Development of an FPGA-based multi-TTL output pulse generator for complex high-power RF test beds

Abstract

[ES] En los bancos de pruebas que se utilizan para detectar y medir los efectos de descarga de alta potencia que se generan en el espacio (multipactor, corona y otros), se utilizan varios instrumentos de medición que deben sincronizarse con una señal de disparo. Esta señal generalmente proviene de un generador de pulsos. Cuando la señal de disparo se conecta a muchos instrumentos en una topología en serie, puede degradarse debido a reflexiones, desajustes de impedancia y tiempos de propagación, lo que lleva a una sincronización incorrecta del equipo de medición. En este proyecto se desarrolla un dispositivo capaz de generar múltiples señales TTL, las cuales están sincronizadas y aisladas eléctricamente. Este dispositivo permite implementar una topología en estrella, que es más robusta frente a las reflexiones. Durante el TFM se diseña, fabrica y verifica este dispositivo mediante una placa Arduino con FPGA integrada. La FPGA se diseña usando Verilog, el microcontrolador Arduino se programa en C y, finalmente, se crea una interfaz gráfica de usuario con LabView, que puede controlar el dispositivo. El dispositivo también tiene puertos de entrada utilizados para el sistema de alarma, lo que le permite detener la generación de la señal de RF una vez que se ha detectado una descarga.

[EN] In testbeds that are used to detect and measure space-related high-power RF discharge effects (multipactor, corona, and others), various measuring instruments are utilized, which need to be synchronized with a trigger signal. This signal is usually sourced from a pulse generator. When the trigger signal is connected to many instruments in a serial topology, it may degrade due to reflections, impedance mismatching, and propagation time, leading to an incorrect synchronization of measuring equipment. In this project, a device capable of generating multiple TTL signals, which are synchronized and electrically isolated, will be developed. This device allows the implementation of a star topology, which is more robust against reflections. During the TFM, this device is designed, manufactured, and verified using an Arduino board with an integrated FPGA. The FPGA is designed using Verilog, the Arduino microcontroller is programmed in C, and finally, a graphical user interface is created with LabView, which can control the device. The device also has input ports used for the alarm system, which allows it to stop the RF signal generation once a discharge has been detected.