PCI多通道采集与数字下变频模块设计

摘要

基于软件无线电思想的数字采集与处理系统，首先对通道输入的信号进行数字量化处理，然后在数字域内对采集数据做相应的信号处理，这种设计方法可以有效避免模拟器件容易受环境干扰而产生数据偏差等缺点，有着广泛的应用前景。
　　论文主要工作为一种 PCI总线结构的多通道采集与数字下变频处理模块设计。模块的主要技术特点：多通道高速高精度数字化；多模式数字下变频；支持可扩展、可重构功能；可连续处理采集数据、数据缓存及高速总线传输。论文基于软件无线电设计思想，以多通道采集与下变频处理模块的硬件设计为基础，对板卡各个子模块的硬件设计及FPGA内部逻辑设计做了详细介绍。PCI多通道采集与数字下变频处理模块可对3个输入信号通道同步采样：160MSPS的最高采样率、采样精度16bits；模块采用专业的下变频芯片GC4016对ADC量化数据做并行数字下变频、抽取滤波等中频数字处理；上位机通过PCI总线从缓存FIFO中读取处理数据，PCI总线采用64bits/66MHz速率设计。
　　论文介绍了PCI多通道采集与下变频模块的研究背景及国内外发展现状，并对具体硬件指标及板卡总体结构做了介绍。按实现功能不同对硬件进行了模块划分，并对具体硬件电路的设计实现做了详细描述，而后对FPGA内部逻辑按照实现功能分别做了较为详细的介绍；最后是模块测试结果与分析，包括：LTC2209采样时钟、信噪比SNR及无杂散动态范围SNDR、有效位数ENOB、下变频抽取率等测试，并对测试结果做出分析。由最终测试结果可以看出：PCI多通道采集与数字下变频处理模块运行正常，达到了板卡指标要求。

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第一章 引言

1.1 论文研究背景及意义

1.2中频处理研究现状

1.3论文的研究内容及章节安排

第二章 模块整体方案设计

2.1 数字中频采集与处理系统一般结构

2.2 并行多通道数字下变频模块模型

2.3 模块总体方案确定

第三章 多通道采集与数字下变频模块硬件实现

3.1 整体功能模块结构

3.2信号采样设计

3.3 数字下变频模块设计

3.4控制电路设计

3.5 数据缓存及接口电路设计

3.6 电源管理电路

第四章 FPGA主控逻辑设计

4.1 主控逻辑的整体设计

4.2主控逻辑模块实现

第五章 模块测试结果及分析

5.1 模块电源电压调试

5.2 采样时钟的测试

5.3 高速高精度采样测试

5.4 数字下变频功能测试

第六章 结束语

致谢

参考文献

附录

攻硕期间取得的研究成果