一种基于FPGA的全数字调制器控制系统及方法与流程

一种基于fpga的全数字调制器控制系统及方法
技术领域
1.本发明属于数字调制器技术领域，具体涉及一种基于fpga的全数字调制器控制系统及方法。


背景技术：

2.在实际的通信系统中不少都不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的某些参量随基带信号的变化而变化，即所谓调制；用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制,把频带数字信号还原成基带数字信号的反变换过程称为数字解调，通常把数字调制及数字解调合起来统称为数字调制。
3.调制器是邻频调制器的简称，也常被称作射频调制器或电视调制器,现也有俗被称为共享器；调制器是调制式直流放大电路中的一个重要环节：欲放大的直流信号ui经过调制器后，变为交流信号ua；再经过交流放大器放大后，最后由解调器转换成直流输出信号uo；振荡器产生开关信号uc；用于控制调制器的取样动作；由于信号的放大任务主要由交流放大器完成，而交流放大器的零点漂移小到可以忽略不计，调制器与解调器的零漂也可以做得很小，所以，调制式直流放大器可用来放大微弱的直流信号。
4.调制器最基本功能是信号调制功能；即将视频/音频信号尽可能不失真地调制到载波上,以满足长距离传送和分配的要求；伴音信号要于图像信号同时调制；为避免对图像信号的干扰，将伴音信号先调制在调频副载波上，然后放在图像频率的频点上，组成一个完整的电视频道；电视频道总带宽不能超过8mhz，这就要求调制器有良好的滤波功能，滤波特性不仅要保证每个频道具有标准的残留边带特性，还要保证带外(包括邻频道内)没有任何杂散信号；数字调制器使用数字信源模块和数字调制模块，信源模块向调制模块提供位同步信号和数字基带信号(nrn码)，调制模块将输入的nrn绝对码变为相对码、用键控法产生2ask、2fsk、、2dpsk信号；数字调制器的功能和要求如下：频谱搬移，频谱搬移将传送信息的基带信号搬移到相应频段的信道上进行传输,以实现信源信号与客观信道的特性相匹配；频谱搬移是调制、解调原始的最基本功能；抗干扰，即功率有效性，调制要求已调波功率谱的主瓣占有尽可能多的信号能量,且波瓣窄，具有快速滚降特性；另外要求带外衰减大，旁瓣小，这样对其他通路干扰小；提高系统有效性，即频谱有效性，提高频带利用率，即单位频带内具有尽可能高的信息率。
5.fpg，即现场可编程门阵列，它是在pal、gal、cpld可编程器件的基础上进一步发展的产物；它是作为专用集成电路(asic)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
6.现有的调制器控制系统功能较为单一，不具备可配置串口服务器及网络交换机的功能，并且信号处理速度慢，降低了信号处理的效率。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于fpga的全数字调制器控制系统及方法，具备可配置串口服务器及网络交换机功能，并具有高速信号处理能力。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于fpga的全数字调制器控制系统，包括程控电源、控制计算机、fpga全数字控制器、数字信号接口开关电源、同步触发驱动电路，所述程控电源、控制计算机均与fpga全数字控制器连接，其中：
9.所述fpga全数字控制器内部集成串口(电口)、网络接口(电口)、串口/网口(光口)多种通信模式，且光口通信可配置为串口或网口；内部集成fpga主控芯片、sdram及串行flash；集成数十路数字信号接口，包括电信号接口与光接口，光接口用于高速故障信号传输，进行高速保护；内部集成多个控制模块，包括串口服务器/网络交换机控制单元、通信协议单元、逻辑控制单元、数字信号处理模块，各模块并行运行；fpga全数字控制器设置程控电源工作模式、参数，监测电源工作参数及状态；
10.所述数字信号接口开关电源具备全数字信号控制接口，与fpga全数字控制器进行数字信号传输；
11.所述同步触发驱动电路用于将光触发信号转换为高速的电触发信号。
12.作为本发明的一种优选的技术方案，所述程控电源包括钛泵电源、灯丝电源、高压电源。
13.作为本发明的一种优选的技术方案，所述数字信号接口开关电源包括钛泵电源、灯丝电源、高压电源。
14.作为本发明的一种优选的技术方案，所述同步触发驱动电路用于将光触发信号转换为高速的电触发信号，触发电平选择ttl、cmos脉冲信号。
15.作为本发明的一种优选的技术方案，所述程控电源、控制计算机均通过串口(电口)、网络接口(电口)、串口/网口(光口)多种通信模式与fpga全数字控制器连接。
16.作为本发明的一种优选的技术方案，还包括对fpga全数字控制器的监测，监测方法如下：
17.作为本发明的一种优选的技术方案，编辑fpga全数字控制器监测指令；根据fpga全数字控制器监测指令监控fpga全数字控制器的通讯数据,获取要监控的fpga全数字控制器的通讯数据监控信息；对监控信息进行处理，并判断fpga全数字控制器是否出现故障，出现故障时，生成异常报告，并发送给控制计算机，有助于对fpga全数字控制器进行监测，出现故障时，便于及时进行检修维护。
18.作为本发明的一种优选的技术方案，还包括与fpga全数字控制器连接的声光报警器、报警显示终端，报警显示终端终端包括手机端、显示屏端，方便第一时间知晓fpga全数字控制器的故障。
19.作为本发明的一种优选的技术方案，还包括应用软件，通过应用软件可以显示程控电源工作模式、参数，监测电源工作参数及状态，调出相关控制程序，增加管理的能力。
20.本发明还公开了一种基于fpga的全数字调制器控制方法，所述控制方法如下：
21.步骤一：钛泵电源、灯丝电源、高压电源具备全数字信号控制接口，与fpga全数字控制器进行数字信号传输；
22.步骤二：控制计算机通过串口(电口)、网络接口(电口)、串口/网口(光口)多种通
信模式与fpga全数字控制器进行连接控制；以fpga强大的并行运行能力，可同时无差别的控制每个电源，对电源进行并行高速保护，fpga全数字控制器可同时提供触发信号、同步触发输出高精度脉冲信号。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.(1)fpga全数字控制器包含多路光电串口及光电网络接口且串口及网络接口可随意配置，fpga全数字控制器具备多种多路通信接口可配置为系统串口服务器及网路交换机，增加数据通信的扩展性；
25.(2)以fpga强大的并行运行能力，可同时无差别的控制每个电源，对电源进行并行高速保护，fpga全数字控制器可同时提供触发信号、同步触发输出高精度脉冲信号；
26.(3)利用对fpga全数字控制器的监测，使得fpga全数字控制器出现故障时，便于及时进行检修维护。
附图说明
27.图1为本发明的系统图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于fpga的全数字调制器控制系统，包括程控电源、控制计算机、fpga全数字控制器、数字信号接口开关电源、同步触发驱动电路，程控电源、控制计算机均与fpga全数字控制器连接，其中：
30.fpga全数字控制器内部集成串口(电口)、网络接口(电口)、串口/网口(光口)多种通信模式，且光口通信可配置为串口或网口；内部集成fpga主控芯片、sdram及串行flash；集成数十路数字信号接口，包括电信号接口与光接口，光接口用于高速故障信号传输，进行高速保护；内部集成多个控制模块，包括串口服务器/网络交换机控制单元、通信协议单元、逻辑控制单元、数字信号处理模块，各模块并行运行；fpga全数字控制器设置程控电源工作模式、参数，监测电源工作参数及状态；
31.数字信号接口开关电源具备全数字信号控制接口，与fpga全数字控制器进行数字信号传输；
32.同步触发驱动电路用于将光触发信号转换为高速的电触发信号。
33.程控电源包括钛泵电源、灯丝电源、高压电源。
34.本实施例中，优选的，数字信号接口开关电源包括钛泵电源、灯丝电源、高压电源。
35.本实施例中，优选的，同步触发驱动电路用于将光触发信号转换为高速的电触发信号，触发电平选择ttl、cmos脉冲信号。
36.本实施例中，优选的，程控电源、控制计算机均通过串口(电口)、网络接口(电口)、串口/网口(光口)多种通信模式与fpga全数字控制器连接。
37.本实施例中，优选的，还包括对fpga全数字控制器的监测，监测方法如下：
38.编辑fpga全数字控制器监测指令；根据fpga全数字控制器监测指令监控fpga全数字控制器的通讯数据,获取要监控的fpga全数字控制器的通讯数据监控信息；对监控信息进行处理，并判断fpga全数字控制器是否出现故障，出现故障时，生成异常报告，并发送给控制计算机，有助于对fpga全数字控制器进行监测，出现故障时，便于及时进行检修维护。
39.本实施例中，优选的，还包括与fpga全数字控制器连接的声光报警器、报警显示终端，报警显示终端终端包括手机端、显示屏端，方便第一时间知晓fpga全数字控制器的故障。
40.本实施例中，优选的，还包括应用软件，通过应用软件可以显示程控电源工作模式、参数，监测电源工作参数及状态，调出相关控制程序，增加管理的能力。
41.fpga全数字控制器包含多路光电串口及光电网络接口且串口及网络接口可随意配置，fpga全数字控制器具备多种多路通信接口可配置为系统串口服务器及网路交换机，增加数据通信的扩展性。
42.一种基于fpga的全数字调制器控制方法，包括如下步骤：
43.步骤一：钛泵电源、灯丝电源、高压电源具备全数字信号控制接口，与fpga全数字控制器进行数字信号传输；
44.步骤二：控制计算机通过串口(电口)、网络接口(电口)、串口/网口(光口)多种通信模式与fpga全数字控制器进行连接控制；以fpga强大的并行运行能力，可同时无差别的控制每个电源，对电源进行并行高速保护，fpga全数字控制器可同时提供触发信号、同步触发输出高精度脉冲信号，信号相位及脉宽控制精度可达5ns。
45.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。