基于FPGA+DSP架构的中频信号采集处理、远程光纤传输系统

基于FPGA+DSP架构的中频信号采集处理、远程光纤传输系统

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/YEYUANGEN/article/details/141635873

本文介绍了一种基于FPGA+DSP架构的中频信号采集处理和远程光纤传输系统。该系统支持8路250MSPS采样率、16位模拟信号输入，通过4路SFP+光纤通道实现高速数据传输，广泛应用于软件无线电和雷达与基带信号处理等领域。

功能框图

基于光纤传输的高性能雷达信号实时采集处理平台，该平台集成了IO单元、信号处理单元、远程传输单元，可实现雷达信号的实时采集、实时处理、高速传输、高速存储等功能。该系统平台由1块信号处理平台卡和1块4路光纤采集卡组成，如图1所示。其中信号处理平台搭载1块8通道250MSPS采样率16位AD采集FMC子卡。该系统的工作原理为：8路AD模拟信号（来自天线阵）通过SSMC接口进入4片高速ADC，FPGA对这4片高速ADC进行驱动，并完成模拟中频信号的实时同步数据采集，FPGA板载大容量缓存，并完成复杂的算法处理，完全从时域角度完成对多路天线阵的精密相位测量，信号处理板还具有1片TI的多核DSP处理器C6678可实现快速谱分析，FPGA与DSP之间通过高速接口实现实时数据共享，从时域和频域两个维度完成强大的信号处理的功能。平台采用单模或多模光纤进行远程传输，高速的串行通信使得采集到的数据实时更新在服务器中。该系统实现了雷达信号的实时采集、实时处理、远程传输、高速存储等功能，广泛使用高速串行总线，如SRIO、PCIe、Ethernet等进行数据传输，具有高性能、高可用性、高可靠性等优势。

技术指标

• 系统组成：
  1. 1块8通道250MSPS采样率16位分辨率AD采集FMC子卡（型号为：FMC128）；
  2. 1块FPGA + DSP信号处理板（型号为：TES600）；
  3. 1块4路光纤采集卡（型号为：PCIE730）；
• 系统互联：
  1. AD子卡与信号处理板：FMC高速连接器LVDS互联；
  2. 信号处理板与光纤采集卡：通过单模或多模光纤互联；
  3. 光纤采集卡与服务器：通过PCIe总线互联；
• 采集性能：
  1. 最大支持8通道250MSPS采样率，16位分辨率实时采集；
  2. 输入电压范围：1Vpp（4dBm）~2Vpp（10dBm），可编程输入电压范围；
  3. 模拟输入带宽：500MHz（典型值）；
  4. SFDR@170MHz：87dBc；
  5. SNR@170MHz：73.2dBFS；
  6. ENOB@170MHz：11.85bits；
  7. 8路AD同步采集；
• 处理性能（信号处理板）：
  1. DSP定点运算 40GMAC/Core * 8 = 320 GMAC；
  2. DSP浮点运算 20GFLOPs/Core * 8 = 160 GFLOPs；
• 传输性能：
  1. 支持Serial RapidIO、Aurora等传输协议；
  2. Serial RapidIO支持6.25Gbps线速率，Aurora支持10Gbps线速率；
  3. 支持单模或多模光纤，最大传输距离80KM；
• 存储性能：
  1. 存储带宽：64位，DDR3 SDRAM，500MHz工作时钟；
  2. 存储容量：最大支持4GByte DDR3 SDRAM；
• 其它接口性能：
  1. 1个高精时钟单元，支持1路外时钟输入、2路同步时钟输出；
  2. 2路RS485接口，4路LVTTL输入、4路LVTTL输出；
  3. 板载1个FRAM存储器、1个BPI Flash；
• 物理与电气特征
  1. 板卡尺寸：100 x 160mm
  2. 板卡供电：1.5A max@+12V（±5%）
  3. 散热方式：金属导冷散热
• 环境特征
  1. 工作温度：-40°~﹢85°C；
  2. 存储温度：-55°~﹢125°C；
  3. 工作湿度：5%~95%，非凝结

应用领域

• 软件无线电；
• 雷达与基带信号处理；