CN204178360U - 一种多路信号采集处理电路 - Google Patents

一种多路信号采集处理电路 Download PDF

Info

Publication number
CN204178360U
CN204178360U CN201420595891.5U CN201420595891U CN204178360U CN 204178360 U CN204178360 U CN 204178360U CN 201420595891 U CN201420595891 U CN 201420595891U CN 204178360 U CN204178360 U CN 204178360U
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
board
fmc
treatment circuit
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201420595891.5U
Other languages
English (en)
Inventor
秦艳召
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panda Electronics Group Co Ltd
Original Assignee
Panda Electronics Group Co Ltd
Nanjing Panda Handa Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panda Electronics Group Co Ltd, Nanjing Panda Handa Technology Co Ltd filed Critical Panda Electronics Group Co Ltd
Priority to CN201420595891.5U priority Critical patent/CN204178360U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN204178360U publication Critical patent/CN204178360U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本实用新型提供一种多路信号采集处理电路,包括可同步采集若干模拟中频信号的信号采集子板、对采集的信号数据进行分析处理的信号处理板;所述信号采集子板和信号处理板通过FMC标准接插件连接。可以实现多路宽带模拟中频信号的高速采集、传输、处理,同时具有大容量数据存储、传输能力等。此外,板卡采用子板加母板的架构,用FMC标准接插件连接AD采集子板与信号处理、传输母板。只要更换不同的AD子板,就可实现系统对多路AD更高采样率的需求,而无需更换信号处理板。板卡设计灵活性强,同时板卡还具有尺寸较小的优点。

Description

一种多路信号采集处理电路
技术领域
本实用新型属于无线通信领域,具体涉及一种多路信号采集处理电路。 
背景技术
多路信号采集处理电路主要应用于软件无线电、雷达信号侦测接收、宽带通信数字接收机、电子对抗、数字仪表等需要多路高速信号处理的场合。这些应用中都要求系统具有能对多路宽带信号采集、高速处理、大容量存储、高速传输的能力。 
当前业内大多数的数据采集处理设备存在量化位宽低、采样带宽小、信号处理能力不强、通用性差等缺点。 
发明内容
本实用新型的目的是:提供一种多路信号采集处理电路,可以实现多路宽带模拟中频信号的高速采集、传输、处理,同时具有大容量数据存储、传输能力等。此外,板卡采用子板加母板的架构,用FMC标准接插件连接AD采集子板与信号处理、传输母板。只要更换不同的AD子板,就可实现系统对多路AD更高采样率的需求,而无需更换信号处理板。板卡设计灵活性强,同时板卡还具有尺寸较小的优点。 
本实用新型的技术方案是:一种多路信号采集处理电路,包括可同步采集若干模拟中频信号的信号采集子板、对采集的信号数据进行分析处理的信号处理板;所述信号采集子板和信号处理板通过FMC标准接插件连接。 
进一步的,所述信号采集子板上设置有一个FMC公头接插件,所述信号处理板上设置有对采集的信号数据进行预处理的FPGA芯片和一个FMC母头接插件,所述FMC公头接插件通过通信处理板上的FMC母头接插件连接于FPGA上,将采集的信号数据输送至FPGA芯片上。 
进一步的,所述FMC标准接插件拥有160个用户自定义的单端IO口或80个差分IO,在信号处理板上以80对差分等长信号的方式连接到FMC接插件上,使信号处理板可兼容多种不同信号连接方式的信号采集子板。 
进一步的,所述信号采集子板上设置有若干个ADC和与ADC一一对应连接的由两级变压器组成的变压器组信号调理电路,分别接受外部输入的模拟中频信号,形成若干个相互独立的数据采集通道。 
进一步的,所述信号采集子板上设置有一个时钟产生电路,输出的同频同相的时钟分别信号传输至若干个ADC和一个FPGA芯片,控制ADC输出数据的同步接受处理。 
进一步的,所述FMC标准接插件的尺寸为69±1mm×76.5±1mm。尺寸较小。 
进一步的,所述FMC标准接插件采用贴片的BGA封装。抗震性能较好。 
进一步的,所述FMC标准接插件采用标准化电源,使得兼容性较强。 
本实用新型的有益效果是:一种多路信号采集处理电路,可以实现多路宽带模拟中频信号的高速采集、传输、处理,同时具有大容量数据存储、传输能力等。此外,板卡采用子板加母板的架构,用FMC标准接插件连接AD采集子板与信号处理、传输母板。只要更换不同的AD子板,就可实现系统对多路AD更高采样率的需求,而无需更换信号处理板。板卡设计灵活性强,同时板卡还具有尺寸较小的优点。 
该设计基于多路高速ADC采集电路,FMC接口以及高速大容量数据存储、传输接口,来完成对多路宽带信号的同步数据采集、传输、处理。时钟产生和同步电路产生满足保证高速ADC信噪比和同步性要求的多路时钟。多路高速ADC电路部分完成对多路宽带模拟数字信号的转换。FMC接口部分使得该采集电路可以使用于基于FMC的信号处理板上,使得该同步采集电路的通用性较强,信号处理电路部分使得板卡具有能对多路宽带信号采集、高速处理、大容量存储、高速传输的能力。该电路可以应用于无线通信,电子侦察,数字仪表,导航,探测,电子对抗等多种领域。 
附图说明
图1为一种多路信号采集处理电路组成框图; 
图2(a)为AD子板和信号处理母板3D示意图; 
图2(b)为AD子板和信号处理母板3D示意图; 
图3为AD采集子板框图; 
图4为FPGA与DSP之间的互联接口。 
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。 
本实用新型设计一种多路信号采集处理电路是由多路信号采集板,信号数据处理板两块构成,中间通过FMC接插件进行无缝对接,可灵活更换采样率不同的子板。多路信号采集处理板框图如图1所示。 
本设计提出一种信号采集板与信号处理板分开的架构,中间通过FMC接插件J5,J6连接。整板的主要功能为同步采集四路模拟中频信号,通过FMC接插件传给FPGA,FPGA接收到数据后进行数据预处理,包括数字下变频,数字信道化等操作,然后把预处理后的数据发送给后端的DSP做进一步数据分析、处理。DSP处理后的最终数据可以通过板上的千兆网口J4传给 上位机分析。实现了对四路模拟中频信号同步采样,并把采集后的数据进行信号处理分析的功能。 
信号采集板包括4路ADI ADC AD9265,1片IDT时钟分配芯片ICS8533 I-01,4个变压器组,7个SSMB-JWHD接插件,1个板上时钟产生芯片SI570,1个SAMTEK FMC公头接插件等。 
信号处理板主要包括一片Xilinx FPGA芯片XC5VSX95T-1136I,1片TI DSP芯片TMS320C6455,多个电源转换芯片,多片DDR2,2片Flash,1个7芯电源接插件,2个60芯CPCI接口。1个FMC母头,1个RJ45千兆网口。 
信号采集板主要采样能力为4路125MHz,16bit的ADC 
信号处理板整板电源设计能力为+12V/3A和+5V/6A,采用两级电源的方案,第一级为DC-DC电路,第二级为线性直流稳压电源LDO。板上FPGA对外接口为FPGA的4路GTP信号,设计速率3.125Gbps,DSP对外预留高速接口为Rapid IO高速接口,设计速率2.5Gbps。FPGA与DSP之间通信接口为EMIFA接口,DSP对外互联通信接口主要为RJ45千兆网口。此外,整板支持外部触发功能,用于控制对四路模拟信号的同步采集、处理等。 
板上数据存储能力主要设计为FPGA部分可存储8Gb的数据,DSP部分可存储4Gb的数据。 
板卡的3D示意图如图2(a)和图2(b)所示。 
1、AD子板的设计 
AD子板的框图如图3所示。 
AD采集子板主要由4路125MHz,16bit的AD9265和采样时钟产生电路组成。 
4路ADC接收4路外部输入模拟中频信号,J9、J10、J11、J12分别通过一个由两级变压器组成的变压器组信号调理电路与ADC相连,形成4个相互独立的数据采集通道。每片AD都是单通道的,以防止外部输入的中频信号之间的串扰。 
时钟产生电路主要产生4路ADC采样时钟。时钟产生电路主要芯片为IDT公司的ICS8533I-01,该芯片为时钟分配芯片,支持外部LVPECL时钟输入。本设计中板上时钟产生芯片采用Silicon labs公司SI570芯片,该芯片可编程输出10-800MHz的LVPECL时钟。外部LVPECL时钟由AD9518-4ABPZ产生,可产生抖动指标为225fs的时钟。外部时钟源产生的时钟经ICS8533I-01输出5路同频同相的时钟,其中4路给4片ADC,第5路直接经FMC接插件连接到FPGA的BANK3上,可作为FPGA的接收数据时钟。 
4路ADC中频数字化后的信号,ADC的4路独立的SPI配置信号等都是通过FMC公头接插件接通信处理板上的FMC母头连FPGA上,可以由FPGA灵活配置四路ADC的内部寄存器。同 步触发信号是由外部主控板产生的控制信号,该信号由AD子板通过FMC连接到FPGA上,可以用于控制对4路ADC数据的同步接收、处理等操作。 
AD子板采用FMC单宽度标准设计,尺寸小巧、操作灵活。 
2、信号处理板的设计 
信号处理板主要由FPGA、DSP、DDR2、CPLD、千兆网芯片,电源模块,Flash等构成芯片及外围电路构成。 
主芯片为XC5VSX95T、TMS320C6455。FPGA完成对AD子板采集的数据的接收,存储,及数据预处理,处理完成后,通过EMIF口把数据发送给DSP做进一步的数据分析,DSP把处理后的数据通过千兆网口传给上位机做进一步分析、处理、显示等。 
FPGA部分 
FPGA接收到的ADC采集的数据可以直接由FPGA进行数字下变频、信道化接收处理后传给DSP,也可以直接存储到板上的DDR2中,后续再做数据分析。每片FPGA上外挂两组DDR2,每组由两片各16bit 2Gb的Micron公司的DDR2构成32bit 4Gb的DDR2(型号为MT47H128M16RT),共8Gb的数据存储能力。两组DDR2可以单独使用,也可以进行乒乓操作,两组DDR2还可以组成一个64bit 8Gb的存储空间。 
此外,FPGA外挂32Mb的Flash用于程序存储。 
FPGA通过60芯接插件J2连接到底板上,该接插件上走的信号如下: 
X1:12根信号线组成2路AGC SPI控制信号,这两组信号中每组时钟和数据线复用,片选信号不同。 
X2:与ARM互联的SPI一组,4个IO; 
X3:32根频合控制线,共8组SPI线; 
X4:3个IO,主要有完成软件复位,板卡电源,温度状态指示; 
X7:4路GTP信号共16根线。4路GTP的最高可传速率3.125Gbps; 
X8:3路槽位标识信号,用于在区分底板上不同的信号处理板; 
X9:FPGA通过J3引出的27个预留IO口,兼容3.3V、2.5V、1.8V。 
J6:J6接插件为FPGA的FMC接插件,该接插件为400pin贴片接插件,支持高速数据传输,数据速率可达10Gbps,FMC标准只要求核心I/O收发器电路直接连接至载卡上的FPGA即可。使用FMC标准接插件使得板卡的可重用性好,此外,该接插件尺寸较小69mm×76.5mm,本设计采用的FMC-HPC标准,具有400pin,拥有160个用户自定义的单端IO口或80个差分IO,同时还有10组高速串行收发器。标准化电源使得兼容性较强,贴片的BGA封装也使得抗 震性能较好。 
本设计中,FPGA的FMC接插件,所有的160个用户自定义IO口,在信号处理板上以80对差分等长信号的方式连接到FMC接插件上,使得该处理板可兼容多种不同信号连接方式的AD子板。 
DSP部分 
该信号处理板上DSP主要功能是用来对FPGA预处理后的数据做进一步的数据分析和处理,并将处理后的数据通过千兆网口J4传给上位机做处理、显示结果等。 
DSP上外挂由2片Micron公司的MT47H128M16RT组成的一组32bit的共4Gb存储空间的DDR2。此外,DSP外部连接一片128Mb的程序存储器Flash。 
60芯接插件J3与DSP连接的信号有X5,X6,X10。 
X5:DSP的通用IO口GPIO12-GPIO15,这4个IO口通过60芯接插件连接到底板上,可以作为与其它信号处理板之间的控制信号使用。 
X6:DSP的高速串行接口Rapid IO接口,该接口通过60芯接插件J3连接到底板上,可以实现不同信号处理板之间的互联。该接口通过4对差分信号传输数据,以满足高速数据的传输。该接口还有一组Rapid IO发送时钟,一组Rapid IO接收时钟。 
X10:通过J3发送由其他信号处理板通过底板产生的Rapid IO同源时钟,接入板内的时钟分配芯片CDCLVD1208。产生本信号处理板需要的各路时钟,其中包括两路FPGA的全局时钟,三路FPGA的GTP时钟,一路FPGA用于提供给其他信号处理板的GTP同源时钟,一路DSP的Rapid IO时钟,一路输出给其他信号处理板上DSP的Rapid IO同源时钟。 
FPGA与DSP之间的互联接口 
本设计FPGA与DSP之间的互联接口如图4所示: 
如图4所示:FPGA与DSP之间的接口有三个: 
1、FPGA挂在DSP的EMIFA接口的CE2,CE3,CE4,CE5空间上。此外由于数据总线是64位的,故对应的寻址空间是8MB。FPGA通过使能端CE2、CE3、CE4、CE5管脚可以配置需要通讯数据宽度。FPGA预处理完的数据通过该EMIFA接口传输给DSP做进一步的数据分析和信息提取。 
本设计中,使用EMIFA方式,64bit数据线,设计时钟频率为100MHz,因此数据传输能力最高可达800MB/s。 
2、同时将DSP的GPIO4,GPIO5,GPIO6,GPIO7四个通用GPIO口连接到FPGA上,DSP可以通过这四个IO口对FPGA发起中断请求,从而与EMIFA接口或MSCBSP接口配合进行FPGA 与DSP之间的数据传输。 
3、此外,将DSP的两个MCBSP接口,都通过CPLD连接到FPGA上, 
图3中芯片XC2C256是一个CPLD,主要功能是对板子上电顺序进行管理,同时作为FPGA与DSP之间的数据转接口。 
整板的加载方式 
DSP原始程序存在与DSP PROGRAM FLASH中,DSP通过PROGRAM FLASH进行加载。FPGA可通过XCF32P以从串模式加载。如果DSP更新FPGA程序不成功,可以恢复其原始配置;如果要更新FPGA的配置,可以用DSP通过MCBSP接口将要更新的数据通过CPLD配置给FPGA,实现程序的更新,而DSP可以控制CPLD来实现加载FPGA,并且可以选择加载程序是原始程序还是更新后的程序。FPGA加载成功后会有有一个响应信号,CPLD可通过检测FPGA是否已加载成功而决定是否实施重加载,或者可以通过拨码开关来选择让CPLD对FPGA进行加载。 
3、实施效果 
本设计设计了一种多路信号采集处理的板卡。提出一种信号采集板与信号处理板分开的架构。整板的主要功能为同步采集四路模拟中频信号,通过FMC接插件传给FPGA,FPGA接收到数据后进行数据预处理,包括数字下变频,数字信道化等操作,然后把预处理后的数据发送给后端的DSP做进一步数据分析、处理。处理后的最终数据可以通过板上的千兆网口J4传给上位机分析。实现了对四路模拟中频信号同步采样,并把采集后的数据进行信号处理分析的功能。 
该设计可应用于无线通信,电子侦察,数字仪表,导航,探测,电子对抗等多种领域。 

Claims (8)

1.一种多路信号采集处理电路,其特征在于:包括可同步采集若干模拟中频信号的信号采集子板、对采集的信号数据进行分析处理的信号处理板;所述信号采集子板和信号处理板通过FMC标准接插件连接。 
2.根据权利要求1所述的一种多路信号采集处理电路,其特征在于:所述信号采集子板上设置有一个FMC公头接插件,所述信号处理板上设置有对采集的信号数据进行预处理的FPGA芯片和一个FMC母头接插件,所述FMC公头接插件通过通信处理板上的FMC母头接插件连接于FPGA上,将采集的信号数据输送至FPGA芯片上。 
3.根据权利要求2所述的一种多路信号采集处理电路,其特征在于:所述FMC标准接插件拥有160个用户自定义的单端IO口或80个差分IO,在信号处理板上以80对差分等长信号的方式连接到FMC接插件上,使信号处理板可兼容多种不同信号连接方式的信号采集子板。 
4.根据权利要求2所述的一种多路信号采集处理电路,其特征在于:所述信号采集子板上设置有若干个ADC和与ADC一一对应连接的由两级变压器组成的变压器组信号调理电路,分别接受外部输入的模拟中频信号,形成若干个相互独立的数据采集通道。 
5.根据权利要求4所述的一种多路信号采集处理电路,其特征在于:所述信号采集子板上设置有一个时钟产生电路,输出的同频同相的时钟分别信号传输至若干个ADC和一个FPGA芯片,控制ADC输出数据的同步接受处理。 
6.根据权利要求1所述的一种多路信号采集处理电路,其特征在于:所述FMC标准接插件的尺寸为69±1mm×76.5±1mm。 
7.根据权利要求1所述的一种多路信号采集处理电路,其特征在于:所述FMC标准接插件采用贴片的BGA封装。 
8.根据权利要求1所述的一种多路信号采集处理电路,其特征在于:所述FMC标准接插件采用标准化电源。 
CN201420595891.5U 2014-10-15 2014-10-15 一种多路信号采集处理电路 Active CN204178360U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201420595891.5U CN204178360U (zh) 2014-10-15 2014-10-15 一种多路信号采集处理电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201420595891.5U CN204178360U (zh) 2014-10-15 2014-10-15 一种多路信号采集处理电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN204178360U true CN204178360U (zh) 2015-02-25

Family

ID=52567149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201420595891.5U Active CN204178360U (zh) 2014-10-15 2014-10-15 一种多路信号采集处理电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN204178360U (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104980156A (zh) * 2015-05-21 2015-10-14 熊猫电子集团有限公司 基于fpga的高速adc同步采集系统
CN105320633A (zh) * 2015-11-20 2016-02-10 天津光电通信技术有限公司 一种双通道高速模拟数字信号采集处理板卡
CN106546960A (zh) * 2016-09-27 2017-03-29 山东省科学院自动化研究所 一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统及方法
CN106603113A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 上海无线电设备研究所 一种雷达信号处理机对外通信控制系统
CN108491157A (zh) * 2018-02-07 2018-09-04 北京国电高科科技有限公司 一种通用信号处理平台
CN108627805A (zh) * 2018-03-28 2018-10-09 安徽四创电子股份有限公司 一种雷达信号数据采集分析系统及其分析方法
CN109799810A (zh) * 2019-01-31 2019-05-24 北京无线电测量研究所 一种单板控制板的监测装置及系统
CN111736517A (zh) * 2020-08-07 2020-10-02 成都谱信通科技有限公司 一种基于多通道adc和fpga的同步采集处理卡系统

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104980156A (zh) * 2015-05-21 2015-10-14 熊猫电子集团有限公司 基于fpga的高速adc同步采集系统
CN104980156B (zh) * 2015-05-21 2018-05-08 熊猫电子集团有限公司 基于fpga的高速adc同步采集系统
CN105320633A (zh) * 2015-11-20 2016-02-10 天津光电通信技术有限公司 一种双通道高速模拟数字信号采集处理板卡
CN106546960A (zh) * 2016-09-27 2017-03-29 山东省科学院自动化研究所 一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统及方法
CN106546960B (zh) * 2016-09-27 2018-11-30 山东省科学院自动化研究所 一种雷达中频回波信号多模式实时采集分析系统及方法
CN106603113A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 上海无线电设备研究所 一种雷达信号处理机对外通信控制系统
CN106603113B (zh) * 2016-11-25 2019-04-23 上海无线电设备研究所 一种雷达信号处理机对外通信控制系统
CN108491157A (zh) * 2018-02-07 2018-09-04 北京国电高科科技有限公司 一种通用信号处理平台
CN108627805A (zh) * 2018-03-28 2018-10-09 安徽四创电子股份有限公司 一种雷达信号数据采集分析系统及其分析方法
CN108627805B (zh) * 2018-03-28 2020-07-24 安徽四创电子股份有限公司 一种雷达信号数据采集分析系统及其分析方法
CN109799810A (zh) * 2019-01-31 2019-05-24 北京无线电测量研究所 一种单板控制板的监测装置及系统
CN111736517A (zh) * 2020-08-07 2020-10-02 成都谱信通科技有限公司 一种基于多通道adc和fpga的同步采集处理卡系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204178360U (zh) 一种多路信号采集处理电路
CN101937414B (zh) Uart和usb共用微型usb接口的方法及装置
CN208000134U (zh) 一种用于采集和储存遥测数据的遥测装置
CN102625480A (zh) 一种基于中高速传感器网络的开发平台
CN103136138A (zh) 一种芯片、芯片调试方法以及芯片与外部设备通信的方法
CN116680220B (zh) 一种信号收发机及信号收发系统
CN103235542A (zh) 一种基于fpga的多路标准信号采集传输装置
CN205901714U (zh) 一种s频段收发一体化处理器
CN110118955A (zh) 基于MiniVPX的雷达信号采集处理装置
CN111339008A (zh) Vpx平台架构综合射频系统
CN212009333U (zh) 兼容多种接口信号的接口板
CN201465109U (zh) 基于光纤和pci-e的高速数据采集卡
CN109344099B (zh) Fpga应用系统无线调试下载装置
CN214042270U (zh) 一种基于Type-C端口的KVM切换器
CN202750076U (zh) 一种软件无线电前端系统装置
CN205247274U (zh) 一种工控机主板
CN206559350U (zh) 4g通信模块
CN217588068U (zh) 一种基于高速usb的多通道同步电力采集卡
CN109542813A (zh) 一种板卡设备
CN218217359U (zh) 一种数据双向传输电路、装置及系统
CN113541974B (zh) 多通道高频数字信号同步处理装置
CN217880296U (zh) 数据分布式处理装置及舞台灯光控制系统
CN215729738U (zh) 军用计算机多通道采集单元
CN212873488U (zh) 一种高速无线数据采集卡
CN209657105U (zh) 一种基于以太网的便携式通用接口调试装置

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240418

Address after: 210046 Within Nanjing Economic and Technological Development Zone, Jiangsu Province (No. 301 Zhongshan East Road, Xuanwu District)

Patentee after: PANDA ELECTRONICS GROUP Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 210002 No. 301 East Zhongshan Road, Jiangsu, Nanjing

Patentee before: PANDA ELECTRONICS GROUP Co.,Ltd.

Country or region before: China

Patentee before: NANJING PANDA HANDA TECHNOLOGY Co.,Ltd.