多通道数据采集卡在信道化接收机中的应用

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1、多通道数据采集卡在信道化接收机中的应用第32卷第4期2006年4月电子工程师ELECTRONICENGINEERV01.32No.4Apr.2006王坤，袁乃昌（国防科技大学四院微波屮心，湖南省长沙市410073）摘要：现代电子战条件下，信道化接收机作为测频领域一种重要的接收机己经得到了广泛的应用。介绍一个用多片AD9203作为模数转换器、由FPGA（现场可编程门阵列）辅助控制的一个多通道数据采集卡，包括基本原理、结构组成、性能参数及其在信道化接收机中的应用，对其有效量化位数进行可靠分析，给出了该采集卡对噪声干扰信号的一些采样结果

2、。关键词：多通道数据采集卡；模数转换器；可编程逻辑器件；信道化接收机中图分类号：TN957.50引言A/D转换器选型为AD公司的AD9203,它具有以下特点：量化精度1Obit;最高采样率40MHz；输入动态范围0〜2V;功耗74mw（3V供电，40MHz采样率）。i1inX公司2005年推出的XC3S400现代战争中，敌对双方电子对抗的实质是电磁频谱领域的对抗，谁掌握了电磁频谱的主动权，谁就掌握了电子战的主动权，所以，对信号频谱测量的意义不容忽视。信道化结构是频率测量领域的一种重耍的接收机结构，在电子战领域中已经得到了广泛的应用

3、。4PQ208I,该芯片采用Xi1inx公司最成功的Virtex一IIFPGA架构，并采用90nm和300nm晶圆工艺生产，大大提高了性价比。内部时钟频率可达326MHz,可提供8064个逻辑单元，40万个系统f一j;支持多达17种单端接口标准和6种差分接口标准；高性能的内部存储器SelectRAM结构，每块存储器容量18kB,并且是完全的双口存储器结构；有专用的18bitX18各信道的模拟信号量化成数字信号是信道化接收机的重要环节。多通道数据采集卡的作用正是将模拟信号数字化，并对采样进行平滑，以提高信噪比。1多通道数据采集卡的结

4、构采集卡的输入信号为对数检波器输出的视频信bit乘法器模块和超前进位链(100k—aheadcarry)构成了高性能的算术处理功能；多达4个数字时钟管理器模块和号。视频信号首先经运放调整到A/D转换器的输入动态范围之内，A/D转换器将视频信号量化为10bit8个全局时钟多路复用缓冲器，构成了内部高性能和丰富的时钟资源，从而可提供灵活的系统时钟解决方案。片内的数字化阻抗匹配技术和可编程输出电流（2mA〜24的数字信号，每路数字信号经FPGA（现场可编程门阵列）平滑后输出，多路数字信号由总线结构合并成一路10hit的数字信号输出。mA

5、）,克服了因阻抗不匹配造成的系统不数据采集卡结构如图1所示。稳定性（信号完整性）问题。因为有FPGA的存在，使数据采集卡的功能非常—XC3S40-4PQ208I摹美——10A/DXC3S400—4PQ208I高10bit灵活多样，A/D的采样结果在FPGA中可进行多种信号处理，如对采样数裾进行傅里叶变换、求算术均值、测量脉冲参数等。bi'1bit11o10b1jb1j收稿日期：2005-07—18；修回日期：2005—11—22o一110一10A/D｝刮一10bit坚本文仅从数据采集的角度对该采集卡进行分析并给出一些实验结果。2冇

6、效量化位数分析bitF2刮xc3s400.4PQ2081F=气〜DE==爿AD9203的有效量化位数按下式计算：RsINAD—1.766.02图1数据采集卡结构式屮：R。。。。。为对正弦波采样后数字信号的信号与噪声加失真之比，单位为dB,可按图2所示方法获取R刚。。。.1万方数据?测控技术？电子工程师2006年4月14MH2。检波后输出视频信号。图2R。州。。值的获取方法数据采集卡的输入为1.4MHz的正弦波，将量化结果输入到逻辑分析仪中，在软件LABVIEW7.0中编制Fn’程序，通过对正弦信号采样的FFT得到信号频谱如图3所示

7、。m图5检波器输出的视频噪声11越孳k_L—o—.IoJ【。山1.J..LiJoJoLi.LLLj.L山。。k1T■1”[―qf1MI}■76)/6.0211W1111qm㈣硼It1—■H.lift_啊国r兀2345678910】】1213//MHz图31•4MHz正弦波信号16000点的HVU读取Rs。。。D为53,所以，N二（53—1.=8.5。即采集卡的有效量化位数为8.5位。3数据采集卡在信道化接收机中的应用信道化接收机结构如图4所示。图6采集卡对视频噪声量化并平滑后结果多通道数椐采集卡将各信道的视频信号量化成数字信号，并

8、在FPGA中平滑后将结果提供给CPU（中CPU央处理器）。图5、图6给出了采集卡对检波器输出的视频噪声信号量化并平滑后的结果。参考文献图4信道化接收机结构［1］越国庆.雷达对抗原理［M］.西安：西安电子科技大学出版社，1999,［2］胡来招.雷达侦