AOM的控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种AOM的控制系统及其控制方法。

背景技术

AOM(Acousto-optical Modulators)，即声光调制器，是由声光介质和压电换能器组成。当驱动源的某种特定载波频率驱动换能器时，换能器即可产生同一频率的超声波并传入声光介质，声光介质的折射率随即发生变化，当光束通过介质时，其传播方向即可产生衍射，载波的能量控制衍射的效率。因此控制载波的频率和载波的能量大小是AOM的控制系统中非常重要的环节。

目前AOM控制系统多采用固定载波频率和固定载波输出功率，对于使用多型号AOM的激光器来说需要使用多类型的AOM控制系统，这样使得成本居高不下且不易集成，局限性非常明显。

因此，根据实际需求，需设计一种成本低廉、载波频率可调、性能稳定可靠的AOM控制系统，显得十分重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种AOM的控制系统及其控制方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

AOM的控制系统，特点是：包含MCU、混频器一、混频器二以及衰减器，远程控制端通过RS232接口连接MCU，MCU连接时钟发生器，时钟发生器连接滤波器，滤波器连接放大器一，放大器一连接混频器一，TTL接口连接缓冲器，缓冲器连接混频器一，混频器一连接放大器二，放大器二连接混频器二，混频器二连接衰减器，衰减器连接放大器三，放大器三连接放大器四，放大器四连接VSWR测量模块，VSWR测量模块与AOM相连，VSWR测量模块接入MCU，MCU与放大器四连接，模拟量接口连接模拟驱动电路，模拟驱动电路与衰减器相连。

进一步地，上述的AOM的控制系统，其中，用于检测放大器四温度的温度传感器与MCU相连。

进一步地，上述的AOM的控制系统，其中，所述MCU为STM32F103ZET6的MCU。

进一步地，上述的AOM的控制系统，其中，所述放大器一、放大器二、放大器三、放大器四均为射频运算放大器。

进一步地，上述的AOM的控制系统，其中，所述混频器一、混频器二均为双平衡混频器。

进一步地，上述的AOM的控制系统，其中，所述时钟发生器为型号ADF4360-8时钟发生器，频率输出范围65MHz～400MHz；滤波器为π型契比雪夫低通滤波器；所述衰减器为型号HMC346AMS8GE衰减器。

进一步地，上述的AOM的控制系统，其中，所述模拟驱动电路为电压跟随器，所述缓冲器为门级非反向芯片MC74VHC1G50DFT1G。

进一步地，上述的AOM的控制系统，其中，所述VSWR测量模块为定向耦合器。

本发明AOM的控制方法，远程控制端通过RS232接口向MCU发送所有工作参数，MCU设置时钟发生器的工作频率，频率信号经过滤波器滤波后先经过放大器一再经过混频器一，当外部信号有输入时，信号由TTL接口输入缓冲器后，驱动混频器一使频率信号顺利通过，通过后的频率信号经过放大器二放大后进入混频器二，混频后的信号经过衰减器后进入放大器三，放大后经过放大器四进行再次放大后驱动AOM；信号变换过程中衰减器的衰减大小受控于外部模拟信号；放大器四输出的载波信号通过VSWR测量模块测量后输入至MCU中；温度传感器感测放大器四的温度并反馈给MCU。

更进一步地，上述的AOM的控制方法，远程控制端发送给MCU工作参数，包括载波的工作频率、工作温度范围以及VSWR报警上限值，MCU保存参数值；滤波器滤除高频信号；放大器一、放大器二、放大器三、放大器四用于载波的层级放大；混频器一、混频器二用于频率的变换；

TTL接口输入标准TTL信号，控制载波的输出或者关断；缓冲器接收外部TTL输入信号，缓冲器的输出信号驱动混频器一的中频端控制射频信号的通与断；TTL信号输入混频器一，当TTL信号为高时，混频器一射频信号输出，当TTL信号为低时，关断混频器一的射频输出；

模拟驱动电路接收外部模拟量信号，经过电路电压转换后直接驱动衰减器；衰减器通过输入不同的电压控制射频信号的衰减量，控制输入放大器三的载波信号的强度，间接控制最终的载波信号的能量，即模拟量输入控制载波射频的能量。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

本发明采用可变载波频率和可变载波输出能量相结合技术实现降成本和易于集成的目的，载波频率区间上载波能量稳定性高，VSWR值均小于1.2，同时载波能量能线性衰减，达到可变载波频率和可变载波输出能量的方案要求。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明具体实施方式了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1：本发明系统的示意图。

图中各附图标记的含义见下表：

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，AOM的控制系统，包含MCU2、混频器一6、混频器二9以及衰减器10，远程控制端16通过RS232接口1连接MCU2，MCU2连接时钟发生器3，时钟发生器3连接滤波器4，滤波器4连接放大器一5，放大器一5连接混频器一6，TTL接口18连接缓冲器7，缓冲器7连接混频器一6，混频器一6连接放大器二8，放大器二8连接混频器二9，混频器二9连接衰减器10，衰减器10连接放大器三11，放大器三11连接放大器四12，放大器四12连接VSWR测量模块14，VSWR测量模块14与AOM17相连，VSWR测量模块14接入MCU2，MCU2与放大器四12连接，模拟量接口19连接模拟驱动电路15，模拟驱动电路15与衰减器10相连；用于检测放大器四12温度的温度传感器13与MCU2相连。

远程控制端16通过RS232接口1向MCU2发送所有工作参数，MCU2设置时钟发生器3的工作频率，频率信号经过滤波器4滤波后先经过放大器一5再经过混频器一6，当外部信号有输入时，信号由TTL接口18输入缓冲器7后，驱动混频器一6使频率信号顺利通过，通过后的频率信号经过放大器二8放大后进入混频器二9，混频后的信号经过衰减器10后进入放大器三11，放大后经过放大器四12进行再次放大后驱动AOM17；信号变换过程中衰减器10的衰减大小受控于外部模拟信号；放大器四12输出的载波信号通过VSWR测量模块14测量后输入至MCU2中；温度传感器13感测放大器四12的温度并反馈给MCU2。

模拟驱动电路15为电压跟随器。

缓冲器7为门级非反向芯片MC74VHC1G50DFT1G。

远程控制端16通过命令改变和读取载波的工作频率、载波输出功率、VSWR检测报警、放大器四12的温度；

TTL接口18输入标准TTL信号，控制载波的输出或者关断；

模拟量接口19控制载波输出功率的大小；

AOM17为被控对象；由电源模块给系统供电；

RS232接口1用于MCU2与远程控制端16的信息交换；

MCU(主控制器)2为型号STM32F103ZET6的MCU，MCU2通过RS232接口1与远程控制端16通信；MCU2与时钟发生器3通信，设定工作频率；MCU2通过数字模拟转换器改变衰减器的衰减系数，达到载波输出功率的调节的作用；根据VSWR测量模块14的值，控制放大器四12，保护控制系统；通过温度传感器13检测放大器四的温度，保护放大器四。

时钟发生器3为型号ADF4360-8时钟发生器，频率输出范围65MHz～400MHz；

滤波器4采用π型契比雪夫低通滤波器，滤除高频信号；

放大器一5、放大器二8、放大器三11、放大器四12均为射频运算放大器，实现载波的层级放大；

混频器一6、混频器二9均采用双平衡混频器，其作用是对频率的变换，可以消除放大器一输出的本振信号和其本身输出的射频信号的所有偶次谐波；

缓冲器7接收外部TTL输入信号，缓冲器7的输出信号驱动混频器一6的中频端(IF)控制射频信号的通与断；

衰减器10为型号HMC346AMS8GE衰减器，是吸收式电压可变衰减器，通过输入不同的电压控制射频信号的衰减量；

模拟驱动电路15接收外部模拟量信号，经过电路电压转换后直接驱动衰减器10；

VSWR测量模块14是一定向耦合器，测量射频信号的电压驻波比(VSWR)，具有保护整个控制系统的作用；

温度传感器13用来测量系统的温度，安装于放大器四的附近；

通过远程控制端16给MCU(主控制器)2发送工作参数；TTL信号输入控制载波射频的通断；模拟量输入控制载波射频的能量；

远程控制端发送给MCU工作参数，主要有载波的工作频率、工作温度范围以及VSWR报警上限值，MCU保存参数值；

TTL信号输入作用于混频器一6上，当TTL信号为高时，混频器一射频信号输出，当TTL信号为低时，关断混频器一的射频输出；

模拟量输入经过模拟驱动电路15控制衰减器10的衰减量，控制输入放大器三11的载波信号的强度，间接控制最终的载波信号的能量。

综上所述，本发明采用可变载波频率和可变载波输出能量相结合实现降成本和易于集成的目的，载波频率区间上载波能量稳定性高，VSWR值均小于1.2，同时载波能量能线性衰减，达到可变载波频率和可变载波输出能量的方案要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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。