CN204242207U - 一种射频信号的采集与处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种射频信号的采集与处理系统，它包括主控计算机模块、多个高速存储模块、AD采集模块、光纤通道单元和电源管理单元，所述的AD采集模块的输入端接收输入信号，高速存储模块、AD采集模块和光纤通道单元通过板间高速总线连接，高速存储模块、AD采集模块和光纤通道单元还同时通过CAN总线连接，所述的光纤通道单元通过PCIe与主控计算机模块连接，光纤通道单元还设有数据输出口。本实用新型提供了一种使用方便，准确性高，可靠性强的射频信号的采集与处理系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种射频信号的采集与处理系统。
背景技术
数据采集系统是计算机智能仪器与外界物理世界联系的桥梁，是获取信息的重要途径。数据采集技术主要指从传感器输出的微弱电信号，经信号调理、模数转换到存储、记录这一过程所涉及的技术。随着计算机和信息技术的飞速发展，信号传输在人们的生产与生活中占据越来越重要的地位。
而射频信号的采集与处理系统很多时候是多通道的，射频信号采集与处理系统都希望能做到准确性高，可靠性强，使用方便。
多通道的采集模块最重要的就是要做到同步采集，所以如何减小多通道采集的同步时间就很重要了，这也是现在多通道采集技术面临的一个难点与不足。
高速存储模块提高存储速度和降低误码率对存储模块的质量有着非常大的影响，对整个系也有着重大的作用，这也是射频信号的采集与处理中的一个重要问题。
射频信号采集预处理系统需要具有完整的采集，存储，数据处理功能，并且在需要的时候，还要可以把数据传输到其它外部设置进行进一步处理或保存，使人们使用更方便，而难以在完整地具有这些功能的同时保证数据的准确性与可靠性是现有技术的不足之处。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用方便，准确性高，可靠性强的射频信号的采集与处理系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种射频信号的采集与处理系统，它包括主控计算机模块、多个高速存储模块、AD采集模块和光纤通道单元，所述的AD采集模块的输入端接收输入信号，高速存储模块、AD采集模块和光纤通道单元通过板间高速总线连接，高速存储模块、AD采集模块和光纤通道单元还同时通过CAN总线连接，所述的光纤通道单元通过PCIe与主控计算机模块连接，光纤通道单元还设有数据输出口。
所述的一种射频信号的采集与处理系统还包括多个阵列天线和一个多通道接收机，所述的阵列天线接收射频信号，阵列天线的输出与多通道接收机连接，多通道接收机的输出与AD采集模块连接。
所述的高速存储模块的个数为4个。
所述的高速存储模块包括FLASH阵列、FPGA芯片、DSP处理器、一个用于存储文件系统与参数的NOR FLASH和一个用于接收来自FPGA芯片数据并传输给光口的光模块，所述的FLASH阵列与FPGA芯片连接，FPGA芯片通过GTX接口与外部总线连接，FPGA芯片通过EMIF接口与DSP处理器连接，DSP处理器与PCI接口连接，DSP处理器还通过与以太网PHY芯片与千兆网口连接；所述的NOR FLASH与FPGA芯片连接，所述的光模块一端通过GTX接口和与FPGA芯片连接，另一端与光口连接；所述的FLASH阵列为采用了BCH纠错编码技术的FLASH阵列，FLASH阵列包括多组FLASH芯片，所述的多组FLASH芯片为流水线处理结构的芯片，所述的FLASH芯片为采用双页编程技术并包括多个分时利用的核的芯片。
所述的AD采集模块包括多路AD采集器、FPGA芯片、DSP处理器、以太网PHY芯片、时钟管理器和晶振，所述的多路AD采集器接收来自外部的输入信号，AD采集器的输出与FPGA芯片连接，FPGA芯片通过GTX接口与外部总线连接，FPGA芯片还通过DSP数据总线与DSP处理器连接，DSP处理器一端与预设的PCI接口连接，另一端通过以太网PHY芯片与千兆以太网连接；所述的时钟管理器一路输入端接收来自晶振的基准信号，时钟管理器的输出端与多路AD采集器连接，时钟管理器到多路AD采集器的每一路的PCB走线长度等长。
所述的光纤通道单元包括FPGA芯片、光纤收发器和以太网PHY芯片，所述的FPGA芯片通过GTX与板间高速总线连接，FPGA芯片还通过GTX与光纤收发器连接，光纤收发器通过光口输出数据，FPGA芯片还通过以太网PHY芯片与千兆以太网连接，FPGA芯片还分别与PCIe总线和CAN总线连接。
所述的主控计算机模块选用AD-link公司的标准CPCI的高性能工业计算机板卡CPCI-6210。
所述的一种射频信号的采集与处理系统还包括一个电源管理单元，负责提供整机需要的电源，接收外部的220V交流电源转换为整机其他模块需要的直流电源。
本实用新型的有益效果是：（1）AD采集模块采用同一时钟源和同一触发源，时钟信号到各个AD器件的PCB走线长度严格等长，并将同步触发信号和同步时钟信号也送给了FPGA芯片，FPGA芯片对多路AD采集数据的同步接收，保证可以使多通道采样的同步时间<0.1ns，提高了采集的准确性；（2）采用多项高速存储技术，大大提高了存储速度，采用BCH纠错技术，降低了误码率，误码率<10-12，提高了存储数据的准确性与可靠性；（3）本实用新型在自身对数据进行存储处理的基础上，其光纤通道单元还能通过光口将数据输出到其它设备，这就使得系统能与其它设备配合使用，成为一些大型系统的组成部分。
附图说明
图1为本实用新型原理框图；
图2为高速存储模块的原理框图；
图3为AD采集模块的原理框图；
图4为光纤通道单元的原理框图；
图5为一种射频信号的采集与处理方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种射频信号的采集与处理系统，它包括主控计算机模块、多个高速存储模块、AD采集模块和光纤通道单元，所述的AD采集模块的输入端接收输入信号，高速存储模块、AD采集模块和光纤通道单元通过板间高速总线连接，高速存储模块、AD采集模块和光纤通道单元还同时通过CAN总线连接，所述的光纤通道单元通过PCIe与主控计算机模块连接，光纤通道单元还设有数据输出口。
所述的一种射频信号的采集与处理系统还包括多个阵列天线和一个多通道接收机，所述的阵列天线接收射频信号，阵列天线的输出与多通道接收机连接，多通道接收机的输出与AD采集模块连接。
所述的高速存储模块的个数为4个。
如图2所示，所述的高速存储模块包括FLASH阵列、FPGA芯片、DSP处理器、一个用于存储文件系统与参数的NOR FLASH和一个用于接收来自FPGA芯片数据并传输给光口的光模块，所述的FLASH阵列与FPGA芯片连接，FPGA芯片通过GTX接口与外部总线连接，FPGA芯片通过EMIF接口与DSP处理器连接，DSP处理器与PCI接口连接，DSP处理器还通过与以太网PHY芯片与千兆网口连接；所述的NOR FLASH与FPGA芯片连接，所述的光模块一端通过GTX接口和与FPGA芯片连接，另一端与光口连接；所述的FLASH阵列为采用了BCH纠错编码技术的FLASH阵列，FLASH阵列包括多组FLASH芯片，所述的多组FLASH芯片为流水线处理结构的芯片，所述的FLASH芯片为采用双页编程技术并包括多个分时利用的核的芯片。
采样频率越来越高，这给后端实时处理带来较大压力；这就对数据传输和实时处理提出了更高的要求，为了满足实时存储的需求，本实用新型采用了多项高速存储技术，如多级流水线技术、双页编程技术和Interleaved编程技术等，多级流水线技术是用利用FLASH芯片的编程时间间隔，采用多组FLASH芯片构建流水线处理结构；双页编程技术是利用单个FLASH芯片的双页独立特点，实现单位时间内双页同时编程，这种技术能将编程速度提高一倍；Interleaved编程技术则是利用单个芯片多个核的特点，分时利用这些核，从而实现存储速度的提升，最高可以满足1GB/s存储速度。
FLASH由于生产工艺和介质本身的特性，在编程过程中会出现随机性的BIT错误，因此为了保证用户的使用需求，本实用新型采用实时纠错编码技术，保证数据的正确性，根据FLASH的用户手册知，1080个Byte最多出现24个BIT错误，本实用新型采用的BCH纠错编码技术，能对1080个Byte实现多达32个BIT的纠错处理，能最大程度的满足用户需求，使误码率<10-12。
如图3所示，所述的AD采集模块包括多路AD采集器、FPGA芯片、DSP处理器、以太网PHY芯片、时钟管理器和晶振，所述的多路AD采集器接收来自外部的输入信号，AD采集器的输出与FPGA芯片连接，FPGA芯片通过GTX接口与外部总线连接，FPGA芯片还通过DSP数据总线与DSP处理器连接，DSP处理器一端与预设的PCI接口连接，另一端通过以太网PHY芯片与千兆以太网连接；所述的时钟管理器一路输入端接收来自晶振的基准信号，时钟管理器的输出端与多路AD采集器连接，时钟管理器到多路AD采集器的每一路的PCB走线长度等长。
如图4所示，所述的光纤通道单元包括FPGA芯片、光纤收发器和以太网PHY芯片，所述的FPGA芯片通过GTX与板间高速总线连接，FPGA芯片还通过GTX与光纤收发器连接，光纤收发器通过光口输出数据，FPGA芯片还通过以太网PHY芯片与千兆以太网连接，FPGA芯片还分别与PCIe总线和CAN总线连接。
所述的主控计算机模块选用AD-link公司的标准CPCI的高性能工业计算机板卡CPCI-6210。
所述的一种射频信号的采集与处理系统还包括一个电源管理单元，负责提供整机需要的电源，接收外部的220V交流电源转换为整机其他模块需要的直流电源。
如图5所示，本实用新型对应的一种射频信号的采集与处理方法，它包括以下步骤：
S1.采集存储：对射频信号进行采集，将其转换为数字信号，并进行实时存储；
S2.数据处理：对得到的数字信号进行处理，包括回放处理子步骤和文件管理子步骤。
所述的步骤S1包括以下子步骤：
S11.信号获取：阵列天线获取射频信号；
S12.信号传输：多通道接收机将获取的信号传输给AD采集模块，所述的AD采集模块的采集为多路采集；
S13.信号转换：AD采集模块同步采集，并保证每一路AD采集使用的采样时钟同源同相，FPGA芯片中利用同步触发输入信号，实现对多路AD采集数据的同步接收，将信号转换为数字信号，并在采集模块中进行通道不一致性校正；
S14.信号存储：通过板间高速总线将采集到数字信传输到高速存储模块，高速存储模块对来自AD采集模块的高速数据的实时存储。
所述的步骤S2中的回放处理子步骤包括以下子步骤：
S211.光纤通道单元接收到来自主控计算机模块的数据回放命令后，光纤通道单元通过GTX接口从高速存储模块读取数据，通过PCIe接口将数据存储到主控计算机模块本地硬盘；
S212.主控计算机模块的处理软件完成对回放数据的事后处理。
所述的步骤S2中的文件管理子步骤包括文件删除、文件读取和文件格式化。
所述的AD采集模块中多路AD采集器的每一路的AD器件的PCB到时钟走线长度等长。
所述的高速存储模块内含FLASH阵列，所述的FLASH阵列为采用了BCH纠错编码技术的FLASH阵列，FLASH阵列包括多组FLASH芯片，所述的多组FLASH芯片为流水线处理结构的芯片，所述的FLASH芯片为采用双页编程技术并包括多个分时利用的核的芯片。
Claims (7)
1.一种射频信号的采集与处理系统，其特征在于：它包括主控计算机模块、多个高速存储模块、AD采集模块和光纤通道单元，所述的AD采集模块的输入端接收输入信号，高速存储模块、AD采集模块和光纤通道单元通过板间高速总线连接，高速存储模块、AD采集模块和光纤通道单元还同时通过CAN总线连接，所述的光纤通道单元通过PCIe与主控计算机模块连接，光纤通道单元还设有数据输出口。
2. 根据权利要求1所述的一种射频信号的采集与处理系统，其特征在于：它还包括多个阵列天线和一个多通道接收机，所述的阵列天线接收射频信号，阵列天线的输出与多通道接收机连接，多通道接收机的输出与AD采集模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种射频信号的采集与处理系统，其特征在于：所述的高速存储模块的个数为4个。
4.根据权利要求1所述的一种射频信号的采集与处理系统，其特征在于：所述的高速存储模块包括FLASH阵列、FPGA芯片、DSP处理器、一个用于存储文件系统与参数的NOR FLASH和一个用于接收来自FPGA芯片数据并传输给光口的光模块，所述的FLASH阵列与FPGA芯片连接，FPGA芯片通过GTX接口与外部总线连接，FPGA芯片通过EMIF接口与DSP处理器连接，DSP处理器与PCI接口连接，DSP处理器还通过与以太网PHY芯片与千兆网口连接；所述的NOR FLASH与FPGA芯片连接，所述的光模块一端通过GTX接口和与FPGA芯片连接，另一端与光口连接；所述的FLASH阵列为采用了BCH纠错编码技术的FLASH阵列，FLASH阵列包括多组FLASH芯片，所述的多组FLASH芯片为流水线处理结构的芯片，所述的FLASH芯片为采用双页编程技术并包括多个分时利用的核的芯片。
5.根据权利要求1所述的一种射频信号的采集与处理系统，其特征在于：所述的AD采集模块包括多路AD采集器、FPGA芯片、DSP处理器、以太网PHY芯片、时钟管理器和晶振，所述的多路AD采集器接收来自外部的输入信号，AD采集器的输出与FPGA芯片连接，FPGA芯片通过GTX接口与外部总线连接，FPGA芯片还通过DSP数据总线与DSP处理器连接，DSP处理器一端与预设的PCI接口连接，另一端通过以太网PHY芯片与千兆以太网连接；所述的时钟管理器一路输入端接收来自晶振的基准信号，时钟管理器的输出端与多路AD采集器连接，时钟管理器到多路AD采集器的每一路的PCB走线长度等长。
6.根据权利要求1所述的一种射频信号的采集与处理系统，其特征在于：所述的光纤通道单元包括FPGA芯片、光纤收发器和以太网PHY芯片，所述的FPGA芯片通过GTX与板间高速总线连接，FPGA芯片还通过GTX与光纤收发器连接，光纤收发器通过光口输出数据，FPGA芯片还通过以太网PHY芯片与千兆以太网连接，FPGA芯片还分别与PCIe总线和CAN总线连接。
7.根据权利要求1所述的一种射频信号的采集与处理系统，其特征在于：所述的主控计算机模块选用AD-link公司的标准CPCI的高性能工业计算机板卡CPCI-6210。
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