基于带通采样的高速数据采集系统设计

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1、第8卷第3期信息与电子工程Vo1．8，No．32010年6月INFORMATIONANDELECTRONICENGINEERINGJun．，2010文章编号：1672-2892(2010)03-0313-05基于带通采样的高速数据采集系统设计和小冬，丁丽(电子科技大学电子工程学院，四川成都611731)摘要：高速数据采集系统是现代雷达信号处理不可缺少的重要组成部分。文章以宽带侦察接收机信号处理为应用背景，论述了一种基于带通采样的高速数据采集系统的设计方案。该方案以Xilinx公司Virtex-5系列FPGA为平台，

2、控制高速模数转换器ADC08D1000，完成数据采样、传输、存储、信号处理功能，并选取高速FIFO作为存储设备，解决数据率转换问题。该系统实现了软件、硬件设计，测试结果验证了方案的可行性。关键词：带通采样；数据采集；ADC08D1000芯片；现场可编程门阵列中图分类号：TN971.1文献标识码：ADesignofhigh-speeddataacquisitionsystembasedonband-passsamplingHEXiao-dong，DINGLi(SchoolofElectronicEngineering

3、，UESTC，ChengduSichuan611731，China)Abstract：High-speeddataacquisitionsystemisanimportantcomponentinmodernradarsignalprocessing.Adesignofhigh-speeddataacquisitionsystembasedonband-passsamplingwaspresentedandappliedtothesignalprocessingofwidebandreceiver.TheVirte

4、xSeriesFPGAwasusedasthemainplatformtocontrolthehigh-speedADC08D1000forcompletingdataacquisition,transmission，storageandsignalprocessing.High-speedFirstInputFirstOutput(FIFOs)wereselectedasthestoragedevicestoimplementdatarateconversion.Thesystemrealizedthesoftw

5、areandhardwaredesign，andtestresultsverifiedthefeasibilityofthesolution.Keywords：band-passsampling；dataacquisition；ADC08D1000；FPGA随着现代信息技术的快速发展，各种数据的采集与实时处理，已成为信息研究领域不可或缺的主要组成部分。在雷达信号侦察、遥感、地质勘探、无损检测、智能仪器及医学影像等领域，人们对数据采集系统的采样精度、采样率和处理速度等指标提出了更高的要求。传统的数据采集系统往往采用单

6、片机或数字信号处理器作为主控单元。基于单片机的数据采集系统由于单片机本身指令周期与速度的影响，其时钟频率较低，不能满足现代信号处理系统对数据采集的实时性与同步性要求。基于数字信号处理器DSP(DigitalSignalProcessor)的数据采集系统虽然处理速度快，但是DSP频繁的中断会降低系[1]统的效率。本文提出了一种以FPGA为核心控制器，FIFO为外部存储器，基于带通采样的高速数据采集系统。将ADC08D1000芯片输出的带通采样数据经过FPGA预处理后存入外部FIFO中，同时利用RS232接口与PC机通

7、信，方便数据的进一步分析与处理，最后给出了测试结果。1带通采样根据Nyquist采样定理，对于最高频率为f的低通信号，要求ADC(AnalogDigitalConverter)的采样频率maxf≥2f，才能防止采样后频谱的混叠。但是，要在射频端直接对带通信号进行低通采样，现有的ADC器件根smax本无法实现，而且后续的数字信号处理器也没法处理如此高的数据流。因此，根据带通信号自身的特点和规律，[2]利用带通采样定理，用较低的采样频率同样可以正确反映信号特性。收稿日期：2009-10-19；修回日期：2010-01-

8、06314信息与电子工程第8卷1.1带通采样定理频带为()−−f,,ff∪(f)的带通实信号，带宽Bff−。如果其采样速率f满足：HLLHHLsM⎢22fff⎥⎢⎥HLLfM∈=∪,,(1)s⎢⎥⎢⎥m=0⎣mm+1⎦⎣B⎦则用f进行等间隔采样，得到的信号采样值能准确地sX(f)确定原信号。式(1)中符号⎢⎥⎣⎦•表示对•向下取整。-+该带通采样定理适用的