本发明专利技术公开了一种基于JESD204B协议的多板卡同步采样装置，主要解决现有基于JESD204B协议的ADC芯片分布在多板卡上所带来的同步采样问题。本装置包括同步控制板和中频采样板，同步控制板完成对所有中频采样板时钟的同步控制，是实现所有中频采集板进行同步采样的关键。所有中频采样板在硬件设计上一致，可实现多通道的采样功能。本发明专利技术可满足采样模块的小型化设计，易于通道扩展。同时，装置上电即可实现所有中频采样板的同步采样，同步稳定性好，避免了额外的时钟相位调整步骤。避免了额外的时钟相位调整步骤。避免了额外的时钟相位调整步骤。
【技术实现步骤摘要】
一种基于JESD204B协议的多板卡同步采样装置
[0001]本专利技术属于模数转换器同步采样技术，具体为一种基于JESD204B协议的多板卡同步采样装置。
技术介绍
[0002]ADC采样技术被广泛应用于雷达、通信、电子战和医疗成像等探测领域。随着ADC分辨率和采样速率的提高，传统的LVDS(低压差分信号)并行接口协议越来越不能满足更高速率的数据传输需求。为满足ADC更高的传输速率需求，联合电子设备工程委员会提出了JESD204B协议，该协议是一种串行接口协议，主要用于ADC/DAC(模数/数模转换器)和逻辑器件之间的数据传输。相比较于LVDS接口协议，JESD204B协议的速率带宽高达12.5G，且减少了ADC芯片上的数据管脚，方便了电路布局设计。虽然基于JESD204B协议的ADC芯片在传输速率和芯片尺寸上优势明显，但其需要额外的同步参考时钟，增加了硬件系统的复杂性。
[0003]此外，由于制造工艺的偏差，2个以上数量的ADC通常会在上电周期间存在采样不同步现象，具体表现为采样数据在时间上具有不一样的时延。为解决2片以上ADC的同步采样问题，许多研究人员使用基于JESD204B协议的ADC芯片，在单块板卡上进行了相关研究。陈洋等人在《基于JESD204B协议的相控阵雷达下行同步采集技术应用》验证了单块板卡上8片ADC的同步采样，黄润龙在专利CN211264148U中提出了在单块板卡上用24片ADC的同步采样装置。
[0004]随着ADC芯片数量进一步扩展，受限于板卡尺寸，更多的ADC芯片将被分布在不同的板卡上。与单块板卡相比较，不同板卡间的数据传输链路更长，带来了更高的同步采样难度。为解决多板卡间的同步采样难题，刘仁华在《多路射频同步采集系统设计与实现》提出一种主从板卡架构，板间的同步采样由来自主板卡的时钟保证。然而，随着从板卡数量的进一步扩展，主板卡上输出的时钟数量也需要再增加，增加了硬件上设计的冗余度。同时到从板卡上时钟相位需要多次调整，同步速度慢。崔艳松等人在专利CN108134607A中提出一种板间ADC同步采样电路及同步方法，但其同样需要额外的同步方法，来调整采集板上HM7043芯片输出采样时钟与参考时钟的相对相位关系，以获得相对时序要求，增加了板卡之间达到同步采样的时间。
[0005]综上，现有基于JESD204B协议的ADC采样技术，在单块板卡内可以满足同步采样要求，但在扩展到多块板卡上时，都额外需要对时钟相位进行调整的步骤，使得多块板卡上电后不能及时获得同步采样的功能，具有一定的局限性。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是为了克服已有同步采样技术的不足，为了解决基于JESD204B协议的ADC芯片，分布在多板卡上所带来的同步采样问题，提出一种多板卡同步采装置。
[0007]实现本专利技术目的的技术方案为：一种基于JESD204B协议的多板卡同步采样装置，包括N块同步控制板和M块中频采样板所；所述同步控制板用于向各个中频采样板发送相参
时钟和控制信号；所述M块中频采样板硬件结构相同，所述同步控制板通过射频电缆和控制电缆分别与所述M块中频采样板连接，所述射频电缆均为等相射频电缆，使同步控制板到各个中频采样板的相参时钟达到相位同步，所述控制电缆为等长电缆，使同步控制板到各个中频采样板的控制信号达到同步。
[0008]优选地，所述同步控制板包括1片FPGA、x片LMK04828芯片和y片HMC7043芯片，y片HMC7043芯片放置在LMK04828芯片周边，LMK04828芯片扇出到HMC7043芯片的时钟线进行等长设计，满足从LMK04828芯片输出的时钟同步到达y片HMC7043芯片；FPGA通过SPI接口完成对x片LMK04828芯片和y片HMC7043芯片寄存器的并行配置；x片LMK04828芯片和y片HMC7043芯片实现到所有中频采样板的时钟相参；LMK04828芯片接收外部时钟，通过内部锁相环扇出2种时钟到各个HMC7043，一路时钟到FPGA；y片HMC7043芯片接收来自LMK04828芯片的时钟后，扇出M个同频率的采样时钟，每路采样时钟通过射频电缆连接到任意一块中频采样板；FPGA接收LMK04828芯片输出的一路时钟，在时钟节拍下，输出M路相同频率的SYSREF同步信号，每路SYSREF同步信号连接至任意一块中频采样板上，M路SYSREF同步信号实现所有中频采样板上LMK04828芯片输出的时钟同步。
[0009]优选地，单块中频采样板包括z片LMK04828芯片和i片j通道的ADC芯片，用来实现i*j通道的采样功能；M块中频采样板实现总共M*i*j通道的采样功能。
[0010]优选地，i片ADC芯片放置在LMK04828芯片周边，LMK04828芯片扇出到i片ADC芯片的时钟线进行等长设计，满足从LMK04828芯片输出的时钟同步到达i片ADC芯片。LMK04828芯片设计为分配功能模式，LMK04828芯片上CLKin1引脚接收来自同步控制板的采样时钟，通过时钟分配路径扇出到各个ADC芯片；LMK04828芯片上CLKin0引脚，接收来自同步控制板的SYSREF同步信号，扇出到各个ADC芯片；所有采样时钟和SYSREF同步信号，在中频采样板上满足布线等长设计，保证板内采样时钟和SYSREF同步信号的相对相位关系；i*j个通道的采样数据以JESD204B接口协议，送至中频采样板下的FPGA芯片。
[0011]优选地，两种时钟为器件时钟和系统参考时钟，器件时钟作为HMC7043芯片的时钟输入，系统参考时钟用于同步HMC7043芯片输出的采样时钟。
[0012]优选地，器件时钟和系统参考时钟在PCB上满足布线等长设计。
[0013]优选地，SYSREF同步信号频率f
SYSREF
满足：
[0014][0015]其中，f
bitrate
表示高速收发器的线速率，F表示每帧的字节数，K表示帧数，n为任意正整数，在满足信号传输质量的情况下，n越大越好。
[0016]优选地，M个同频率的采样时钟满足布线等长设计。
[0017]优选地，中频采样板上LMK04828芯片到i片ADC芯片上的采样时钟和SYSREF同步信号要满足布线等长设计。
[0018]本专利技术与有技术相比，具有以下优点：
[0019](1)通道扩展性高：同步控制板上每增加1片HMC7043，即可多扩展14个相参时钟，对应14块中频采样板，以每块中频采样板可完成8通道的采样为例，即增加14x8＝112个通道的采样功能。
[0020](2)板卡间同步自动化：不需要进行额外的时钟相位调整步骤，上电即自动实现所
有中频采样板上ADC的同步采样。
附图说明
[0021]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0022]图1为实施例的电路原理图。
具体实施方式
[002本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于JESD204B协议的多板卡同步采样装置，其特征在于，包括N块同步控制板和M块中频采样板；所述同步控制板用于向各个中频采样板发送相参时钟和控制信号；所述M块中频采样板硬件结构相同，所述同步控制板通过射频电缆和控制电缆分别与所述M块中频采样板连接，所述射频电缆均为等相射频电缆，使同步控制板到各个中频采样板的相参时钟达到相位同步，所述控制电缆为等长电缆，使同步控制板到各个中频采样板的控制信号达到同步，M，N均为自然数。2.根据权利要求1所述的基于JESD204B协议的多板卡同步采样装置，其特征在于，所述同步控制板包括1片FPGA、x片LMK04828芯片和y片HMC7043芯片，y片HMC7043芯片放置在LMK04828芯片周边，LMK04828芯片扇出到HMC7043芯片的时钟线进行等长设计，满足从LMK04828芯片输出的时钟同步到达y片HMC7043芯片；FPGA通过SPI接口完成对x片LMK04828芯片和y片HMC7043芯片寄存器的并行配置；x片LMK04828芯片和y片HMC7043芯片实现到所有中频采样板的时钟相参；LMK04828芯片接收外部时钟，通过内部锁相环扇出2种时钟到各个HMC7043，一路时钟到FPGA；y片HMC7043芯片接收来自LMK04828芯片的时钟后，扇出M个同频率的采样时钟，每路采样时钟通过射频电缆连接到任意一块中频采样板；FPGA接收LMK04828芯片输出的一路时钟，在时钟节拍下，输出M路相同频率的SYSREF同步信号，每路SYSREF同步信号连接至任意一块中频采样板上，M路SYSREF同步信号实现所有中频采样板上LMK04828芯片输出的时钟同步，x，y均为自然数。3.根据权利要求2所述的基于JESD204B协议的多板卡同步采样装置，其特征在于，单块中频采样板包括z片LMK04828芯片和i片j通道的ADC芯片，用来实现i*j通道的采样功能；M块中频采样板实现总共M*i*j通道的采样功能，z，i，j均为自然数。...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙磊，张松柏，王国健，张陆唯，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：
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