利用FPGA实现矢量网络分析仪全新同步脉冲测量的方法

摘要

本发明属于测试技术领域，是一种利用FPGA芯片控制矢量网络分析仪的数据处理程序，从而将分析仪数据采集时刻与外部脉冲信号或内部同步信号同步起来，达到脉冲状态下数据处理与脉冲产生完全同步的一种方法。本发明利用可编程逻辑阵列的可编程特性，在同一时钟的触发下，根据用户设置，检测指定端口输入的脉冲同步信号或检测系统内部产生的同步信号，在同步信号有效时，开启脉冲输出和数据处理程序，从而保证矢量网络分析仪的数据采集是在用户指定的时刻开始，达到脉冲状态下的同步测量的一种方法。

说明书

技术领域

本发明属于测试技术领域，涉及一种利用FPGA实现矢量网络分析仪全新 同步脉冲测量的方法。

背景技术

传统的脉冲矢量网络分析仪仅仅提供同步脉冲测量方式，它利用系统内部 的ADC转换器的计数器来产生内部同步信号，无法外接用户输入的同步信号， 仅仅能保证数据处理与脉冲源调制同步。本发明创新性的利用FPGA芯片的编 程能力，编写了同步来源判断及检测模块、同步触发脉冲发生模块、脉冲发生 模块及数据采集模块，这几个模块采用同一个高稳时基，保证几个模块产生的 信号的相关性，从而实现了脉冲状态下的数据采集与脉冲信号的完全同步，满足 用户根据自己指定的信号来同步矢量网络分析仪输出脉冲源信号的时刻，同时 控制分析仪采集用户指定时刻的频谱信息的要求。

传统的脉冲矢量网络分析仪，只能根据系统内部机制来产生固定的同步触 发信号，这个同步信号仅能保证实现脉冲的宽带同步测量功能，既不允许利用 外部信号来同步，也不能由用户自主设置同步数据采集时刻。本发明则利用 FPGA芯片的可编程特性，使脉冲网络分析仪既可以自主产生脉冲同步信号，还 可以检测用户输入的同步信号，将用户控制与分析仪数据采集、处理完全同步 起来，在高稳时基分辨率内，可以灵活设置同步延时、采样时刻等。

发明内容

本发明针对上述技术问题提供一种利用FPGA实现矢量网络分析仪全新同 步脉冲测量的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种利用FPGA 实现矢量网络分析仪全新同步脉冲测量的方法，利用一个同步来源判断及检测 模块分析同步信号来源，如果是外同步方式，则根据用户输入信号的极性要求 来检测指定端口的状态，检测到信号输入极性与用户要求一致时，则产生一个 同步使能信号；如果是内同步方式则设置同步使能信号为使能状态，同步使能 信号最终送入同步触发脉冲发生模块；内同步方式时，同步触发脉冲发生模块 根据用户设置的脉冲重复周期，产生一个脉宽为1个时钟的同步脉冲信号；外 同步方式时，系统输出的同步触发脉冲信号的脉宽为系统将要产生的脉冲1～N 中延时加脉宽的最大值，若是边沿触发方式，触发脉冲信号的周期与外同步信 号周期一致；如果是电平触发方式，输出完一串触发脉冲信号后，若同步信号 维持有效，则继续输出下一串触发脉冲；最后同步触发脉冲发生模块产生的触 发信号进入脉冲发生模块和数据采集模块，脉冲发生模块产生指定的N路脉冲 信号，所述N不大于4，脉冲信号的延时、宽度由用户指定，周期则与同步触 发脉冲信号的周期相等，脉冲输出时刻为触发脉冲的上升沿；数据采集模块可 以由用户设置是否与同步触发脉冲信号同步，同步时，在收到同步脉冲触发信 号后，延时指定的时间后启动数字滤波程序，若不同步采样时刻由脉冲矢量网 络分析仪自主控制。

所述边沿触发方式为上升沿或下降沿，所述电平触发方式为高电平或低电 平。

本发明的有益效果是：

本发明提供内部、外部两种同步触发方式，触发延时和采样时刻都可以灵 活设置，外同步时支持多种触发方式(边沿触发、电平触发)，使用户利用脉冲 矢量网络分析仪测量时可以更加方便的控制脉冲发生时间及数据采集时间，保 证分析仪输出信号的可控性，从而保护被测部件。

附图说明

图1是本发明原理图；

图2：内部同步方式时各信号关系图；

图3为外同步方式时各信号关系图。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更 易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界 定。

本发明实施例包括：

首先利用一个同步来源判断及检测模块分析同步信号来源，如果是外同步 方式，则根据用户输入信号的极性要求来检测指定端口的状态，检测到信号输 入极性与用户要求一致时，则产生一个同步使能信号；如果是内同步方式则设 置同步使能信号为使能状态，同步使能信号最终送入同步触发脉冲发生模块。 内同步方式时，同步触发脉冲发生模块根据用户设置的脉冲重复周期，产生一 个脉宽为1个时钟的同步脉冲信号；外同步方式时，系统输出的同步触发脉冲 信号的脉宽为系统将要产生的脉冲1～N中延时加脉宽的最大值，若是边沿触发 方式(上升沿、下降沿)，触发脉冲信号的周期与外同步信号周期一致；如果是 电平触发方式(高电平、低电平)，输出完一串触发脉冲信号后，若同步信号维 持有效，则继续输出下一串触发脉冲。最后同步触发脉冲发生模块产生的触发 信号进入脉冲发生模块和数据采集模块，脉冲发生模块产生指定的N路脉冲信 号(N不大于4)，脉冲信号的延时、宽度由用户指定，周期则与同步触发脉冲 信号的周期相等，脉冲输出时刻为触发脉冲的上升沿；数据采集模块可以由用 户设置是否与同步触发脉冲信号同步，同步时，在收到同步脉冲触发信号后， 延时指定的时间后启动数字滤波程序，若不同步采样时刻由脉冲矢量网络分析 仪自主控制。

下面是两种同步模式下的各信号关系示意图，其中D1和Dn代表脉冲延时， 不同路的脉冲输出信号，延时和宽度可以分别设置，周期则必须一致。

图2中可以看出，内部同步方式时，同步触发脉冲信号由系统自动产生， 其周期等于用户设置的周期，要注意每路信号的延时与宽度和不能大于脉冲周 期。上图中示意的是数据采集模块与内同步信号同步时的状态，此时采样延时 由用户设定，如果数据采集模块不采用同步方式，那么采样时刻由分析仪自主 确定。另外图2中的全部信号都是基于图1中的同一个高稳时基的，也就是说 信号的分辨率都一致，这样做的好处是可以保证各信号间的完全相关和严格同 步。

下图3为同步源是外同步方式时的各信号关系示意图，图中假设脉冲n路 的延时与脉宽和最大，触发脉冲信号的宽度等于这个最大值；各路信号的周期 是与外同步信号的周期相同的。外同步触发方式为上升沿同步方式。图中全部 信号的分辨率与图2一样也是基于图1中的同一个高稳时基的。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利 用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其 他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。