基于CPLD的发射激光多频率同步调制器

同步控制也是系统中的关键组成部分。该部分的核心为视频同步信号分离器LM1881。视频图像信号一帧画面分两场扫描，第1场扫描画面上的奇数行1、3、5… ，称为奇数场;第2场扫描画面上的偶数行2、4、6…，称为偶数场。激光光束多参数测量系统中的视频输入信号经过LM1881芯片之后产生复合同步输出信号、垂直同步输出信号，奇偶场输出信号以及相位输出信号。本文使用其中的奇偶场输出信号，并将其作为系统中的同步信号，该信号为频率25Hz(周期40ms)的方波信号。对于系统产生的各频率调制信号，均要与该方波信号实现同步。脉冲调制信号实现视频同步后，各激光参数测量都在同步状态下完成，能有效地防止数据丢失或者被覆盖。脉冲调制信号的产生，是结合已设定的频率及占空比参数并在同步信号控制下，通过对系统时钟(频率24MHz)计数实现的。脉冲信号产生后则可以直接控制激光器，对激光发射信号进行调制，产生各种频率及占空比的所需信号。

仿真结果及实验验证

仿真结果

对CPLD的编程使用VHDL语言，仿真软件选择Quartus II。Quartus II提供了一个完整高效的设计环境，非常容易适应具体的设计要求。

图2为本同步调制器的仿真结果。其中clk为系统时钟，tongbu为奇偶场输出同步信号，bdtout为输出调制信号，第二行和第三行分别为频率控制和占空比控制。调制信号仿真波形输出的左半部分周期为两倍同步信号周期，由101设置，占空比为1:1，由11设置;右半部分周期为同步信号周期的一半，由010设置，占空比为1:4，由10设置。由图2可以看到，信号频率及占空比设置完毕后，系统能够稳定地输出脉冲信号，并且该脉冲调制信号实现了与奇偶场输出信号的同步。

图2 Quartusll时序仿真结果

实验验证

在激光光束多参数测量系统中，该激光发射信号调制系统获得了成功的应用，并达到了预期的效果。图3是实验过程中由高速数字存储示波器TDS3032B采样得到的一种脉冲调制信号波形。图中Ch1为视频同步信号，Ch2即是所需的脉冲调制信号。由示波器波形可以看到，输出信号频率稳定，并且很好地实现了与视频信号的同步。

图3 脉冲调制信号频率 1Hz,占空比1：4

结语

本文采用CPLD器件结合视频同步分离器LM1881实现了激光光束多参数测量中的同步控制和激光器调制信号的输出。实验结果表明，激光发射信号调制系统在实际应用中具有良好的稳定性和可靠性，并且与未调制信号相比，并不影响激光的光束质量。