模拟信号采集设备制造技术

本实用新型专利技术公开了模拟信号采集设备，包括中频预处理模块、PCIE采集卡与主控板；中频预处理模块包括第一模拟开关、多个滤波单元、第二模拟开关、放大单元与处理器；PCIE采集卡包括模数转换单元、时钟模块、连接器、FPGA模块、PCIE接口与信号处理单元。本实用新型专利技术能够实现中频信号预处理的功能，对信号进行滤波以及增益控制，具有较强的数据处理能力，能够实现低信噪比以及较好无杂散动态范围的信号采集，电路结构简单，且具有较高的可靠性和稳定性。且具有较高的可靠性和稳定性。且具有较高的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
模拟信号采集设备


[0001]本技术涉及信号采集
，尤其涉及模拟信号采集设备。

技术介绍

[0002]传统数据采集设备采样率单一，不支持多通道数据的采集处理，且采样频率单一，使得功能单一。当需要采集多个不同频率的信号时，需要通过多个设备才能实现采集，且数据处理效果差，对工作环境的要求高，稳定性、可靠性差，传统模拟信号采集设备结构复杂，无法满足高标准的数据采集要求。

技术实现思路

[0003]本技术的目的就在于为了解决上述问题而提供模拟信号采集设备，包括中频预处理模块、PCIE采集卡与主控板；
[0004]中频预处理模块包括第一模拟开关、多个滤波单元、第二模拟开关、放大单元与处理器；第一模拟开关的输入端用于中频信号输入；第一模拟开关的输出端通过滤波单元与第二模拟开关的输入端相连；第二模拟开关的输出端与放大单元相连；处理器与第一模拟开关的控制输入端、第二模拟开关的控制输入端、放大单元的控制输入端相连；
[0005]PCIE采集卡包括模数转换单元、时钟模块、连接器、FPGA模块、PCIE接口与信号处理单元；模数转换单元、时钟模块分别通过连接器与FPGA模块输入端相连；FPGA模块输出端通过PCIE接口与信号处理单元相连；FPGA模块用于数据采集处理与数字下变频；时钟模块与模数转换单元相连；信号处理单元与主控板相连。
[0006]本技术的有益效果在于：本技术能够实现中频信号预处理的功能，对信号进行滤波以及增益控制，具有较强的数据处理能力，能够实现低信噪比以及较好无杂散动态范围的信号采集，电路结构简单，且具有较高的可靠性和稳定性。
附图说明
[0007]图1是本技术的系统原理图；
[0008]图2是中频预处理模块的原理图；
[0009]图3是PCIE采集卡的原理图；
[0010]图4是单级数字下变频模块实现框图；
[0011]图5是本技术工作过程的流程图。
具体实施方式
[0012]下面结合附图对本技术作进一步说明：
[0013]如附图1所示，本技术模拟信号采集设备，包括中频预处理模块、PCIE 采集卡与主控板；
[0014]中频预处理模块包括第一模拟开关、多个滤波单元、第二模拟开关、放大单元与处
理器；第一模拟开关的输入端用于中频信号输入；第一模拟开关的输出端通过滤波单元与第二模拟开关的输入端相连；第二模拟开关的输出端与放大单元相连；处理器与第一模拟开关的控制输入端、第二模拟开关的控制输入端、放大单元的控制输入端相连；
[0015]PCIE采集卡包括模数转换单元、时钟模块、连接器、FPGA模块、PCIE接口与信号处理单元；模数转换单元、时钟模块分别通过连接器与FPGA模块输入端相连；FPGA模块输出端通过PCIE接口与信号处理单元相连；FPGA模块用于数据采集处理与数字下变频；时钟模块与模数转换单元相连；信号处理单元与主控板相连。
[0016]优选的，所述FPGA模块包括模数转换器、混频器、数字控制振荡器、CIC 抽取滤波器与FIR低通滤波器；模数转换器、数字控制振荡器分别与混频器输入端相连；混频器输出端通过CIC抽取滤波器与FIR低通滤波器相连；FIR低通滤波器用于输出数字基带信号。
[0017]优选的，所述时钟模块包括外部时钟模块、内部参考时钟模块与时钟电路；外部时钟模块、内部参考时钟模块分别与时钟电路相连。
[0018]优选的，还包括电源模块；电源模块与FPGA模块相连。
[0019]优选的，还包括温度检测芯片；温度检测芯片通过PCIE接口与主控板相连。
[0020]优选的，还包括与主控板相连的存储模块。
[0021]优选的，所述主控板为工业级Mini
‑
ITX主板。
[0022]优选的，所述主控板连接有显示器、输入键盘。
[0023]本技术设备工作原理为：信号通过SMA
‑
K接口进入中频预处理模块，对信号进行滤波和放大，滤波器组的选择及增益控制由主控板通过串口进行控制；信号经过PCIE采集卡实现高速数据传输至主控板。
[0024]中频预处理模块采用声表滤波器组，使用模拟滤波开关进行控制，模拟滤波之后进行放大。如附图2所示，中频预处理模块前端设置第一模拟开关，第一模拟开关通过滤波器组连接第二模拟开关；第二模拟开关通过放大器与处理器连；处理器采用单片机。放大器总可控增益50dBc,由单片机进行控制，单片机接收主控板的指令，完成对滤波器组的切换以及放大器的控制。
[0025]声表滤波器组设置1MHz滤波器(中频70MHz)、3MHz滤波器(中频70MHz)、 5MHz滤波器(中频70MHz)、10MHz滤波器(中频70MHz)、36MHz滤波器(中频70MHz)、1MHz滤波器(中频140MHz)、5MHz滤波器(中频140MHz)、10MHz 滤波器(中频140MHz)、36MHz滤波器(中频140MHz)、72MHz滤波器(中频 140MHz)，滤波器组的输入输出端各连接一个模拟开关。
[0026]主控板采用X86主板，型号Mini
‑
ITX主板，实现主板与采集卡直接的高速数据传输，具备多路USB及千兆网接口，工作温度为0～60℃，存储温度
‑
40～85℃。
[0027]如附图3所示，PCIE采集卡包括AD采集芯片、PCIE接口、时钟电路、FPGA 模块；AD采集芯片采用AD9647。
[0028]AD采集中频为70MHz时，最大带宽为36MHz，实际工作频段在52MHz～88MHz，根据奈奎斯特定理，在第一奈奎斯特进行采集，采样率大于176Msps；AD采集中频为140MHz时，最大带宽为72MHz，实际工作频段在104MHz～176MHz，根据奈奎斯特定理，在第二奈奎斯特定理进行采集，采样率大于176Msps。AD9467 的输入信号范围为
‑
80.1～11.9dBm，AD9467在中频140MHz，带宽72MHz范围内，幅度抖动小于1dB，满足较高的标准要求。
[0029]时钟电路采用带多路分频设置的锁相环芯片AD9516
‑
3，内置VCO频率为 1750～
2250MHz，该芯片具有5路独立的分频电路，用户可根据输出时钟的要求独立设置每路的分频器，分别用于ADC的工作时钟。本处理模块中需要为AD以及FPGA模块各提供一路时钟。
[0030]PCIE采集卡的AD9516需要参考时钟，设置10MHz温补晶振，同时支持参考时钟输入，在实际应用过程中，用户自自行接入10MHz外部参考时钟，能够达到系统时钟同源的效果。
[0031]PCIE采集卡采用XC7K410T，硬件连接有PCIe Gen2 X8，Lane Rate为5Gsps，编码为8b/10b，理论速率为4GB/s；实际应用中，可达到2GB/s的稳定传输速度。PCIE采集卡工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.模拟信号采集设备，其特征在于，包括中频预处理模块、PCIE采集卡与主控板；中频预处理模块包括第一模拟开关、多个滤波单元、第二模拟开关、放大单元与处理器；第一模拟开关的输入端用于中频信号输入；第一模拟开关的输出端通过滤波单元与第二模拟开关的输入端相连；第二模拟开关的输出端与放大单元相连；处理器与第一模拟开关的控制输入端、第二模拟开关的控制输入端、放大单元的控制输入端相连；PCIE采集卡包括模数转换单元、时钟模块、连接器、FPGA模块、PCIE接口与信号处理单元；模数转换单元、时钟模块分别通过连接器与FPGA模块输入端相连；FPGA模块输出端通过PCIE接口与信号处理单元相连；FPGA模块用于数据采集处理与数字下变频；时钟模块与模数转换单元相连；信号处理单元与主控板相连。2.根据权利要求1所述模拟信号采集设备，其特征在于，所述FPGA模块包括模数转换器、混频器、数字控制振荡器、CIC抽取滤波器与FIR低通滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣彬杰，吴东，夏思宇，
申请(专利权)人：成都普诺科技有限公司，
类型：新型
国别省市：