組合式GHz帶寬無(wú)線電科學(xué)接收機(jī)設(shè)計(jì).pdf

1、近幾年由于我國(guó)在深空探測(cè)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，發(fā)射到太空的航天器也越來(lái)越多，因此我國(guó)需要建設(shè)自己的深空探測(cè)網(wǎng)絡(luò)為太空的航天器提供導(dǎo)航定位服務(wù)以及天文觀測(cè)。目前世界各國(guó)在天文觀測(cè)領(lǐng)域發(fā)展迅速，多通道RSR(RadioScienceReceiver)是天文觀測(cè)中的關(guān)鍵性設(shè)備，在搜尋地外文明、探索未知星體方面發(fā)揮了重要作用。
　　本文的目標(biāo)是組合式GHz帶寬無(wú)線電科學(xué)接收機(jī)的硬件設(shè)計(jì)。主要完成了以下內(nèi)容。第一是針對(duì)深空探測(cè)領(lǐng)域的要求，結(jié)合現(xiàn)今

2、市場(chǎng)的發(fā)展，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。第二是系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，在參考了國(guó)內(nèi)外RSR接收機(jī)的設(shè)計(jì)方案后，提出了模塊化的設(shè)計(jì)方案。按照不同功能將整個(gè)RSR系統(tǒng)劃分為三個(gè)模塊:模數(shù)轉(zhuǎn)換平臺(tái)、通用數(shù)字處理平臺(tái)和ARM控制平臺(tái)，通過(guò)不同的模塊靈活配置組合滿足各種應(yīng)用場(chǎng)合的需要。模數(shù)轉(zhuǎn)換平臺(tái)對(duì)致冷放大器的信號(hào)進(jìn)行采樣，選用E2V公司的多通道高采樣率ADC(AnalogtoDigitalConverter)作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它共有三種工作模式:4通道×1.25G

3、sps、雙通道×2.5Gsps、單通道×5Gsps，滿足各種不同應(yīng)用場(chǎng)合的需求。在模數(shù)轉(zhuǎn)換平臺(tái)中還包含低抖動(dòng)高穩(wěn)定時(shí)鐘，選用ANALOGDEVICES公司寬輸出頻率、高穩(wěn)定度、低抖動(dòng)的時(shí)鐘芯片為ADC和FPGA提供工作時(shí)鐘。高速ADC采樣數(shù)據(jù)通過(guò)高速連接器輸出至第二個(gè)模塊---通用數(shù)字處理平臺(tái)，該平臺(tái)選用XilinxVirtex-6系列的FPGA作為數(shù)字信號(hào)處理器，完成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)處理，通過(guò)高速數(shù)據(jù)接口或者網(wǎng)絡(luò)的形式傳輸至主機(jī)或者其它

4、電路板塊。通用數(shù)字處理平臺(tái)還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是其通用性，可以疊加多塊數(shù)字處理板，以完成復(fù)雜的數(shù)字處理功能。第三個(gè)平臺(tái)是ARM控制平臺(tái)，選用ARM11作為系統(tǒng)控制器，完成對(duì)ADC、FPGA以及時(shí)鐘信號(hào)的控制。三個(gè)平臺(tái)之間，采用高速連接器進(jìn)行連接，這種組合式的模塊化設(shè)計(jì)方案具備很好的靈活性和擴(kuò)展性。論文完成了整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)、各個(gè)模塊原理圖設(shè)計(jì)和12層高速PCB設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中充分考慮了信號(hào)完整性、電源完整性和高速信號(hào)匹配等因素。完成對(duì)主要模塊