驱动信号生成方法和驱动信号生成系统技术方案

本发明专利技术公开了一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成方法包括步骤：获取一串P、N加载值数组和K个延迟加载值，在Ping信号触发时，允许延迟计数器开始计数，在计数到自身对应的延迟加载值时停止计数并将计数值归0，触发P计数器自一串P加载值数组中依次读取加载值P1、P2……

【技术实现步骤摘要】
驱动信号生成方法和驱动信号生成系统


[0001]本专利技术涉及声呐系统驱动领域，特别涉及一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统。

技术介绍

[0002]线性调频信号由于可实现较大的时间带宽乘积，能够同时获得较高回波能力以及时间分辨率，使得其在超声波声呐系统中被广泛地应用。线性调频信号属于幅度恒定信号，可以用一对PWM方波驱动非线性功率放大电路来实现。可以理解的是，该对PWM方波由两路“0”和“1”高低电平组成。目前，多通道线性调频信号PWM驱动信号一般装载FPGA内，通过硬件逻辑可编程语言生成，而DSP或者ARM处理器的管脚有限，且编程更复杂，导致其能够在通道数量少的情况下使用。
[0003]另外，目前的FPGA内常用的多通道线性调频信号PWM驱动信号生成方案为“预存
‑
读取”模式，即，在FPGA内部的ROM中预存若干PWM波形，然后每次发射时根据需要选择其中一种波形所在地址，依次读出“0”、“1”数据，并将其输出到管脚上，以驱动功率放大电路。这种“预存
‑
读取”模式存在的缺陷主要有：
[0004]首先，这种“预存
‑
读取”模式只能发射几种预存波形，不能够灵活调节发射信号中心频率、带宽、脉冲等参数。然而，在超声波声呐系统实际工作中，可能需要根据作业要求，精细地调节发射信号中心频率、带宽、脉冲等参数，显然，现有的这种“预存
‑
读取”模式无法满足要求。并且，系统预存PWM波形的种类越多，越需要占用大量的逻辑资源和内部BRAM空间。/>[0005]其次，由于PWM波形被预先定制好，PWM的脉宽不便实时调整，以至于导致超声波声呐系统的发射电压幅值和发射声源级不匹配，无法实现根据距离选择合适的发射声源级。
[0006]再次，这种“预存
‑
读取”模式缺乏保护机制，多通道发射功率放大电路往往需要输出很高的功率，在这个过程中会产生较多的热量积累，因此，单次发射不能持续太长时间，而且两次发射之间应当间隔足够时间，以确保单次发射中积累的热量能够后在下次发射之间被有效散掉，从而保证发射电路温度，避免由于温度上升过快造成损伤。在没有保护机制下，有可能因为预存PWM波形不合理，或者程序错误，导致长时间发射，或者发射间隔过短，进而造成电路损伤。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的在于提供一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统不需要预存波形即可灵活地驱动超声波声呐系统发射超声信号。
[0008]本专利技术的一个目的在于提供一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统能够同时产生多通道线性调频波形PWM取件机动信号，并且波形参数实时可调、各发射通道延迟实时可调和PWM占空比实时可调，又使得所述驱动信号生成系统能够灵活地驱动所述超声波声呐系统发射超声信号。
[0009]本专利技术的一个目的在于提供一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统通过允许波形参数实时可调、各发射通道延迟实时可调和PWM占空比实时可调的方式使得所述超声波声呐系统的发射电压幅值和发射声源级可以更好地匹配，以使得发射声源级能够根据距离来选择。
[0010]本专利技术的一个目的在于提供一驱动信号生成方法和驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统能够控制两次发射间隔，以保护发射电路。例如，所述驱动信号生成系统允许两次Ping信号的时间间隔大于死区时间，以使得本专利技术的所述驱动信号生成系统具有死区限制功能，如此能够对发射电路起到很好的保护作用，从而保证所述超声波声呐系统的可靠性和稳定性。
[0011]依本专利技术的一个方面，本专利技术提供一驱动信号生成系统，其特征在于，包括一波形加载值获取单元、一延迟加载值获取单元、一延迟计数器阵列、一波形计数器阵列以及一波形输出单元，其中所述延迟计数器阵列包括K个延迟计数器，所述波形计数器阵列包括K对波形计数器，一个所述延迟计数器和一对所述波形计数器分别对应一个发射通道，并且一对所述波形计数器包括一个P计数器和一个N计数器，其中：
[0012]所述波形加载值获取单元根据一波形参数获取一串P、N加载值数组；
[0013]所述延迟加载值获取单元根据一相控角度参数获取K个延迟加载值；
[0014]在一Ping信号触发时，所述延迟计数器从0开始计数，在计数到自身对应的所述延迟加载值时停止计数并将计数值归0，同时触发一对所述波形计数器开始计数；
[0015]所述P计数器自一串P加载值数组中读取第一个加载值P1后从0开始计数，在计数到P1时将输出方波P(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串P加载值数组中读取第二个加载值P2后从0开始计数，如此执行至一串P加载值数组中的非零值读完；
[0016]所述N计数器自一串N加载值数组中读取第一个加载值N1后从0开始计数，在计数到N1时将输出方波N(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串N加载值数组中读取第二个加载值N2后从0开始计数，如此执行至一串N加载值数组中的非零值读完；
[0017]所述波形输出单元根据被输入的一通道使能参数和一脉宽限制参数对所述波形计数器阵列输出的输出方波P(X)和N(X)进行使能输出，以得到P和N波形而驱动一超声波声呐系统发射超声信号。
[0018]根据本专利技术的一个实施例，所述驱动信号生成系统进一步包括一波形加载值存储单元，所述波形加载值存储单元被可通信地连接于所述波形加载值获取单元和所述波形计数器阵列，其中所述波形加载值存储单元被配置为存储所述波形加载值获取单元得到的一串P、N加载值数组，其中所述波形计数器阵列中的所述P计数器被配置为自所述波形加载值存储单元读取加载值P1、P2……
P
M
，所述N计数器被配置为自所述波形加载值存储单元读取加载值N1、N2……
N
M
。
[0019]根据本专利技术的一个实施例，所述驱动信号生成系统进一步包括一参数输入单元，所述参数输入单元被可通信地连接于所述波形加载值获取单元、所述延迟加载值获取单元和所述波形输出单元，其中所述参数输入单元被配置为向所述波形加载值获取单元输出所述波形参数、向所述延迟加载值获取单元输出所述相控角度参数以及向所述波形输出单元输出所述通道使能参数和所述脉宽限制参数。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，两次所述Ping信号的时间间隔大于死区时间Ts。
[0021]根据本专利技术的一个实施例，所述波形加载值获取单元根据所述波形参数的线性调频信号中心频率、带宽、脉宽和占空比获取一串P、N加载值数组。
[0022]根据本专利技术的一个实施例，所述波形加载值获取单元进一步包括一线性调频信号获取模块、一门限值获取模块、一PWM方波获取模块以及一波形加载值获取模块，其中所述线性调频信号获取模块根据所述波形参数的线性调频信号中心频率获取实际要发射的线性调频信号，所述门限值获取模块根据所述波形参数的占空比获取门限值，所述PWM方波获取模块根据门限值二值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.驱动信号生成系统，其特征在于，包括一波形加载值获取单元、一延迟加载值获取单元、一延迟计数器阵列、一波形计数器阵列以及一波形输出单元，其中所述延迟计数器阵列包括K个延迟计数器，所述波形计数器阵列包括K对波形计数器，一个所述延迟计数器和一对所述波形计数器分别对应一个发射通道，并且一对所述波形计数器包括一个P计数器和一个N计数器，其中：所述波形加载值获取单元根据一波形参数获取一串P、N加载值数组；所述延迟加载值获取单元根据一相控角度参数获取K个延迟加载值；在一Ping信号触发时，所述延迟计数器从0开始计数，在计数到自身对应的所述延迟加载值时停止计数并将计数值归0，同时触发一对所述波形计数器开始计数；所述P计数器自一串P加载值数组中读取第一个加载值P1后从0开始计数，在计数到P1时将输出方波P(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串P加载值数组中读取第二个加载值P2后从0开始计数，如此执行至一串P加载值数组中的非零值读完；所述N计数器自一串N加载值数组中读取第一个加载值N1后从0开始计数，在计数到N1时将输出方波N(X)电平翻转并将计数值归0，同时自一串N加载值数组中读取第二个加载值N2后从0开始计数，如此执行至一串N加载值数组中的非零值读完；所述波形输出单元根据被输入的一通道使能参数和一脉宽限制参数对所述波形计数器阵列输出的输出方波P(X)和N(X)进行使能输出，以得到P和N波形而驱动一超声波声呐系统发射超声信号。2.根据权利要求1所述的驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统进一步包括一波形加载值存储单元，所述波形加载值存储单元被可通信地连接于所述波形加载值获取单元和所述波形计数器阵列，其中所述波形加载值存储单元被配置为存储所述波形加载值获取单元得到的一串P、N加载值数组，其中所述波形计数器阵列中的所述P计数器被配置为自所述波形加载值存储单元读取加载值P1、P2……
P
M
，所述N计数器被配置为自所述波形加载值存储单元读取加载值N1、N2……
N
M
。3.根据权利要求1所述的驱动信号生成系统，其中所述驱动信号生成系统进一步包括一参数输入单元，所述参数输入单元被可通信地连接于所述波形加载值获取单元、所述延迟加载值获取单元和所述波形输出单元，其中所述参数输入单元被配置为向所述波形加载值获取单元输出所述波形参数、向所述延迟加载值获取单元输出所述相控角度参数以及向所述波形输出单元输出所述通道使能参数和所述脉宽限制参数。4.根据权利要求1所述的驱动信号生成系统，其中两次所述Ping信号的时间间隔大于死区时间Ts。5.根据权利要求1至4中任一所述的驱动信号生成系统，其中所述波形加载值获取单元根据所述波形参数的线性调频信号中心频率、带宽、脉宽和占空比获取一串P、N加载值数组。6.根据权利要求5所述的驱动信号生成系统，其中所述波形加载值获取单元进一步包括一线性调频信号获取模块、一门限值获取模块、一PWM方波获取模块以及一波形加载值获取模块，其中所述线性调频信号获取模块根据所述波形参数的线性调频信号中心频率获取实际要发射的线性调频信号，所述门限值获取模块根据所述波形参数的占空比获取门限值，所述PWM方波获取模块根据门限值二值化线性调频信号的方式获取一P(t)波形和一N
(t)波形，所述波形加载值获取模块根据所述P(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值P1、P2……
P
M
，和根据所述N(t)波形将其每一小段“0”和“1”所持续的采样点数记为加载值N1、N2…...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙锋，何春良，金丽玲，
申请(专利权)人：云南保利天同水下装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：