PXIe中频数字化仪研制
发布时间：2021-05-17 18:51
无线通信技术的迅猛发展,推动了软件无线电技术在无线通信领域的广泛应用。由于现代集成电路发展水平有限,且使用高带宽、高采样率ADC器件对射频信号直接采样的成本过高,因此对中频数字化技术的要求不断增大。此外,目前市场上中频数字化仪需要结合配套的软硬件平台才能使用,存在一定的技术封锁,导致严重的可扩展性差和难以进行深层次开发的问题。针对以上问题,本文研制一种基于中频带通采样理论的中频数字化仪,从而实现对中频信号数字化,且满足中频数字化仪软硬件接口通用化和固件完全可重构化需求。本文首先对中频数字化仪中涉及的关键技术进行介绍和分析,根据中频数字化仪的功能需求确定了主要技术指标,完成了中频数字化仪的总体方案设计。对于中频数字化仪硬件设计,选用AD9690单通道ADC芯片和HMC7044高速时钟芯片实现中频信号的采样;设计双变压器结构单端转差分电路实现对中频信号的差分变换;采用两片512MB DDR3 SDRAM内存颗粒作为中频数字化仪的高速数据缓存;选用XDMA IP核配合FPGA内部集成的PCI Express端点硬核实现高速数据传输设计。在中频数字化仪固件逻辑设计中,高速数据接收模块完成对AD...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源和研究的目的及意义
1.2 国内外发展现状分析
1.2.1 无线通信技术国内外研究现状
1.2.2 中频数字化仪国内外研究现状
1.2.3 ADC接口技术国内外研究现状
1.3 主要研究内容及论文结构
第2章 总体方案设计
2.1 关键技术介绍与分析
2.1.1 带通采样定理
2.1.2 JESD204B接口
2.2 技术指标与需求分析
2.3 总体方案设计
2.3.1 系统总体方案
2.3.2 核心器件选型和介绍
2.4 本章小结
第3章 硬件电路设计
3.1 总体硬件电路设计方案
3.2 前端数据采样模块
3.2.1 ADC模拟前端电路设计
3.2.2 ADC高速采集电路设计
3.3 高速时钟模块
3.3.1 高速时钟芯片选型
3.3.2 高速时钟设计方案
3.4 FPGA主控模块
3.4.1 FPAG I/O引脚分配
3.4.2 FPAG配置
3.5 DDR3 SDRAM高速缓存模块
3.6 PXIe接口模块
3.7 系统电源模块
3.7.1 系统电源设计
3.7.2 ADC电源设计
3.8 本章小结
第4章 固件设计与仿真验证
4.1 总体固件逻辑设计方案
4.2 高速数据接收模块
4.2.1 高速数据接收配置逻辑
4.2.2 高速数据接收逻辑
4.3 高速数据缓存模块
4.3.1 DDR3控制时序
4.3.2 DDR3读写逻辑设计
4.4 高速数据传输模块
4.5 本章小结
第5章 功能测试与结果分析
5.1 中频数字化仪测试
5.1.1 测试平台搭建
5.1.2 硬件电路测试
5.2 系统功能测试
5.2.1 数据采集功能测试
5.2.2 DDR3 SDRAM读写功能测试
5.2.3 带通采样功能测试
5.3 系统性能测试
5.3.1 总谐波失真和无杂散动态范围测试
5.3.2 信噪比和信纳比测试
5.3.3 有效位数测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]软件无线电接收机ADC的应用机遇和挑战[J]. Ryan Liu. 今日电子. 2017(11)
[2]软件无线电技术在通信领域的应用探究[J]. 徐敏. 科教文汇(中旬刊). 2017(10)
[3]数字通信技术原理及其应用[J]. 李宇航. 通讯世界. 2017(19)
[4]基于SoC FPGA的中频数字接收机设计与实现[J]. 刘丹,龚晓峰. 计算机与数字工程. 2016(09)
[5]FFT方法在ADC有效位测试中的应用探讨[J]. 李海涛,阮林波,田耕,田晓霞,渠红光. 电测与仪表. 2013(10)
[6]高性能数字接收机FPGA设计与实现[J]. 张黎明. 电子测量与仪器学报. 2013(05)
[7]软件无线电技术在移动通信测试领域的应用[J]. 张鹏. 电子测量技术. 2013(03)
[8]软件无线电的研究现状综述[J]. 林婧,王宏,方炜,余钟源,刘元安. 计算机测量与控制. 2011(10)
[9]带通采样在数字多通道中频接收机中的应用[J]. 谭飞,姚远程,杨春,王江. 通信技术. 2010(04)
[10]宽带数字接收机的高效FPGA设计[J]. 王洪,吕幼新,汪学刚,刘磊. 电子科技大学学报. 2008(03)
硕士论文
[1]基于软件无线电的移动通信系统研究与设计[D]. 文延东.湖南大学 2016
[2]中频数字接收机的设计与实现[D]. 崔斌斌.哈尔滨工业大学 2007
[3]射频数字化接收机研究与实现[D]. 卢刚.电子科技大学 2005
本文编号：3192264
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题来源和研究的目的及意义
1.2 国内外发展现状分析
1.2.1 无线通信技术国内外研究现状
1.2.2 中频数字化仪国内外研究现状
1.2.3 ADC接口技术国内外研究现状
1.3 主要研究内容及论文结构
第2章 总体方案设计
2.1 关键技术介绍与分析
2.1.1 带通采样定理
2.1.2 JESD204B接口
2.2 技术指标与需求分析
2.3 总体方案设计
2.3.1 系统总体方案
2.3.2 核心器件选型和介绍
2.4 本章小结
第3章 硬件电路设计
3.1 总体硬件电路设计方案
3.2 前端数据采样模块
3.2.1 ADC模拟前端电路设计
3.2.2 ADC高速采集电路设计
3.3 高速时钟模块
3.3.1 高速时钟芯片选型
3.3.2 高速时钟设计方案
3.4 FPGA主控模块
3.4.1 FPAG I/O引脚分配
3.4.2 FPAG配置
3.5 DDR3 SDRAM高速缓存模块
3.6 PXIe接口模块
3.7 系统电源模块
3.7.1 系统电源设计
3.7.2 ADC电源设计
3.8 本章小结
第4章 固件设计与仿真验证
4.1 总体固件逻辑设计方案
4.2 高速数据接收模块
4.2.1 高速数据接收配置逻辑
4.2.2 高速数据接收逻辑
4.3 高速数据缓存模块
4.3.1 DDR3控制时序
4.3.2 DDR3读写逻辑设计
4.4 高速数据传输模块
4.5 本章小结
第5章 功能测试与结果分析
5.1 中频数字化仪测试
5.1.1 测试平台搭建
5.1.2 硬件电路测试
5.2 系统功能测试
5.2.1 数据采集功能测试
5.2.2 DDR3 SDRAM读写功能测试
5.2.3 带通采样功能测试
5.3 系统性能测试
5.3.1 总谐波失真和无杂散动态范围测试
5.3.2 信噪比和信纳比测试
5.3.3 有效位数测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]软件无线电接收机ADC的应用机遇和挑战[J]. Ryan Liu. 今日电子. 2017(11)
[2]软件无线电技术在通信领域的应用探究[J]. 徐敏. 科教文汇(中旬刊). 2017(10)
[3]数字通信技术原理及其应用[J]. 李宇航. 通讯世界. 2017(19)
[4]基于SoC FPGA的中频数字接收机设计与实现[J]. 刘丹,龚晓峰. 计算机与数字工程. 2016(09)
[5]FFT方法在ADC有效位测试中的应用探讨[J]. 李海涛,阮林波,田耕,田晓霞,渠红光. 电测与仪表. 2013(10)
[6]高性能数字接收机FPGA设计与实现[J]. 张黎明. 电子测量与仪器学报. 2013(05)
[7]软件无线电技术在移动通信测试领域的应用[J]. 张鹏. 电子测量技术. 2013(03)
[8]软件无线电的研究现状综述[J]. 林婧,王宏,方炜,余钟源,刘元安. 计算机测量与控制. 2011(10)
[9]带通采样在数字多通道中频接收机中的应用[J]. 谭飞,姚远程,杨春,王江. 通信技术. 2010(04)
[10]宽带数字接收机的高效FPGA设计[J]. 王洪,吕幼新,汪学刚,刘磊. 电子科技大学学报. 2008(03)
硕士论文
[1]基于软件无线电的移动通信系统研究与设计[D]. 文延东.湖南大学 2016
[2]中频数字接收机的设计与实现[D]. 崔斌斌.哈尔滨工业大学 2007
[3]射频数字化接收机研究与实现[D]. 卢刚.电子科技大学 2005
本文编号：3192264
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3192264.html
