基于FPGA的数据采集板设计与实现

板作为雷达信号处理系统中的接收前端,必须面对越来越高的要求,为后续信号处理提供可靠的保证。将

随着先进雷达功能多样化、复杂化, 要求研制、装备周期越来越短, 有必要设计一种通用性强、功能强大的数据采集板, 以支持雷达技术发展的需要, 这无论是在硬件还是软件编程的实现方面, 都为其可通用性打下坚实的基础。在实现技术上, 近些年来, 一改以往传统的模拟处理方法, 多采用数字中频正交采样技术, 这种做法直接对模拟中频信号进行单路采样, 再以一定方法实现数字下变频, 得到所需的两路正交信号。由于两路信号是经数字处理得到的, 因此可以达到较高的精度,两路正交信号的幅度和相位一致性都较好。

文中所设计的系统正是基于上述几点应用而生的, 采用的核心器件是Analog Devices公司的A /D芯片和Altera 高端高密度、低功耗、低成本的FPGAStratix II, 设计了基于CPCI总线的数据采集板, 实现了单板8路信号的中频采样及数据的实时处理, 并在某雷达系统中进行了实际应用。

所要设计的系统可以同时接收8 路中频模拟信号, 并在FPGA中同时对8路数字信号进行下变频处理, 得到所需要的检波信号, 然后送往后端继续进行处理。实际硬件设计实现中, 系统大致可分为模拟和数字两部分, 模拟部分实现中频采样, 核心器件采用的是AD6645ASQ; 数字部分实现数字下变频(DDC) ,通过FPGA (EP2S60)来实现。

模拟部分选用美国Analog Devices公司的模数转换芯片AD6645ASQ, 它是一个完整的14 位集成ADC, 功耗115 W, 芯片结构采用的是串/并行编码相结合的方法, 兼顾速度与成本, 其主要特性在于:中频采样最高能到200MHz; 输入时钟和模拟信号都采用差分电平格式, 降低了干扰; 器件信噪比高; 而且其工作温度范围(环境) : – 40~ + 85C[ 7 ] , 能够满足一般雷达系统对环境温度要求 。数字部分选用的是Altera 公司采用112 V,90 nm, 9层金属走线、全铜SRAM工艺制造的中高端FGPA产品Stratix II系列的

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