【摘 要】
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在雷达、通信和测控领域中,高速采集系统是连接射频系统与信号处理系统之间的桥梁。随着电子技术的快速发展,相控阵技术已经大规模应用于雷达、通信和测控中。随之而来的是带宽的提升和阵元数的增加,采集系统逐步向着高采样率和多通道的方向前行。本文首先研究了采集系统中量化噪声和孔径抖动对模数转换的影响。其次设计并测试了一款宽带数字阵列收发系统。本文主要研究内容如下:（1）建立了量化噪声的基本模型,重点分析了量化
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在雷达、通信和测控领域中,高速采集系统是连接射频系统与信号处理系统之间的桥梁。随着电子技术的快速发展,相控阵技术已经大规模应用于雷达、通信和测控中。随之而来的是带宽的提升和阵元数的增加,采集系统逐步向着高采样率和多通道的方向前行。本文首先研究了采集系统中量化噪声和孔径抖动对模数转换的影响。其次设计并测试了一款宽带数字阵列收发系统。本文主要研究内容如下:（1）建立了量化噪声的基本模型,重点分析了量化噪声的统计特性以及计算方法。提出了基于输出信噪比要求和量化位数条件下的,ADC输入信号的动态确定办法,为射频前端增益设计提供理论依据。首先采用统计理论分析了输入信号、输出信号及量化噪声三者之间的关系,理论分析结果证明了采集系统在不同的输入信号模型下,其量化噪声具有不同的计算方式。然后采用Matlab仿真验证的方式,证明了上述结论的正确性。最后针对通信和测控信号,给出了ADC输入信号动态范围确定的实例。（2）研究了高速模数混合电路设计方法,重点分析了电源电路和时钟电路设计。根据工程所需的性能指标和硬件框图,设计了一款超过ADC全功率带宽的采集系统硬件,其主要指标包括1GSPS、14位40通道高速同步ADC采集电路,2GSPS、16位20通道高速同步DAC发射电路,以及整机10Gbps的高速数据交换链路。（3）针对设计好的硬件系统,完成了接口程序编写和指标测试等工作。针对ZYNQ和Virtex-7两种型号芯片实现了C语言配置程序设计。根据JESD204B和Aurora接口协议,在FPGA逻辑中实现了两种协议的收发接口逻辑设计,完成了两种协议串行接口速率高达10Gbps的实现。测试了接收通道、发射通道和光接口的性能,与工程硬件设计要求指标对比,该硬件设计方案能够满足设计要求指标。
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