四通道GSps高速RSR技術(shù)研究.pdf

1、目前國(guó)內(nèi)外在深空探測(cè)領(lǐng)域發(fā)展迅速，RSR(Radio Science Receiver)接收機(jī)是深空探測(cè)中的關(guān)鍵性設(shè)備，為人類在深空探測(cè)中認(rèn)知宇宙、探索地外文明提供了硬件條件。
　　 本文的目標(biāo)是完成四通道的GSps高速RSR的硬件設(shè)計(jì)。主要完成了三個(gè)方面的內(nèi)容。第一是系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，在參考了國(guó)內(nèi)外RSR接收機(jī)的設(shè)計(jì)方案后，提出了直接對(duì)制冷放大器過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行采樣量化進(jìn)而進(jìn)行數(shù)字下變頻的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。其具有三種工作模式：4通道×

2、1.25GSps、雙通道×2.5GSps、單通道×5GSps。輸出數(shù)據(jù)結(jié)果通過(guò)CPCI總線傳輸至主控計(jì)算機(jī)，也可以通過(guò)GTP高速接口傳給其他的數(shù)字信號(hào)處理板。第二是硬件電路的設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)方案選取了合適的硬件平臺(tái)。系統(tǒng)選用采樣速率為5GSps8Bit ADC；選用高穩(wěn)定度、低時(shí)鐘抖動(dòng)的時(shí)鐘芯片為系統(tǒng)提供工作時(shí)鐘；選用雙FPGA加一塊CPLD的數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)來(lái)完成高速信號(hào)的接收和多相濾波處理。并在信號(hào)完整性原則的指導(dǎo)下，完成了PCB的設(shè)

3、計(jì)和實(shí)現(xiàn)。第三是數(shù)字信號(hào)處理單元中關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)，包括數(shù)字信號(hào)接收模塊、時(shí)鐘模塊和數(shù)字下變頻模塊。數(shù)字信號(hào)接收模塊接收4×1.25Gbps的高速數(shù)據(jù)流，分接為8路，送入數(shù)字下變頻模塊中進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。時(shí)鐘模塊采用DCM加PLL的兩級(jí)結(jié)構(gòu)，有效的降低了輸出時(shí)鐘的抖動(dòng)。數(shù)字下變頻模塊采用多相濾波的結(jié)構(gòu)進(jìn)行正交下變頻處理，將寬帶信號(hào)搬移至零頻，然后抽取濾波。輸出數(shù)據(jù)流速率為156.25Mbps，降低了對(duì)后續(xù)處理速度的要求。
　　 最后完

4、成了硬件電路的調(diào)試和仿真。首先利用單片機(jī)調(diào)試平臺(tái)配置時(shí)鐘芯片，然后用示波器以及頻譜儀測(cè)試了時(shí)鐘芯片的輸出。接下來(lái)驗(yàn)證了數(shù)字信號(hào)接收模塊，結(jié)果表明數(shù)字信號(hào)模塊能夠完整接收來(lái)自ADC的四通道×1.25Gbps的高速數(shù)據(jù)流，并正確實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分接的功能。然后用ModelSim驗(yàn)證了數(shù)字下變頻模塊的功能，結(jié)果表明，這個(gè)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)將寬帶信號(hào)搬移到零頻，并且最終輸出數(shù)據(jù)速率降為156.25Mbps，方便了對(duì)數(shù)據(jù)的后續(xù)處理。
　　 整體的硬件電