了软件无线电可重构可配置的设计思想，具有通用性强、参数可数字化配置等特点，可实现时序及调制参数的数字化在线配置，并支持多空域、多模式、多状态等应用场景，可产生四路点频、调频、跳频、调相等复杂中频信号，便于系统功能验证，以及输出的中频信号可实现相位、频率、脉宽随机编码及参数化调制，并与时序信号同步，以满足收发系统使用需求。另外，本发明通过模块化、通用化的设计方法，提高了装置的可维护性及可扩展性，有效降低了开发成本，缩短了研制周期，具有较高的应用价值。
51.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
52.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。