CN204360377U - 单板多通道宽带信号同步采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了单板多通道宽带信号同步采集系统，包括第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元、第一FPGA、第二FPGA、采样时钟分配单元、同步时钟分配单元、主时钟分配单元，通过各单元之间连接，构成完整的单板多通道宽带信号同步采集系统。本实用新型提供的单板多通道宽带信号同步采集系统，该系统基于CPCI架构，实现了四通道之间宽带信号的同步采集，覆盖1GHz捷变带宽，并将采集后的数据通过高速并行总线进行传输。
Description
技术领域
本实用新型属于信号采集领域，具体涉及单板多通道宽带信号同步采集系统。
背景技术
单板多通道宽带信号同步采集系统在许多场合都有着广泛应用。例如：在电子对抗技术中，正交两路（IQ）高速数据采集存储系统中最关键的技术是两通道间的同步数据采集。在雷达系统中，主要对雷达回波信号进行采集和存储。在射频仿真系统中，由于存在多个接收通道且各个接收通道的信号需进行相参处理，因此其数据采集系统需具备多通道同步数据采集的能力。
在采集系统前端由于多片高速A/D芯片之间存在同步问题，使得多个接收通道之间难以进行同步。特别是当信号带宽较宽，采样时钟频率很高时，多通道之间的采集很难做到同步。在多通道高速采集系统中，多通道之间的宽带信号同步采集是一急需解决的问题。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供了单板多通道宽带信号同步采集系统，该系统基于CPCI架构，实现了四通道之间宽带信号的同步采集，覆盖1GHz捷变带宽，并将采集后的数据通过高速并行总线进行传输。
为解决上述问题，本实用新型具体采用以下技术方案：
单板多通道宽带信号同步采集系统，其特征在于，包括第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元、第一FPGA、第二FPGA、采样时钟分配单元、同步时钟分配单元、主时钟分配单元，所述第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的采样输入端外接中频模拟信号，所述第一A/D转换单元、第二A/D转换单元的采样输出端与第一FPGA相连接，所述第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的采样输出端与第二FPGA相连接，所述采样时钟分配单元设有四路时钟输出，分别与第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的时钟输入端与相连接，所述同步时钟分配单元用于第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的采样信号同步，所述第一FPGA、第二FPGA通过LVDS并行总线相连接，所述主时钟分配单元的时钟输出端分别与第一FPGA、第二FPGA的时钟输入端相连接，所述第一FPGA与PCI桥芯片相连接，所述PCI桥芯片通过PCI总线与外部计算机相连接。
前述的单板多通道宽带信号同步采集系统，其特征在于，还包括第一DDR3存储器、第二DDR3存储器，所述第一DDR3存储器与第一FPGA相连接，所述第二DDR3存储器与第二FPGA相连接。
前述的单板多通道宽带信号同步采集系统，其特征在于，还包括EPROM存储器，所述第一FPGA通过EPROM存储器与PCI桥芯片相连接。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供的单板多通道宽带信号同步采集系统，具有采样率高、输入信号频率范围宽等特点，而且可以同步采集四路宽带信号，信号带宽可达到1.5GHz，四路之间的A/D转换单元完全同步。由于该实用新型采样率高，输入信号带宽较宽，其可以直接对中频信号进行采样，这样可以大大简化雷达接收前端下变频的设计。该实用新型采用的四路同步采集，可以大大简化雷达测向系统中接收前端的多片ADC同步设计，而且可以解决系统中多个接收通道之间的不同步问题，利于雷达对目标的准确定位与测向。
附图说明
图1为本实用新型的单板多通道宽带信号同步采集系统的原理框图；
图2为本实用新型的时钟产生单元的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1和图2所示，单板多通道宽带信号同步采集系统，包括第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元、第一FPGA、第二FPGA、采样时钟分配单元、同步时钟分配单元、主时钟分配单元，所述第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的采样输入端外接中频模拟信号，所述第一A/D转换单元、第二A/D转换单元的采样输出端与第一FPGA相连接，所述第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的采样输出端与第二FPGA相连接，所述采样时钟分配单元设有四路时钟输出，分别与第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的时钟输入端与相连接，所述同步时钟分配单元用于第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的采样信号同步，所述第一FPGA、第二FPGA通过LVDS并行总线相连接，所述主时钟分配单元的时钟输出端分别与第一FPGA、第二FPGA的时钟输入端相连接，所述第一FPGA与PCI桥芯片相连接，所述PCI桥芯片通过PCI总线与外部计算机相连接。
进一步的，该单板多通道宽带信号同步采集系统还包括第一DDR3存储器、第二DDR3存储器，所述第一DDR3存储器与第一FPGA相连接，所述第二DDR3存储器与第二FPGA相连接。
进一步的，该单板多通道宽带信号同步采集系统还包括EPROM存储器，所述第一FPGA通过EPROM存储器与PCI桥芯片相连接。
详细的，第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元均采用12-bit、单通道采样率高达3.6 GHz 的ADC芯片ADC12D1800，其采样率能达到3.6GHz，采样的模拟信号带宽可达到1.5GHz。
在多通道同步采样时，各通道的采样时钟分配单元必须保持相位的一致性，否则很难保证采样时刻的一致性，此外，还需要保证各个通道采样后所得到的数字信号在锁存时间上的一致性，同时保证这两点才能达到多通道之间的同步采样。
采样时钟分配单元、同步时钟分配单元均采用TI公司的LMK01000芯片，输入时钟频率可高达1.6GHz，该芯片可以对输出的多路时钟信号进行同步，并且只对时钟产生单元附加30fs左右的抖动。
采样时钟分配单元的输入时钟从外部灌入，经过采样时钟分配单元后通过等长的传输线分别送给第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元，即送给四片ADC芯片。采样时钟分配单元保证四片ADC芯片采样时刻上的一致性。
同步时钟分配单元的输入由其中一块ADC芯片给出，如由第一A/D转换单元给出，经过同步时钟分配单元通过等长的传输线送给其余的三片ADC芯片，即送给第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元。同步时钟分配单元保证了采样后的四路数字信号在第一FPGA、第二FPGA锁存时间上的一致性。
第一FPGA、第二FPGA均采用Xilinx公司的XC7A200T-2FFG1156I可编程逻辑器件。通过该芯片实现对四路采集通道的逻辑控制以及相关的数字信号处理。
第一DDR3存储器用于存储经第一FPGA处理过的数字信号，第二DDR3存储器用于存储经第二FPGA处理过的数字信号。第一DDR3存储器、第二DDR3存储器均由8片Micron公司的MT41J64M16构成，其总存储容量为8GB，用于存储一定容量的数字信号，后期将数据读出并通过PCI总线传给外部计算机进行数据分析。
当然，还包括CPCI接口控制单元，主要由PLX公司的PCI9056构成，其用于外部计算机对整个系统的控制以及与外部计算机的通讯。
该单板多通道宽带信号同步采集系统，可以同步采集四路宽带信号，信号带宽可达到1.5GHz，四路之间的A/D转换完全同步，其可以解决射频仿真中多个接收通道之间不同步问题，具有良好的应用前景，值得推广。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.单板多通道宽带信号同步采集系统，其特征在于，包括第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元、第一FPGA、第二FPGA、采样时钟分配单元、同步时钟分配单元、主时钟分配单元，所述第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的采样输入端外接中频模拟信号，所述第一A/D转换单元、第二A/D转换单元的采样输出端与第一FPGA相连接，所述第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的采样输出端与第二FPGA相连接，所述采样时钟分配单元设有四路时钟输出，分别与第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的时钟输入端相连接，所述同步时钟分配单元用于第一A/D转换单元、第二A/D转换单元、第三A/D转换单元、第四A/D转换单元的采样信号同步，所述第一FPGA、第二FPGA通过LVDS并行总线相连接，所述主时钟分配单元的时钟输出端分别与第一FPGA、第二FPGA的时钟输入端相连接，所述第一FPGA与PCI桥芯片相连接，所述PCI桥芯片通过PCI总线与外部计算机相连接。
2.根据权利要求1所述的单板多通道宽带信号同步采集系统，其特征在于，还包括第一DDR3存储器、第二DDR3存储器，所述第一DDR3存储器与第一FPGA相连接，所述第二DDR3存储器与第二FPGA相连接。
3.根据权利要求1所述的单板多通道宽带信号同步采集系统，其特征在于，还包括EPROM存储器，所述第一FPGA通过EPROM存储器与PCI桥芯片相连接。
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Publications (1)
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