[发明专利]一种纳秒级超窄脉冲测量方法及系统

权利要求书

1.一种纳秒级超窄脉冲测量系统，该系统包括高速脉冲测量模块、FPGA控制模块、人机交互模块，人机交互模块用于查看脉冲测量结果和设置系统工作参数，其特征在于，高速脉冲测量模块包括3路高速数模转换器、电阻分压网络、超高速射极耦合逻辑ECL比较器阵列以及超高速ECL触发器阵列，其中两路高速数模转换器DAL_H和DAC_L为ECL比较器阵列提供上、下限参考电压，电阻分压网络在上、下限参考电压范围内进行多级网络分压，分别为ECL比较器阵列提供参考比较电压，ECL比较器阵列和ECL D触发器阵列对脉冲信号进行捕捉和锁存，对设定时间片内脉冲的最大幅值进行测量，另一路高速数模转换器DAC_T提供脉冲比较阈值，作为脉冲个数测量比较器的参考比较电压，超过脉冲比较阈值的脉冲信号使ECL比较器的输出跳变从而触发ECL T触发器翻转，FPGA控制模块对测量时间片内的T触发器输出信号计数得到时间片内的脉冲数。

2.根据权利要求1所述的纳秒级超窄脉冲测量系统，其特征在于，当使用外部触发信号时，系统在触发信号到来后进行第一个时间片的测量，第一个时间片结束后进行第二个时间片的测量，依次直至下一个触发信号到来重新开始第一个时间片的测量。

3.根据权利要求1所述的纳秒级超窄脉冲测量系统，其特征在于，在不使用外部触发信号时，系统根据设定的测量信号周期和每个信号周期分配的时间片个数产生一个内部触发信号，并计算每个时间片，根据时间片轮流进行测量。

4.根据权利要求1－3其中之一所述的纳秒级超窄脉冲测量系统，其特征在于，对高精度测量模式，将上、下参考电压N等分，则第I次测量时，上、下参考电压设置值H_I、L_I分别为：                                                ，，其中，VH、VL分别为初始上、下限参考电压，N为自然数，I=1,2……N。

5.一种纳秒级超窄脉冲测量方法，其特征在于，高速脉冲测量模块对设定时间片内脉冲的最大幅值和超过脉冲比较阈值的脉冲个数进行测量，当脉冲幅值超过比较器的参考电压值时比较器的输出电平发生跳变，使ECL D触发器置位，ECL D触发器输出信号经过电平转换后送给FPGA控制模块，然后等待下一时间片测量开始，实现每个时间片中的脉冲幅度最大值测量；每个测量时间片内，当脉冲幅值超过阈值比较器的参考电压时，比较器输出电平发生跳变，从而触发ECL T触发器翻转，经过电平转换后将信号输出送给FPGA控制模块计数，实现脉冲个数测量。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，脉冲幅度测量部分，FPGA控制模块对两个高速数模转换器DAL_H和DAC_L进行配置产生高、低两路参考电压，通过电阻分压网络得到一组参考电压分别作为ECL比较器CMP阵列的一路输入，脉冲信号通过限幅保护电路后作为CMP阵列的另一路输入，在测量时间片开始时对ECL D触发器DFF阵列复位，当输入脉冲信号从小于参考电压变为大于参考电压时，对应ECL比较器输出发生跳变导致其后的触发器置位，在测量时间片结束时FPGA控制模块读取ECL D触发器DFF阵列的输出，并根据参考电压值计算测量时间片内脉冲幅度最大值，电平转换电路将ECL D触发器输出的ECL电平转换为TTL电平输入FPGA，脉冲计数测量部分，在测量时间片开始时FPGA控制模块配置数模转换器DAC_T设置脉冲计数比较阈值，脉冲计数比较阈值、脉冲信号输入脉冲个数测量比较器产生跳变脉冲进入ECL T触发器TFF，使T触发器连续翻转，FPGA对测量时间片内的T触发器输出信号计数得到时间片内的脉冲数。

7.根据权利要求5或6所述的测量方法，其特征在于，高速脉冲测量模块中高速DAC为ECL比较器阵列提供上、下限参考电压、脉冲比较阈值，电阻分压网络在上、下限参考电压范围内进行多级分压，为ECL比较器阵列中每一比较器提供参考比较电压， ECL比较器阵列和ECL触发器阵列对脉冲信号进行捕捉和锁存，对设定时间片内脉冲的最大幅值和超过脉冲比较阈值的脉冲个数进行测量。

8.根据权利要求5或6所述的测量方法，其特征在于，所述FPGA控制模块根据系统时间片设置将触发信号一个周期分成多个时间片对脉冲信号进行测量，并根据系统对各个时间片脉冲幅度的估计动态配置参考比较电压高速DAC的值。