一种多通道高速AD同步采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多通道高速AD同步采集装置及方法，包括数据处理板和N个数据采集板；所述数据处理板包括本振、锁相环、功分器、时钟芯片I、模拟光模块I、N个数字光模块I(N≥1)和数据处理板FPGA芯片；所述数据采集板包括模拟光模块II、SMA、时钟芯片II、数字光模块II、M个AD转换芯片(M≥1)和数据采集板FPGA芯片。本发明专利技术中装置及方法结合高速AD转换芯片自带的自动同步功能、板间同步技术以及模拟光模块、数字光模块、GTX传输技术，解决了多通道高速AD同步采集的限制，确保了多路AD数据采集的同步性及相位一致性，测量精度高，相关系数精度优于99％，相关相位精度≤

【技术实现步骤摘要】
一种多通道高速AD同步采集装置及方法


[0001]本专利技术属于微波遥感宽带信号高速采集
，特别涉及一种多通道高速AD同步采集装置及方法，该装置及方法降低了多通道高速AD同步采集的设计难度，可实现板内板间采集的同步性，在工程上易于实现。

技术介绍

[0002]随着AD采集通道越来越多，AD采样精度越来越高，采集数据传输速率越来越高以及系统小型化的需求，对多通道高速AD同步采集也提出了更高的要求，迫切需要一种易扩展、易工程实现，适用于多通道高速AD同步采集的方法。经过充分的调研，文献在描述多片AD采集系统的同步技术时多是提到AD器件本身的同步功能和同步管脚，系统仅实现有限通道的板内同步，且可靠同步性能较差。因而有必要提供一种多通道高速AD同步采集装置及方法，解决AD采集的板内板间同步问题，并提高同步采集的可靠性。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种多通道高速AD同步采集装置及方法，解决了高速AD多路同步系统在高速采样下的可靠同步问题，提高同步采集的可靠性，可实现板内板间采集的同步性，在工程上易于实现，易于扩展，能够实现更高速的采集。该方法适用范围广、可靠性高、易于工程实现，可广泛应用于微波遥感领域宽带信号高速采集系统中，具有广阔的市场应用前景，从而完成本专利技术。
[0004]本专利技术提供的技术方案如下：
[0005]第一方面，一种多通道高速AD同步采集装置，包括数据处理板和N个数据采集板；所述数据处理板包括本振、锁相环、功分器、时钟芯片I、模拟光模块I、N个数字光模块I(N≥1)和数据处理板FPGA芯片，所述本振、锁相环和功分器依次连接，本振产生基频时钟送至锁相环，锁相环将该基频时钟锁相倍频后送至功分器；功分器分别连接模拟光模块I和时钟芯片I，时钟芯片I连接数字光模块I和数据处理板FPGA芯片，功分器将时钟功分为两路，一路通过模拟光模块I将同步采样时钟CLK送至N个数据采集板，一路通过时钟芯片I分出N+1路时钟，其中N路同步时钟RCLK分别经N路数字光模块I送至N个数据采集板，1路FPGA_CLK时钟进入数据处理板FPGA芯片作为数据处理板FPGA芯片的工作时钟；数据处理板FPGA芯片通过数字光模块I接收N个采集板发送的数据，经过相关处理后发送至地面；
[0006]所述数据采集板包括模拟光模块II、SMA、时钟芯片II、数字光模块II、M个AD转换芯片(M≥1)和数据采集板FPGA芯片，所述模拟光模块II将模拟光模块I传输的同步采样时钟CLK经SMA送至时钟芯片II，时钟芯片II将同步采样时钟CLK分为同相的M路采样时钟和1路工作时钟，将每路采样时钟发送至对应的各高速AD转换芯片，作为高速AD转换芯片的采样时钟，以使多片AD转换芯片同步采样，使AD采样板间同步；将1路工作时钟送至数据采集板FPGA芯片作为数据采集板FPGA芯片的工作时钟；
[0007]所述M个AD转换芯片分为1个主AD转换芯片和M
‑
1个从AD转换芯片，均为自带自动
同步功能的AD转换芯片，以使AD采样板内同步，主AD转换芯片接收数据处理板发送的RCLK信号，控制从AD转换芯片的DCLK时钟，以保证M片AD转换芯片的DCLK时钟的起始相位完全一致；所述数据采集板FPGA芯片接收AD转换芯片传输的数据，1bit量化后通过数字光模块II发送至数据处理板。
[0008]第二方面，一种多通道高速AD同步采集方法，包括如下步骤：
[0009](1)数据处理板本振产生基频时钟送至锁相环，锁相环将该基频时钟锁相倍频后送至功分器；功分器将时钟功分为两路，一路通过模拟光模块I送至N个数据采集板，一路通过时钟芯片I分出N+1路时钟，其中N路同步时钟RCLK分别经N路数字光模块I送至N个数据采集板，1路FPGA_CLK时钟进入数据处理板FPGA芯片作为数据处理板FPGA芯片的工作时钟；
[0010](2)每个数据采集板的模拟光模块II将模拟光模块I传输的同步采样时钟CLK经过SMA送至时钟芯片II，时钟芯片II将同步采样时钟分为同相的M路采样时钟和1路工作时钟，将每路采样时钟发送至对应的各高速AD转换芯片，作为高速AD转换芯片的采样时钟，以使多片AD转换芯片同步采样，完成AD采样的板间同步；将1路工作时钟送至数据采集板FPGA芯片作为数据采集板FPGA芯片的工作时钟；
[0011](3)数据采集板的AD转换芯片自带自动同步功能，以使AD采样的板内同步；数据采集板的主AD转换芯片接收数据处理板发送的RCLK信号，控制从AD转换芯片的DCLK时钟，以使M片AD转换芯片的DCLK时钟的起始相位完全一致；
[0012](4)数据采集板FPGA芯片添加AD时钟的延时微调模块，通过改变采样AD转换芯片的参考时钟相位，使多路AD的数据相位一致；
[0013](5)数据采集板的每片AD转换芯片，根据时钟芯片II发送的高速AD采样时钟，对输入的宽带中频模拟信号进行采样、模数转换，然后发送至数据采集板FPGA芯片，在降速、数字滤波及IQ处理后进行1bit量化；
[0014](6)数据采集板FPGA芯片将1bit量化数据通过GTX信号收发器及数字光纤发送给数据处理板；优选地，数据采集板在GTX信号收发器传输每帧数据时增加帧头，数据处理板通过帧头来判断数据的同时性，保证计算的数据是同一时间采集的数据；
[0015](7)数据处理板FPGA芯片还用于通过LVDS接口芯片向N个数字光模块I发送同步工作信号及其伴随时钟，数字光模块I将同步工作信号及其伴随时钟发送至数据采集板，每个数据采集板使用伴随时钟解析同步工作信号，再使用同步工作信号作为数据采集板数据处理的起始，保证N个数据采集板和1块数据处理板实施数据处理的同步性。
[0016]根据本专利技术提供的一种多通道高速AD同步采集装置及方法，具有以下有益效果：
[0017](1)本专利技术提供的一种多通道高速AD同步采集装置及方法，数据处理板通过本振、锁相环、功分器产生N路同步采样时钟传给模拟光模块I，每个数据采集板通过模拟光模块II、SMA、时钟芯片II产生同相的多路采样时钟送至多片AD转换芯片作为同步采样时钟，数据采集板又使用AD自带的自动同步功能实现板内同步，最终实现采样时钟的板内、板间同步。
[0018](2)本专利技术提供的一种多通道高速AD同步采集装置及方法，硬件上各数据采集板至数据处理板的GTX信号收发器传输线、数据处理板至各数据采集板的同步工作信号线等长；数据采集板在GTX传输每帧数据时增加帧头，数据处理板通过帧头来判断数据的同时性，保证计算的数据是同一时间采集的数据。
[0019](3)本专利技术提供的一种多通道高速AD同步采集装置及方法，数据处理板给N个数据采集板同时发送同步工作信号及其伴随时钟，每个数据采集板使用伴随时钟解析同步工作信号，再使用同步信号作为数据处理的起始，保证了N个数据采集板和1个数据处理板进行数据处理的同步性。
[0020](4)数据采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通道高速AD同步采集装置，其特征在于，包括数据处理板和N个数据采集板；所述数据处理板包括本振、锁相环、功分器、时钟芯片I、模拟光模块I、N个数字光模块I(N≥1)和数据处理板FPGA芯片，所述本振、锁相环和功分器依次连接，本振产生基频时钟送至锁相环，锁相环将该基频时钟锁相倍频后送至功分器；功分器分别连接模拟光模块I和时钟芯片I，时钟芯片I连接数字光模块I和数据处理板FPGA芯片，功分器将时钟功分为两路，一路通过模拟光模块I将同步采样时钟CLK送至N个数据采集板，一路通过时钟芯片I分出N+1路时钟，其中N路同步时钟RCLK分别经N路数字光模块I送至N个数据采集板，1路FPGA_CLK时钟进入数据处理板FPGA芯片作为数据处理板FPGA芯片的工作时钟；数据处理板FPGA芯片通过数字光模块I接收N个采集板发送的数据，经过处理后发送至地面；所述数据采集板包括模拟光模块II、SMA、时钟芯片II、数字光模块II、M个AD转换芯片(M≥1)和数据采集板FPGA芯片，所述模拟光模块II将模拟光模块I传输的同步采样时钟CLK经SMA送至时钟芯片II，时钟芯片II将同步采样时钟CLK分为同相的M路采样时钟和1路工作时钟，将每路采样时钟发送至对应的各高速AD转换芯片，作为高速AD转换芯片的采样时钟，以使多片AD转换芯片同步采样，使AD采样板间同步；将1路工作时钟送至数据采集板FPGA芯片作为数据采集板FPGA芯片的工作时钟；所述M个AD转换芯片分为1个主AD转换芯片和M
‑
1个从AD转换芯片，均为自带自动同步功能的AD转换芯片，以使AD采样板内同步，主AD转换芯片接收数据处理板发送的RCLK信号，控制从AD转换芯片的DCLK时钟，以保证M片AD转换芯片的DCLK时钟的起始相位完全一致；所述数据采集板FPGA芯片接收AD转换芯片传输的数据，1bit量化后通过数字光模块II发送至数据处理板。2.根据权利要求1所述的多通道高速AD同步采集装置，其特征在于，所述数据处理板FPGA芯片还用于向N个数字光模块I发送同步工作信号及其伴随时钟，数字光模块I将同步工作信号及其伴随时钟发送至数据采集板，每个数据采集板使用伴随时钟解析同步工作信号，再使用同步工作信号作为数据采集板数据处理的起始，使N个数据采集板和1块数据处理板数据处理同步。3.根据权利要求1所述的多通道高速AD同步采集装置，其特征在于，所述数据采集板FPGA芯片具有AD时钟的延时微调模块，通过改变采样AD转换芯片的参考时钟相位，使多路AD的数据相位一致。4.根据权利要求1所述的多通道高速AD同步采集装置，其特征在于，所述数据采集板的每片AD转换芯片，根据时钟芯片II发送的高速AD采样时钟，对输入的宽带中频模拟信号进行采样、模数转换，然后发送至数据采集板FPGA芯片，在降速、数字滤波及IQ处理后进行1bit量化，将1bit量化数据通过GTX信号收发器及数字光纤发送给数据处理板。5.根据权利要求1所述的多通道高速AD同步采集装置，其特征在于，数...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙娟，韩涛，李彬，刘洁，孙星，刘汝猛，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：