基于FPGA的光电转换式高速长距离可靠传输技术的研究与实现

发布时间：2020-08-07 10:17

【摘要】：测控设备间的远距离高速数据获取对信号的可靠传输提出了严峻考验。硬件方面,高速信号由板级传输到设备间传输会存在反射、地弹噪声、串扰、传输线损耗、EMI噪声等诸多信号完整性问题。要解决以上硬件问题,PCB良好的布线绘制、硬件电路的合理搭建以及传输介质的优良选型等各个方面都需要充分关注。嵌入式软件方面,高速数据长距离传输引起信号的丢数与误码问题也刻不容缓,需要通过在编码方式以及纠错机制方面逐一考虑。基于以上高速信号长距离传输存在的多方面问题,本文在介绍了长距离传输的国内外研究现状后,首先,根据系统功能要求与技术指标,搭建了地面由数据源、数据传输介质、数据接收装置、数据处理装置的闭环测试系统;其次,以高速长距离传输中高速信号为研究对象,针对其在硬件、软件方面存在的诸多信号完整性问题分别提出了抑制或优化方案并在续文中加以实现。再次,重点对嵌入式逻辑中涉及到的长距离传输编码与自动重传机制两项关键技术作出了详细的设计与说明。最后,结合前文提到的闭环测试系统,分别对高速长距离传输中的硬件传输衰减、信号接收终端的均衡能力以及传输链路误码率三个主要技术点进行全面的分析与测试,证明本次对于高速长距离传输技术的研究的真实性与可靠性。通过对传输系统的分析与大量测试证明,该带有通用型光电转换设备的混合链路能够胜任240Mbps速率下在94米屏蔽双绞电缆、10k米光缆中实现可靠传输,满足设计功能要求与技术指标。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN791;TN911.7
【图文】：

差分信号,传输速率,时钟

图 3.1 240Mbps 差分信号传输速率的时钟解抓取图过以上分析可确定，本次传输设计已经属于高速信号，因此在传输链路设要认真考分析其影响高速传输不利因素并加以抑制，为完成高可靠性的传理有据的设计保障。MI 噪声的分析与差分传输方式的确定高速硬件电路设计中，元器件与其周围电子元件或与传输线之间产生的主常是电磁干扰（EMI），而芯片的电磁忍受是指其能够承受电磁干扰的能力扰普遍存在，其向外传递主要有两种方式：一种形式是通过导线以电流的；另一种形式是在空气或其他介质向外发射电磁辐射。速信号在传输过程中的完整性问题大多是由电磁辐射引起的。但是在实际采用差分信号传输的高速电路所辐射的电磁辐射对比低速电路相对更少，相位相反的差分信号，传输过程中产生的电磁场得到相互抵消。因此对外

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研究差分信号在高速传输中的硬件设计以整性分析与设计是基于 PCB 印制板上的芯片才能实现正常接收设备约有 4 块 PCB 电路板。因此，良理的绘制的重要性可谓是首当其冲[26]。抑制措施理想性的加工工艺，高速数据传输路径中生电感。电容两端快速变换的信号相当不，即电容为放电过程。此时，地弹噪声的电感，电感会对放电的电容进行分压，从“地”[27]。地弹产生的示意图如图 3.2 所

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中北大学学位论文示意图如下图 3.3 所示。由图 3.3 可以看出，PCB 在设计阶段，采取距离串化芯片输出所在信号层最近的一层设为 GND 层，并且与其共地的 GND 铺设完全包裹住整个芯片下方；另外，在芯片的每个供电引脚就近打过孔接退耦电容，力求在发送端将地弹噪声降噪到最小。

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