CN217157186U - 一种便携式数据通用采集板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种便携式数据通用采集板，它包括前端变频模块、中频采集模块、信号处理主板和数字阵列固态硬盘；所述前端变频模块连接多个数据采集通道，经过变频处理后与所述中频采集模块的输入端连接；所述中频采集模块的时钟信号输入端连接外部参考时钟，并通过PCIe总线与所述信号处理主板连接；所述信号处理主板与所述前端变频模块和数字阵列固态硬盘相互连接。本实用新型ADC的信噪比及动态范围高，数字端能最大限度保证模拟信号性能，单通道采集的最大数据率为2GB/s，能够实现数据的实时传输和存储，使用硬盘阵列即可完成数据的实时存储和读取，整机设备便携性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种便携式数据通用采集板。
背景技术
现有的数据采集板都是信号采集、CPU处理以及大容量高速存储相分离的多个模块采用背板形式互联起来实现与本模块相同的功能，体积大，重量较重，不能用于单人便携式应用场景。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种便携式数据通用采集板，接近了现有技术存在的不足。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种便携式数据通用采集板，它包括前端变频模块、中频采集模块、信号处理主板和数字阵列固态硬盘；所述前端变频模块连接多个数据采集通道，经过变频处理后与所述中频采集模块的输入端连接；所述中频采集模块的时钟信号输入端连接外部参考时钟，并通过PCIe总线与所述信号处理主板连接；所述信号处理主板与所述前端变频模块和数字阵列固态硬盘相互连接。
所述中频采集模块双通道的ADC芯片、FMC高速连接器、时钟芯片、SPI切换器和外部参考时钟；所述前端变频模块的输出端与所述ADC芯片的输入端连接，所述内部参考时钟和外部参考时钟的输出端与所述SPI切换器的输入端连接，SPI切换器的输出端与所述时钟芯片的输入端连接；所述时钟芯片的时钟信号输出端与所述ADC芯片的时钟信号输入端连接；所述时钟芯片和ADC芯片与所述FMC高速连接器相互连接；所述FMC高速连接器通过PCIe总线与所述信号处理主板连接。
所述信号处理主板包括FPGA芯片，所述FPGA芯片与所述FMC高速连接器连接；FPGA芯片通过PCIe总线与PCIe接口板卡连接；通过PCIe接口板卡接入直流12V电源给前端变频模块、中频采集模块和信号处理主板供电；所述FPGA芯片通过一隔离器与GPIO接口连接，通过一驱动器与RS232接口连接。
所述前端变频模块模拟下变频单元、混频单元和滤波单元；所述模拟下变频单元的输出端与所述混频单元的输入端连接，所述混频单元的输出端与所述滤波单元的输入端连接，所述滤波单元的输出端与所述中频采集模块的输入端连接；所述信号处理主板通过RS232串口与所述模拟下变频模块连接实现MGC控制。
本实用新型具有以下优点：一种便携式数据通用采集板，ADC的信噪比及动态范围高，数字端能最大限度保证模拟信号性能，单通道采集的最大数据率为2GB/s，能够实现数据的实时传输和存储，使用硬盘阵列即可完成数据的实时存储和读取，整机设备便携性好。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为中频采集模块的结构示意图；
图3为信号处理主板的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。
如图1所示，一种便携式数据通用采集板，针对L、S和Ku波段进行采集和处理以及存储；它包括前端变频模块、中频采集模块、信号处理主板和数字阵列固态硬盘；所述前端变频模块连接多个数据采集通道，经过变频处理后与所述中频采集模块的输入端连接；所述中频采集模块的时钟信号输入端连接外部参考时钟，并通过PCIe总线与所述信号处理主板连接；所述信号处理主板与所述前端变频模块和数字阵列固态硬盘相互连接。
进一步地，前端变频模块模拟下变频单元、混频单元和滤波单元；所述模拟下变频单元的输出端与所述混频单元的输入端连接，所述混频单元的输出端与所述滤波单元的输入端连接，所述滤波单元的输出端与所述中频采集模块的输入端连接；所述信号处理主板通过RS232 串口与所述模拟下变频模块连接实现MGC控制。
由于输入信号为10M～18GHz，信号带宽为400MHz，通常采用的采样率为1000MHz，中频为720MHz，模拟下变频经过混频和滤波将上下行信号下变频为720MHz中频，送入采集处理板。下变频模块具有MGC(手动增益控制)功能，通过采集处理模块与下变频模块互连得RS232串口实现MGC控制。
进一步地，如图2所示，中频采集模块双通道的ADC芯片、FMC高速连接器、时钟芯片、SPI切换器和外部参考时钟；所述前端变频模块的输出端与所述ADC芯片的输入端连接，所述内部参考时钟和外部参考时钟的输出端与所述SPI切换器的输入端连接，SPI切换器的输出端与所述时钟芯片的输入端连接；所述时钟芯片的时钟信号输出端与所述ADC芯片的时钟信号输入端连接；所述时钟芯片和ADC芯片与所述FMC高速连接器相互连接；所述FMC高速连接器通过PCIe总线与所述信号处理主板连接。
为在数字端尽量还原雷达信号，输入信号带宽最大为400MHz，根据带通采样定理，采样率必须大于800MHz，考虑到前段抗混叠滤波器组的设计，初步确定信号采样率为1000MHz，信号中频为720MHz；采用16bit分辨率型号为ADS54J60的ADC的进行模拟信号采集。
FMC高速连接器的时钟支持外部参考时钟和内部参考时钟两种工作模式，可通过软件切换；采样时钟通过板载的锁相环提供，锁相环的参考时钟支持内部时钟和外部时钟可切换，同时还提供一路外部触发输入信号用于用户控制采样。
如图3所示，信号处理主板包括FPGA芯片，所述FPGA芯片与所述FMC高速连接器连接；FPGA芯片通过PCIe总线与PCIe接口板卡连接；通过PCIe接口板卡接入直流12V电源给前端变频模块、中频采集模块和信号处理主板供电；所述FPGA芯片通过一隔离器与 GPIO接口连接，通过一驱动器与RS232接口连接。
信号处理主板完成信号处理和高速上传，计算机通过PCI-e接口实现各种控制功能，比如DDC通道带宽和中心频率控制重配置等等；PCIE-FV702是一款PCIe架构通用处理卡，板载一颗XC7VX485T-FFG1157，pin_to_pin兼容XC7VX690T-FFG1157，支持PCIeX8、64bitDDR3最大容量8GByte，软件支持windows，Linux，VxWorks驱动；本实用新型将DDR3 的接口做成了通用的FIFO接口，极大简化了客户二次开发对DDR3的操作和应用。板上扩展一个支持HPC的标准FMC接口，接口连接80组LVDS总线控制信号，可以扣接基于LVDS 的FMC功能子卡；还连接8组serdes高速串行口，可以连接光纤，RapidIO，JESD204B等高速串行功能子卡。在此通用PCIe处理卡基础上把XC7VX690T-FFG1157封装的FPGA更换为XC7VX690T-FFG1927或XCKU085-FFVG1517，扩展一个标准FMC+接口，即可扣接现有的ADC子卡。
本实用新型中数字阵列固态硬盘(SSD)采用PCIe转NVMe阵列卡，选用Highpoint火箭SSD7101A-1 M.2NVMe SSD PCIe 3.0x16 RAID阵列卡。该阵列卡使用4个m.2接口Nvme 协议的8TB容量的电子盘，一般来说单个8TB容量的电子盘连续写入速度在1GB/s～2GB/s 之间，使用4个盘用RAID0阵列起来后，写入效率会下降，一般在50％到70％之间，4个盘阵列起来后连续写入速度在2GB/s～4GB/s之间，容量为32TB，满足存储速度和容量要求。
本实用新型主要应用于通讯侦测，其中数据采集卡将信号处理部分和数据采集部分分成两部分设计，数据采集部分以标准FMC架构设计实现，信号处理部分以PCI-e标准插卡式设计，如此设计既能够满足通用性应用场景，还可以根据不同的采集要求或者处理能力要求灵活调整采集与处理模块的硬件搭配；将多通道高速信号采集，CPU信号处理和大容量高速存储等模块高度集成为一个系统模块，整体体积小，重量轻，指标高，非常适用于便携式应用场景。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种便携式数据通用采集板，其特征在于：它包括前端变频模块、中频采集模块、信号处理主板和数字阵列固态硬盘；所述前端变频模块连接多个数据采集通道，经过变频处理后与所述中频采集模块的输入端连接；所述中频采集模块的时钟信号输入端连接外部参考时钟，并通过PCIe总线与所述信号处理主板连接；所述信号处理主板与所述前端变频模块和数字阵列固态硬盘相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种便携式数据通用采集板，其特征在于：所述中频采集模块双通道的ADC芯片、FMC高速连接器、时钟芯片、SPI切换器和外部参考时钟；所述前端变频模块的输出端与所述ADC芯片的输入端连接，内部参考时钟和外部参考时钟的输出端与所述SPI切换器的输入端连接，SPI切换器的输出端与所述时钟芯片的输入端连接；所述时钟芯片的时钟信号输出端与所述ADC芯片的时钟信号输入端连接；所述时钟芯片和ADC芯片与所述FMC高速连接器相互连接；所述FMC高速连接器通过PCIe总线与所述信号处理主板连接。
3.根据权利要求2所述的一种便携式数据通用采集板，其特征在于：所述信号处理主板包括FPGA芯片，所述FPGA芯片与所述FMC高速连接器连接；FPGA芯片通过PCIe总线与PCIe接口板卡连接；通过PCIe接口板卡接入直流12V电源给前端变频模块、中频采集模块和信号处理主板供电；所述FPGA芯片通过一隔离器与GPIO接口连接，通过一驱动器与RS232接口连接。
4.根据权利要求1所述的一种便携式数据通用采集板，其特征在于：所述前端变频模块模拟下变频单元、混频单元和滤波单元；所述模拟下变频单元的输出端与所述混频单元的输入端连接，所述混频单元的输出端与所述滤波单元的输入端连接，所述滤波单元的输出端与所述中频采集模块的输入端连接；所述信号处理主板通过RS232串口与所述模拟下变频模块连接实现MGC控制。
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Publications (1)
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| CN202220945804.9U Active CN217157186U (zh) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 一种便携式数据通用采集板 |
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2022
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