基于UWB接收的超高速数据采集系统的实现

摘要

超宽带(uWB)通信具有数据速率高、功率谱密度低、定位精度高以及抗多径能力强等优点。超宽带技术已成为短距离无线通信领域研究与开发的热点。 本课题根据超宽带信号处理及实现目标识别的需要，通过多片高速ADC时间交叉采样的方式，设计并实现了一套超宽带脉冲信号采集系统。 本文首先介绍了UWB基本原理和影响高速ADC信噪比的几点因素，之后根据系统要求和高速ADC的自身特点，详细叙述了整套系统完整的设计过程。包括方案比较，关键芯片的选择，硬件电路的设计，FPGA软件部分的设计以及最后PCB的设计。 在介绍PCB设计的同时，理论分析了高速电路的特点以及由此带来的问题，给出了高速数据采集系统PCB板的设计思路、模型建立与仿真在解决信号完整性、EMC、EMI问题上的应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.3课题研究内容

1.4论文结构

第二章UWB通信系统基础

2.1 UWB通信的理论基础

2.2 UWB信号模型

2.2.1 TH-UWB

2.2.2 DS-UWB

2.3 UWB通信的特点

2.4本章小结

第三章基于UWB接收的高速数据采集的系统设计

3.1影响ADC信噪比的因素

3.1.1 ADC位数与量化电平

3.1.2ADC的信噪比与有效位

3.2系统方案设计

3.2.1项目对系统的主要功能和技术指标要求

3.2.2高速数据采集系统方案的选择

3.2.3系统主要芯片的选择

3.3方案的整体设计

3.4本章小节

第四章系统的硬件部分设计

4.1 ADC部分的电路设计

4.2时钟分配电路的设计

4.3时钟转换电路的设计

4.4本章小节

第五章系统软件部分的设计

5.1 FPGA的开发环境及其流程

5.2 AD9510控制部分的软件实现

5.3采集数据的时序控制

5.4数据的缓存及恢复

5.5本章小结

第六章PCB的设计

6.1高速电路的特点

6.1.1传输线效应

6.1.2互容和互感效应

6.1.3信号完整性问题

6.1.4电磁干扰和电磁兼容

6.2电源系统的设计

6.3传输线参数确定

6.4信号完整性问题的解决和仿真

6.4.1基于信号完整性分析的PCB设计方法

6.4.2信号完整性分析的仿真工具

6.4.3信号完整性分析模型

6.4.4 IBIS模型的建立

6.4.5布线前仿真

6.3板极仿真

6.4本章小节

第七章系统的调试运行及结果验证

7.1系统的调试运行

7.1.1硬件调试

7.1.2软件调试和运行结果

结束语

参考文献

致谢

发表论文清单

附录