PXIe中频数字化仪研制

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无线通信技术的迅猛发展,推动了软件无线电技术在无线通信领域的广泛应用。由于现代集成电路发展水平有限,且使用高带宽、高采样率ADC器件对射频信号直接采样的成本过高,因此对中频数字化技术的要求不断增大。此外,目前市场上中频数字化仪需要结合配套的软硬件平台才能使用,存在一定的技术封锁,导致严重的可扩展性差和难以进行深层次开发的问题。针对以上问题,本文研制一种基于中频带通采样理论的中频数字化仪,从而实现对中频信号数字化,且满足中频数字化仪软硬件接口通用化和固件完全可重构化需求。本文首先对中频数字化仪中涉及的关键技术进行介绍和分析,根据中频数字化仪的功能需求确定了主要技术指标,完成了中频数字化仪的总体方案设计。对于中频数字化仪硬件设计,选用AD9690单通道ADC芯片和HMC7044高速时钟芯片实现中频信号的采样;设计双变压器结构单端转差分电路实现对中频信号的差分变换;采用两片512MB DDR3 SDRAM内存颗粒作为中频数字化仪的高速数据缓存;选用XDMA IP核配合FPGA内部集成的PCI Express端点硬核实现高速数据传输设计。在中频数字化仪固件逻辑设计中,高速数据接收模块完成对ADC和时钟芯片的寄存器控制以及对JESD204B接口数字数据的接收、解帧和解包;高速数据缓存模块完成基于MIG IP核的DDR3 SDRAM读写控制逻辑设计;高速数据传输模块完成基于XDMA的PXI Express数据传输逻辑设计。通过以上设计,完成中频数字化仪研制,实现对中频信号的采样、缓存和传输功能。最后,对中频数字化仪的功能和性能进行了测试,包括总谐波失真、无杂散动态范围、信噪比、信纳比和有效位数的测试,并完成JESD204B接口协议和带通采样理论的硬件平台验证。
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