CTS系统中频数据采集模块的设计

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社会的发展和国家的经济建设对大气探测尤其是天气预报的要求越来越高。获取准确的天气预报信息对航空、航海、农业、水利等国家的各个方面都将带来极大的优势。大气温度与湿度廓线是大气探测的重点,准确的大气温湿度廓线将会提高天气预报数值的精确度。微波辐射计作为一种被动式微波遥感设备,在大气探测领域有着广泛的应用。CTS(Chirp transform spectrometer)系统作为微波辐射计的核心,是一种基于线性脉冲压缩调频物理变换原理的测频系统,利用线性调频信号通过声表面器件后压缩成时域脉冲信号的特性,反演计算得到待测信号的频谱信息。  CTS 系统主要划分为射频处理部分与中频数据处理部分,射频端输出的中频信号需要进行模数转换成数字信号输入数据处理部分,该数据转换部分即为本文所设计的中频数据采集模块。  本文通过查阅国内外微波辐射计中CTS系统以及数据采集系统的大量相关文献,依据CTS系统需求,设计了一款高速中频数据采集模块,可以实现高达2.5GSPS、12位的中频信号采样,利用高速串行数据传输接口输入到中频数据处理部分。  通过简要分析CTS系统的原理与性能,首先确定中频数据采集模块的整体性能指标与整体框架,选取数据采集模块的核心芯片模数转换器AD9625,结合该模数转换器的实际工作需求,确定以 AD9625 为核心的外围电路组成部分及其性能指标,包括电源、时钟、模拟前端处理与接口部分。  对于电源部分,采用开关电源与线性稳压电源结合的方式进行降压,实现高效、稳定与低纹波的电压输出。时钟部分采用完整的锁相环来调节输出频率,得到模块所需的时钟信号。模拟前端电路主要包括单端转差分电路,ADC的驱动电路以及带宽限制电路,实现输入信号电压范围及带宽与ADC输入要求的匹配。接口部分主要包括连接器的选择以及电压转换电路。  利用模块化的思路对各部分的外围电路进行硬件电路设计与仿真验证,最后利用PCB软件与特性阻抗计算软件对中频数据采集模块完成整体的布局与布线,输出相应的Gerber文件,完成该中频数据采集模块的设计。
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