FPGA电路板和望远镜数字运算板制造技术

本发明专利技术提供一种FPGA电路板和望远镜数字运算板，FPGA电路板包括：所述FPGA电路板包括多相滤波模块、傅里叶转换模块、功率检波模块和缓存模块；所述多相滤波模块用于对来自模数转换电路系统的信号进行多通道信号的并行滤波；所述傅里叶转换模块用于对并行滤波后的信号进行快速傅里叶转换；所述功率检波模块用于对快速傅里叶转换后的信号进行信号功率检波；所述缓存模块用于对信号功率检波后的信号进行缓存。本发明专利技术提供的一种FPGA电路板和望远镜数字运算板，通过设置傅里叶转换模块和多相滤波模块，采用多级DDC、PFB、FFT和FIR相结合，实现同级别FPGA上最好的频率分辨率。具有较高的带宽。

【技术实现步骤摘要】
FPGA电路板和望远镜数字运算板
本专利技术涉及天文学领域，更具体地，涉及一种FPGA电路板和望远镜数字运算板。
技术介绍
天文望远镜(AstronomicalTelescope)是观测天体的重要工具，可以毫不夸张地说，没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。随着望远镜在各方面性能的改进和提高，天文学也正经历着巨大的飞跃，迅速推进着人类对宇宙的认识。天文望远镜上一般有两只镜筒，大的是主镜，是观测目标所用的；小的叫寻星镜，是寻找目标所用的，也叫瞄准镜。目镜是单独的个体，是决定放大倍率的物品，目镜上都会有F值，这是目镜的焦距，用主镜的F值除以当前使用的目镜的F值，就是当前的放大倍率，放大倍率是标准，6厘米口径的望远镜的极限放大倍率是120倍左右，8厘米的倍率最大160倍左右。在现有的各大天文望远镜中，都以ROACH2作为后端频谱仪，其运算平台的技术应用非常成熟。与它相配合的ADC性能达到3Gsps-8bit、550Msps-12bit。但是，ROACH2对外传输带宽相对比较低，实时传输依然很难实现。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服上述问题的一种FPGA电路板和望远镜数字运算板。根据本专利技术的一个方面，提供一种FPGA电路板，包括：所述FPGA电路板包括多相滤波模块、傅里叶转换模块、功率检波模块和缓存模块；所述多相滤波模块用于对来自模数转换电路系统的信号进行多通道信号的并行滤波；所述傅里叶转换模块用于对并行滤波后的信号进行快速傅里叶转换；所述功率检波模块用于对快速傅里叶转换后的信号进行信号功率检波；所述缓存模块用于对信号功率检波后的信号进行缓存。优选地，所述FPGA电路板还包括打包传送模块，所述打包传送模块用于对缓存后的信号进行UDP和TCP数据格式的打包和传送。优选地，所述多相滤波模块与所述傅里叶转换模块的通道数相同。优选地，所述FPGA电路板用于对信号进行多通道信号的多级DDC、PFB、FFT和FIR并行滤波。根据本专利技术的另一个方面，提供一种望远镜数字运算板，包括两个FPGA母板，AD子板和尾板；一个所述FPGA母板为一个FPGA电路板。优选地，所述FPGA母板为6U标准尺寸。优选地，所述AD子板为FMCVITA57.1标准AD子板。优选地，所述尾板至少包括12个万兆以太网口。本专利技术提供的一种FPGA电路板和望远镜数字运算板，通过设置傅里叶转换模块和多相滤波模块，采用多级DDC、PFB、FFT和FIR相结合，实现同级别FPGA上最好的频率分辨率。具有较高的带宽。附图说明图1为本专利技术实施例中的一种FPGA电路板的结构示意图；图2为本专利技术实施例中的一种固件并行计算示意图；图3为本专利技术实施例中一种望远镜数字运算板的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1为本专利技术实施例中的一种FPGA电路板的结构示意图，如图1所示，包括：所述FPGA电路板包括多相滤波模块、傅里叶转换模块、功率检波模块和缓存模块；所述多相滤波模块用于对来自模数转换电路系统的信号进行多通道信号的并行滤波；所述傅里叶转换模块用于对并行滤波后的信号进行快速傅里叶转换；所述功率检波模块用于对快速傅里叶转换后的信号进行信号功率检波；所述缓存模块用于对信号功率检波后的信号进行缓存。需要说明的是，所述FPGA电路板位于望远镜数字运算板FDB中。本实施例中，FPGA电路板有两个FMC接口，可以外接两块模数转换器，并集成两片高性能Virtex6FPGA处理芯片及一片Virtex5FPGA控制芯片，12个10G/s以太网输出接口，288MB的板上QDR(QuadDataRate)存储空间和16GB的DDR3(DoubleDataRate)存储空间，可根据需要扩展。FPGA电路板在线上处理时：19波束，双极化信号，信号仅需要谱功率。可变积分时间，300MHz带宽，1k通道，4-bit数据流，磁盘时数据流速率：100Mbytes/sec(0.36TByte/hour)；接入FPGA所得的谱线数据，传输到GPU集群中分析：300MHz带宽。图2为本专利技术实施例中的一种固件并行计算示意图，本实施例也请参考图2。在FPGA上实现对信号的处理优化，从而把需要的信息提取出来。这一部分的编程将通过XilinxEDK、MatlabSimulink、Verilog、VHDL、CASPER软件库，以及段然自主开发的软件库实现。简单说来，这包括数模电路的FPGA接入、快速傅立叶变换、相关器(correlator)、FIR滤波、抽样(Decimation)和优化、目标信号(如脉冲信号)的探测和样取、添加时间标签和数据头、UDP或者TCP数据的打包和传送。设计分别用于观测连续谱、谱线和脉冲星的FPGA运行模式。在具体的分通道方法上，将采用多级多通带技术，实现最优化的指标和先进性。本专利技术提供的一种FPGA电路板，通过设置傅里叶转换模块和多相滤波模块，采用多级DDC、PFB、FFT和FIR相结合，实现同级别FPGA上最好的频率分辨率。具有较高的带宽。基于上述实施例，所述FPGA电路板还包括打包传送模块，所述打包传送模块用于对缓存后的信号进行UDP和TCP数据格式的打包和传送。具体地，UDP是UserDatagramProtocol的简称，中文名是用户数据报协议，是OSI(OpenSystemInterconnection，开放式系统互联)参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，IETFRFC768是UDP的正式规范。UDP在IP报文的协议号是17。UDP协议全称是用户数据报协议，在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包，是一种无连接的协议。在OSI模型中，在第四层——传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。进一步地，TCP(TransmissionControlProtocol传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议(UDP)是同一层内另一个重要的传输协议。在因特网协议族(Internetprotocolsuite)中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。本专利技术提供的一种FPGA电路板，通过设置打包传送模块，可对数据进行实时的打包传送。基于上述实施例，所述多相滤波模块与所述傅里叶转换模块的通道数相同。基于上述实施例，所述FPGA电路板用于对信号进行多通道信号的多级DDC、PFB、FFT和FIR并行滤波。FFT采用实数傅里叶变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FPGA电路板，其特征在于，包括：所述FPGA电路板包括多相滤波模块、傅里叶转换模块、功率检波模块和缓存模块；所述多相滤波模块用于对来自模数转换电路系统的信号进行多通道信号的并行滤波；所述傅里叶转换模块用于对并行滤波后的信号进行快速傅里叶转换；所述功率检波模块用于对快速傅里叶转换后的信号进行信号功率检波；所述缓存模块用于对信号功率检波后的信号进行缓存。

【技术特征摘要】
1.一种FPGA电路板，其特征在于，包括：所述FPGA电路板包括多相滤波模块、傅里叶转换模块、功率检波模块和缓存模块；所述多相滤波模块用于对来自模数转换电路系统的信号进行多通道信号的并行滤波；所述傅里叶转换模块用于对并行滤波后的信号进行快速傅里叶转换；所述功率检波模块用于对快速傅里叶转换后的信号进行信号功率检波；所述缓存模块用于对信号功率检波后的信号进行缓存。2.根据权利要求1所述的FPGA电路板，其特征在于，所述FPGA电路板还包括打包传送模块，所述打包传送模块用于对缓存后的信号进行UDP和TCP数据格式的打包和传送。3.根据权利要求1所述的FPGA电路板，其特征在于，所述多相滤波模块与...

【专利技术属性】
技术研发人员：段然，张馨心，李菂，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京,11