【摘 要】
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由于现代电子系统飞速发展,信号的频率越来越高,带宽越来越宽,瞬时性特征愈发明显,复杂化程度也不断增加。据采样定理可知,要应对数GHz的信号测试,示波器就需要具有10GHz以上的高带宽及数十GSps的高采样率。本文基于子带分解技术搭建40GSps,10GHz的高速高带宽数据采集系统,着重研究并设计其采集模块中的高速数据传输,宽带信号触发和宽带信号幅频补偿及在FPGA中的实现。本文的主要研究内容如下:
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由于现代电子系统飞速发展,信号的频率越来越高,带宽越来越宽,瞬时性特征愈发明显,复杂化程度也不断增加。据采样定理可知,要应对数GHz的信号测试,示波器就需要具有10GHz以上的高带宽及数十GSps的高采样率。本文基于子带分解技术搭建40GSps,10GHz的高速高带宽数据采集系统,着重研究并设计其采集模块中的高速数据传输,宽带信号触发和宽带信号幅频补偿及在FPGA中的实现。本文的主要研究内容如下:1.研究子带分解系统中的子带间高速数据传输。结合子带间数据传输量和速率的需求,提出了基于Ser Des的双沿传输方案,并分析解决了因为亚稳态导致传输出错的问题,并根据子带分解系统的特点提出了基于中国剩余定理的“三点法”同步丢点的方案,最终实现了数据在子带间两片FPGA之间高速,稳定传输。2.研究10GHz宽带采集系统的触发技术。基于现有平台,分析对比实现高带宽触发的方法。针对子带分解系统提出了多子带串并结合的数字触发方案,并提出了一种快速查找触发定位点的方案,解决了10GHz高带宽采集系统精确触发的问题。3.研究10GHz宽带采集系统的幅频补偿技术。首先结合本项目中多子带之间幅频波动较大的特点,对比传统的频域补偿方案,提出了优化的滤波系数设计方案,之后对于FIR滤波器的多种FPGA实现结构进行分析,得出适合本系统的全并行脉动阵列滤波结构。最终的实验和测试结果表明,本文实现了基于子带分解的40GSps,10GHz宽带数据采集系统,完成了子带内高速数据传输,更加合理分配FPGA资源的使用。实现了10GHz宽带采集系统的触发设计,保证全频带波形的稳定显示。此外,完成了10GHz宽带采集系统幅频补偿设计,最终幅度的波动在3dB范围内。
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