基于FPGA的行波管自动实验系统高精度数据采集技术研究

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1、中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文基于FPGA的行波管自动实验系统高精度数据采集技术研究2013年6月ResearchofHighPrecisionDataAcquisitionTechnologyofTravelingWaveTubeAutomaticTestSystemBasedonFPGAByZhangZengboADissertation／ThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentofth

2、erequirementForthedegreeofMasterofElectronicandCommunicationInstituteofElectronics，ChineseAcademyofSciencesJune，2013研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明

3、并表示了谢意。特此申明。签名：专长瑚披日期：如J弓、6、弓关于学位论文使用权的说明本人完全了解中国科学院电子学研究所有关保留、使用学位论文的规定，其中包括：①电子所有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②电子所可以采用影印、缩印或其他复制手段复制并保存学位论文；③电子所可允许学位论文被查阅或借阅；④电子所可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤电子所可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：方长增液日期：20j3．石．乡导师签名：有心醐一曩六3摘要TWT(TravelingWaveTube，行波管)是雷达发射机中的关键

4、部件之一。行波管品质的优劣将直接影响雷达的性能。行波管的工作环境复杂，生产实验测试过程中，需要监控的参数较多，采用传统的测量方法测试效率低、精度差，且难以完成自动测试。目前的实验和测控系统大多数是基于PC机专用系统，对于批量生产测试来说，系统复杂、稳定性差、成本较高。高端的电子测试仪器技术发展很快，行波管自动实验系统发展相对滞后，因此研究稳定的、通用的、高精度的行波管自动测试系统具有重要的现实意义。本论文在研究行波管自动测试系统方面的具体工作：1、提出了一种高精度、稳定的、精简通用的行波管自动测试系统方案。方案中包括了基于FPGA(现场可编程逻辑阵列)的高精度数据采集

5、部分、ARM嵌入式系统部分、微波仪器部分、客户端应用程序部分和TWT／TWTA部分五个部分。本文着重研究了系统方案中基于FPGA的高精度数据采集部分，并搭建了基于PC端LabView的Modbu／OPC(OLEforProcessControl，面向过程控制的对象链接和嵌入)服务器验证系统方案的可行性。2、设计了基于FPGA的行波管高精度数据采集部分的硬件部分。设计了高压信号采集电路、FPGA最小系统电路和RS232物理层接口，设计了模拟数字混合电路的多层电路板，并进行了硬件电路的焊接和调试。3、设计了基于FPGA的行波管高精度数据采集部分的软件部分。设计了数字信号的

6、FPGA解码、CRC一16并行校验、浮点数运算、应用层Modbus协议的实现币1RS232通信接口的物理层协议。4、本文最后还研究了嵌入式设备与微波信号仪器通信方面的技术，阐述了LXI(LAN．basedeXtensionsforInstrumentation，局域网的仪器扩展)仪器总线的关键技术，分析了基于VXI一11(VMEbusExtensionsforInstrumentation)协议的仪器自动发现过程进行，提出了一种嵌入式LXI仪器总线通信的方案。本论文提出的方案集成了众多的前沿技术，综合考虑到了成本、安全、实验测试精度等因素，实际测试结果表明，此系统与传

7、统方案相比，具有采集精度高，基于FPGA的行波管自动实验系统高精度数据采集技术研究抗病毒，高稳定性，较为通用的优点，能够满足工业生产的需要。关键词：行波管，可编程逻辑阵列，Modbus，OPC，局域网仪器扩展AbstractTravelingWaveTube(TWT)isakeycomponentofradar,anditsqualiwaffectradar’Sperformancedirectly．WhentesttheT嘲manyparametersneededtobewatchandcontr01．AsTWT’Sworkingenvironme