多通道高速信号采集与传输技术的研究与应用

发布时间：2017-04-08 21:36

  本文关键词：多通道高速信号采集与传输技术的研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电子测量、雷达等领域对数据采集、传输速率要求的提高以及高速信号处理技术的快速发展，Gsps级多通道ADC板卡的设计与应用显得尤为重要。本论文即针对实际应用，基于采样理论，设计了一套多通道超高速信号采集、存储与传输系统，并完成了系统的调试与性能测试，证实其稳定可靠，可满足多种应用环境下对高速信号采集与传输的需求。 本文首先回顾了采样理论，包括低通采样理论和带通采样理论，同时重点研究了ADC的性能指标、性能指标的测试方法以及高速ADC的校准。其次，本文从数字T/R组件智能测试系统对高速采集、传输设备的要求出发，提出了一种基于Xilinx Virtex-6系列FPGA的多通道高速信号采集、存储与传输的系统架构。这种架构可以有效地利用FPGA的可编程性和灵活性，并且能够实现多通道高速信号的同步采集，满足大容量数据存储和高速传输的要求。该系统架构可分为多通道高速采集系统和数据存储传输系统两部分。其中，多通道高速采集系统的设计包括高速同步低抖动时钟分发设计、高速ADC的前后端电路设计以及高速ADC多通道采样的同步设计。针对数据存储与传输系统，设计了DDR3大容量存储模块、光纤传输模块和PCI Express总线传输模块。 最后，完成了基于FPGA的多通道高速信号采集、存储与传输系统的板卡的硬件设计，对多通道高速ADC采集模块、DDR3存储模块、光纤传输模块、PCI Express模块进行了功能测试，并对测试结果进行了理论分析。同时，简单介绍了TR组件智能测试系统，，及本设计在其中的应用。
【关键词】：多通道数据采集 FPGA DDR3 光纤传输 PCI Express
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7;TN791
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 国内外研究现状9-11
• 1.2 课题研究背景及意义11-12
• 1.3 本文的主要工作和章节安排12-14
• 第2章 高速 ADC 的基本理论研究14-25
• 2.1 信号采样理论14-15
• 2.1.1 低通采样定理14-15
• 2.1.2 带通采样定理15
• 2.2 高速 ADC 的基本理论15-25
• 2.2.1 ADC 的性能指标及测试方法15-20
• 2.2.2 高速 ADC 的校准20-25
• 第3章 多通道高速采集系统的设计25-43
• 3.1 高速时钟电路26-33
• 3.1.1 高速时钟电路关键技术26-30
• 3.1.2 ADC 采样时钟设计30-33
• 3.2 高速 ADC 电路33-43
• 3.2.1 高速 ADC 芯片的选取33-34
• 3.2.2 ADC 芯片 ADC12D160034-37
• 3.2.3 模拟前端电路设计37-38
• 3.2.4 多通道同步设计关键技术38-40
• 3.2.5 ADC 数字端高速传输40-42
• 3.2.6 ADC12D1600 的供电设计42-43
• 第4章 存储和传输系统的设计43-58
• 4.1 大容量高速数据缓存的设计与实现43-48
• 4.1.1 DDR3 存储技术简介43-45
• 4.1.2 DDR3 数据存储模块的设计45-48
• 4.2 光纤传输模块48-51
• 4.2.1 光纤通信48-49
• 4.2.2 基于 FPGA 的光纤传输模块的设计49-51
• 4.3 PCI Express 总线传输51-55
• 4.3.1 计算机总线接口51-52
• 4.3.2 PCI Express 模块设计52-55
• 4.4 FPGA 控制逻辑总体设计55-58
• 第5章 系统性能测试及应用58-67
• 5.1 硬件电路测试58
• 5.2 高速 ADC 的动态性能测试58-61
• 5.3 DDR3 存取数据性能测试61-62
• 5.4 光纤传输性能测试62-63
• 5.5 PCI Express 总线传输性能测试63-65
• 5.6 系统应用65-67
• 总结和展望67-68
• 参考文献68-71
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单71-72
• 致谢72

【参考文献】

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本文编号：293765