隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,軟件無線電廣泛運用于衛(wèi)星、雷達、民用無線通信、遙感探測等領(lǐng)域,因此對軟件無線電系統(tǒng)中的中頻信號數(shù)字化的需求不斷擴大。此外,PXIe總線作為PCIe總線在儀器儀表領(lǐng)域的擴展,因其高速率、高效率和高可靠性廣泛運用于模塊化儀器中。因此針對中頻信號采集需求,本文研制了一款基于PXIe的中頻信號采集及處理模塊,完成對中頻信號的采集、處理、傳輸和存儲。本文首先根據(jù)中頻信號采集及處理模塊的功能和技術(shù)指標提出系統(tǒng)總體設(shè)計方案并對涉及到的相關(guān)理論進行介紹與分析。硬件設(shè)計方案中,中頻信號采集及處理模塊以Xilinx K7系列FPGA為主控芯片,使用ADC芯片AD9690和時鐘芯片AD9524完成中頻信號的采集,使用數(shù)字步進衰減器HMC540和運放LMH6554構(gòu)成信號調(diào)理電路實現(xiàn)信號調(diào)理,使用DDR3 SDRAM實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)緩存,使用PXIe接口將板卡與上位機連接實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。邏輯設(shè)計方案中,高速數(shù)據(jù)接收模塊使用JESD204B IP核接收ADC發(fā)送的采樣數(shù)據(jù),信號處理模塊完成對采樣數(shù)據(jù)的數(shù)字下變頻處理,高速數(shù)據(jù)緩存模塊使用MIG IP核完成DDR3 SDRAM... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

AD9690模擬輸入控制

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文24ADC輸出格式選擇輸出鏈路選擇和映射JESD204B鏈路控制轉(zhuǎn)換器輸入SYSREFSYNCINSERDOUT0SERDOUT1SERDOUT2SERDOUT3圖3-4JESD204B接口鏈路簡化框圖3.2信號調(diào)理電路設(shè)計中頻信號采集及處理模塊中信號調(diào)理電路主要將輸入的模擬中頻信號調(diào)理成符合ADC芯片輸入端要求，能被后端ADC采集電路采集的信號。信號調(diào)理電路的好壞將直接影響后端ADC采集到的信號的精確度和穩(wěn)定性并影響到最終的采樣數(shù)據(jù)的準確性，因此本課題需要設(shè)計一個具有高動態(tài)性能和高抗干擾性的信號調(diào)理電路。中頻信號采集及處理模塊技術(shù)指標要求輸入模擬中頻信號最大帶寬為1GHz，支持最高5Vpp的輸入電壓，同時選定的ADC芯片AD9690支持的最高輸入電壓為1.94Vpp且是差分輸入。因此在信號調(diào)理電路中需要使用衰減電路和單端轉(zhuǎn)差分電路，降低輸入模擬信號的幅度并將輸入的單端模擬中頻信號轉(zhuǎn)為差分信號以符合后端ADC對模擬輸入端的要求。圖3-5HMC540原理框圖

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文27使用TI公司的TINA-TI對圖3-6單端轉(zhuǎn)差分電路交流特性進行電路仿真，仿真結(jié)果如圖3-7所示�？梢钥吹皆撾娐�-3dB帶寬約為2.5GHz，滿足中頻信號采集及處理模塊信號調(diào)理電路的設(shè)計要求。圖3-7單端轉(zhuǎn)差分電路仿真結(jié)果3.3高速時鐘電路設(shè)計3.3.1高速時鐘芯片選型中頻信號采集及處理模塊中根據(jù)技術(shù)指標分析，高速時鐘模塊需要為ADC提供最高1GHz的采樣時鐘，同時還需要為JESD204B接口提供設(shè)備時鐘。另一方面中頻信號采集及處理模塊作為軟件無線電系統(tǒng)中的一部分，需要能夠接收外部輸入時鐘作為參考時鐘，同時輸出一路參考時鐘信號用于外部同步。中頻信號采集及處理模塊中時鐘信號的質(zhì)量將對整個系統(tǒng)有著舉足輕重的作用。一個低抖動和低相位噪聲的時鐘信號對中頻信號采集及處理模塊尤其重要，能決定系統(tǒng)信噪比、信納比等關(guān)鍵性指標[34]。因此在設(shè)計高速時鐘電路時必須要考慮時鐘抖動和相位噪聲帶來的影響。鑒頻鑒相器PFD電荷泵CP環(huán)路濾波器LFP壓控振蕩器VCO分頻器N時鐘輸出參考時鐘輸入圖3-8荷泵鎖相環(huán)原理框圖高速時鐘芯片內(nèi)部主要是通過電荷泵鎖相環(huán)（CPPLL）來輸出時鐘信號。

【參考文獻】：
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本文編號：3340683