多通道高速信号采集与传输技术的研究与应用.pdf

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1、多通道高速信号采集与传输技术的研究与应用胡东方2015年1月中图分类号：TN79UDC分类号：540多通道高速信号采集与传输技术的研究与应用作者姓名胡东方学院名称信息与电子学院指导教师孙磊答辩委员会主席李鸿屺申请学位级别工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月21日Researchandapplicationofmulti-channelhigh-speedsignalacquisitionandtransmissiontechnologyCandidateName：DongfangHu

2、SchoolorDepartment:InformationandElectronicsFacultyMentor:LeiSunChair,ThesisCommittee:HongqiLiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：InformationandCommunicationDegreeby:BeijingInstituteofTechnologythTheDateofDefence:January21,2015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

3、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，也不包含为获得北京理工大学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并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着电子测量、雷达等领域对数据采集、传输速率要求的提高以及高速信号处理技术的快速发展，Gsps级多通道ADC板卡的设计与应用显得尤为重要。本论文即针对实际应用，基于采样理论，设计了一套多通道超高速信号采集、存

4、储与传输系统，并完成了系统的调试与性能测试，证实其稳定可靠，可满足多种应用环境下对高速信号采集与传输的需求。本文首先回顾了采样理论，包括低通采样理论和带通采样理论，同时重点研究了ADC的性能指标、性能指标的测试方法以及高速ADC的校准。其次，本文从数字T/R组件智能测试系统对高速采集、传输设备的要求出发，提出了一种基于XilinxVirtex-6系列FPGA的多通道高速信号采集、存储与传输的系统架构。这种架构可以有效地利用FPGA的可编程性和灵活性，并且能够实现多通道高速信号的同步采集，满足大容量数据存储和高速传输的要求。该系

5、统架构可分为多通道高速采集系统和数据存储传输系统两部分。其中，多通道高速采集系统的设计包括高速同步低抖动时钟分发设计、高速ADC的前后端电路设计以及高速ADC多通道采样的同步设计。针对数据存储与传输系统，设计了DDR3大容量存储模块、光纤传输模块和PCIExpress总线传输模块。最后，完成了基于FPGA的多通道高速信号采集、存储与传输系统的板卡的硬件设计，对多通道高速ADC采集模块、DDR3存储模块、光纤传输模块、PCIExpress模块进行了功能测试，并对测试结果进行了理论分析。同时，简单介绍了TR组件智能测试系统，及本设

6、计在其中的应用。关键词：多通道数据采集；FPGA；DDR3；光纤传输；PCIExpressI北京理工大学硕士学位论文AbstractAsthesignalacquisitionrateofelectronicmeasurementandradartechnologyincreaseandhigh-speedsignalprocessingdevelopsrapidly,thedesignandapplicationofGspslevelmulti-channelanalogtodigitalconverter(ADC)boar

7、dsareextremelyimportant.Inthispaper,amulti-channelhigh-speedsystemforsignalacquisition,storageandtransmissionisdesignedbasedonsamplingtheorem.Thesystemisstableandreliabletomeettherequirementsofvariousapplicationsforhigh-speedsignaltransmission.Firstly,thispaperrevie

8、wsthesamplingtheorem,includinglow-passandband-passsamplingtheorem,anddiscussestheperformance,testmethodsandcalibrationofhigh-speedADCs.Sec