PXI-E總線(xiàn)專(zhuān)用高速信號(hào)采集模塊研制.pdf

1、在某些雷達(dá)對(duì)抗試驗(yàn)中，為了精確地評(píng)估試驗(yàn)效果，需要設(shè)計(jì)高速采集系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)、同步脈沖等進(jìn)行采集，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)提供大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)能力，以便于用戶(hù)事后對(duì)雷達(dá)對(duì)抗試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本文的目的是研制PXI-E總線(xiàn)專(zhuān)用高速信號(hào)采集模塊，該模塊可以為雷達(dá)對(duì)抗試驗(yàn)后續(xù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理提供數(shù)據(jù)來(lái)源，進(jìn)而對(duì)提高雷達(dá)對(duì)抗試驗(yàn)中試驗(yàn)效果分析水平有重要的意義。
　　硬件設(shè)計(jì)上，以FPGA作為核心處理器，采用TI公司的ADS5407作為

2、核心芯片，實(shí)現(xiàn)了對(duì)2路雷達(dá)回波信號(hào)的采集，其采樣率最高能達(dá)到每通道500MSa/s。以AD采樣時(shí)鐘同時(shí)對(duì)2路模擬信號(hào)和6路脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)模擬信號(hào)和脈沖信號(hào)的同步采集。采用前端調(diào)理電路分別對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)理以滿(mǎn)足 AD輸入的需求和對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)理以被后端數(shù)字電路正確識(shí)別，同時(shí)將2路外觸發(fā)信號(hào)與脈沖信號(hào)同時(shí)進(jìn)行了調(diào)理。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)靈活多樣的捕捉，利用FPGA實(shí)現(xiàn)了外觸發(fā)、內(nèi)觸發(fā)和軟觸發(fā)的選擇與使用。利用FPGA邏輯與DDR3

3、 SDRAM共同實(shí)現(xiàn)了“示波器”模式和連續(xù)采集模式兩種不同的工作模式。其中“示波器”模式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在FPGA內(nèi)部的雙端口 RAM中，而連續(xù)采集模式可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至外部DDR3 SDRAM中，板上緩存為1GBytes。采用帶有PCI Express硬核的FPGA實(shí)現(xiàn)了PCI Express接口技術(shù)，同時(shí)利用FPGA內(nèi)部的DMA硬核實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的DMA傳輸。
　　軟件設(shè)計(jì)上，采用NI-VISA與CVI共同開(kāi)發(fā)了PXI-E總線(xiàn)專(zhuān)用高速信號(hào)采

4、集模塊的驅(qū)動(dòng)程序。在LabWindows/CVI軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)該模塊的功能軟件，提供了“示波器”功能軟件，用于在雷達(dá)系統(tǒng)調(diào)試階段對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析與頻域分析；還提供了連續(xù)采集功能軟件用于將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到高速存儲(chǔ)系統(tǒng)中，同時(shí)提供了波門(mén)壓縮技術(shù)以節(jié)省存儲(chǔ)空間。
　　最后，對(duì) PXI-E總線(xiàn)專(zhuān)用高速信號(hào)采集模塊進(jìn)行了測(cè)試與驗(yàn)證。文中分別對(duì)模擬通道的輸入阻抗、采集精度、采樣速度和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了測(cè)試，同時(shí)對(duì)脈沖通道的邏輯電平進(jìn)行了