【摘 要】
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本论文基于贵州航天计量测试技术研究所的项目《高功率微波强电磁脉冲测试技术研究》要求,对多通道的强电磁脉冲信号采集系统展开研究。先是对高功率微波信号的相关技术进行研究,包括极化天线的基本原理,检波器的结构、采样定理以及电磁防护等;后按照项目的任务要求,设计了脉冲信号采集卡的硬件电路部分与软件部分,内容含有结构框图规划、电路图设计、FPGA控制程序设计、PCB版图绘制与IP核调用、功能仿真、上位机程序
【基金项目】
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航天江南贵州航天计量测试技术研究所的《高功率微波强电磁脉冲测试技术研究》；
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本论文基于贵州航天计量测试技术研究所的项目《高功率微波强电磁脉冲测试技术研究》要求,对多通道的强电磁脉冲信号采集系统展开研究。先是对高功率微波信号的相关技术进行研究,包括极化天线的基本原理,检波器的结构、采样定理以及电磁防护等;后按照项目的任务要求,设计了脉冲信号采集卡的硬件电路部分与软件部分,内容含有结构框图规划、电路图设计、FPGA控制程序设计、PCB版图绘制与IP核调用、功能仿真、上位机程序编写等。本设计采集卡的主控单元为ADC芯片与FPGA控制器组成的数模转换单元。模数转换芯片选用双通道的14位模数转换器AD9643,用于接收高功率微波脉冲信号的水平分量与垂直分量;FPGA芯片选用EP4CGX150,另外还有通信单元、温度控制单元、FPGA配置单元、模拟信号处理单元等外设单元组成完整的脉冲信号采集卡。采集卡具有以下几个特点:为了提高信号采集的精度使用放大器调整模拟信号的增益;采用RS485串口与光纤模块两种方式与上位机等设备进行通信;对控制器的节点的温度状态信息进行实时采集并根据温度信息控制采集卡的工作状态;使用双时钟FIFO IP核对采集到的大量数据进行缓冲与跨时钟域的数据传输等。FPGA有着丰富的扩展引脚,通过外部资源的配合,后续还可以针对不同的场景或需求对采集卡的功能进行升级。综上所述,该采集卡具有配置灵活、低功耗、体积小等诸多优点。最后,通过对每一个模块的功能进行测试和验证以及对整个系统的功能进行验证,采集卡各个单元功能均有效实现,多路信号的波形均能够在Lab VIEW上位机界面上正常显示。由此可知,本设计基本符合要求。
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