摘要：高速中频采样信号处理平台在实际应用中有很大的前景，提出采用FPGA+DSP的处理结构，结合高性能A／D和D／A处理芯片，设计了一个通用处理平台，并对其主要性能进行了测试。实验与实际应用表明，该系统具有很强的数据处理能力和很好的稳定性。
关键词：高速中频；信号处理；FPGA；DSP

0 引言
现代社会正向数字化、信息化方向高速发展，在这一过程中，往往需要高速信号的实时性数字化处理。例如，随着科技的进步，现代雷达等应用信号的数字化处理上有了长足的发展，但也带来了新的问题，这些应用的数字信号处理具有海量运行需求的应用背景，如巡航导弹末制导雷达地形匹配、合成孔径雷达的成像处理、相控阵雷达的时空二维滤波处理等领域。目前，单片DSP难以胜任许多信号处理系统的要求。而常见的解决方案也是高速A／D采样与信号处理功能是在多块不同的板卡上实现，这给实际应用带来很插件电感器多不便。
鉴于上述现有技术一体成型电感所存在的问题，本设计平台的目的是：
(1)实现高速中频信号(如雷达信号)的数字化处理并进行实时传输数据或进行数据的实时计算，并能通过输出电路进行结果显示；
(2)自定义控制总线可以实现对高速中频信号处理板进行灵活控制，具有较强的可配置性和丰富的灵活性；
(3)高速A／D采样与D／A回放及数据处理单元集成在一块板上，在集成度高的同时也降低了高速信号在传输过程中出现差错的概率。

1 平台设计方案
高速中频采样信号处理平台由主控制电路、高速A／D与电感器原理图D／A电路、信号处理单元电路、光纤通道电路、时钟管理电路、存储单元和外部接口电路组成，其总体框图如图1所示。

在实际应用过程中，四路A／D通道可以接收不同的信号源的信号，D／A通路可以对外进行数据显示等多种功能，时钟管理电路管理内外时钟的使用及对板上系统供给工作时钟，两路光纤通道可以与其他高速设备相连接，自定义总线可以与CPU或主控制器相连接对平台进行有效灵活的控制。
1．1 高速A／D与D／A设计
四路高速A／D采样通道采用两片NS公司的ADC081000实现，每片有两个A／D通道，相比多片A／D器件的通道间相位恒定设计是一个难点而言，单片A／D器件可以更容易实现两路通道间的相位恒定。ADC081000是一款高性能的A／D采集芯片，单通道8 b采样频率为1 GHz。本平台中A／D通道间采样数据的相位恒定是利用采样时钟相位间的恒定来实一体成型电感器现的。在设计时，使时钟芯片到两片A／D器件间的时钟线等长，两片A ／D器件到FPGA间的时钟线与数据线也分别等长，并且还利用一片FPGA设计了对两片A／D器件的软启动控制，这就更保证了四路通道间采样时钟的相位恒定。
两路高速D／A通道采共模电感用两片AD公司的AD9736实现，AD9736单通道14 b，采样频率可达1 200 MSPS。两路高速D／A通路也利用一片FPGA作控制，实现通道间相位差的恒定。
1．2 信号处理单元设计
信号处理单元包括FPGA和DSP两大部分。
FPGA部分主要由四片Virtex-4 SX55组成，四片FPGA间实现有串行连接和相隔间的连接。FPGA电路主要是实现对高速A／D采集数据的预处理和高速D／A回放数据处理，并且控制高速A／D电路采样时钟的相位恒定与高速D／A电路采样时钟的相位恒定，同时也根据需要与相应的DSP进行数据交换或传递。FPGA电路上连接的光接口电路也可以实现与其他系统进行高速、实时的数据交换。
A／D采样之后的数字信号速率非常高，要从这些高速信号中得到有用的基带信号，需要有效地对其进行数字下变频、抽取、滤波等处理，这些功能都可以通过FPGA来实现。FPGA具有较高的处理速度和较高的稳定性，同时又具有设计灵活、易于修改和维护的优点，可以适应不同系统的要求，提高了系统的适用性及可扩展性。
DSP电路是本平台信号处理的核心，完成大部分的数据处理工作，由四片ADSP TS201组成，四片DSP间实现了两两间的Link口互连，构成了分布式并行系统，可以把复杂的算法分割成小的任务给各处理器完成，从而减少任务的执行时间。
根据设计需要，平台数据的传输量很大，多DSP之间的数据传输速度尤为重要，采用Link口来传输数据，可以在不增加辅助电路的前提下，DSP间的直接互联。而且，基于Link口的数据传输采用专门的数据通道，不占有系统总线资源，消除了传输过程中的总线仲裁，减少了网络延迟带来的不确定因素。四片DSP间Link口的传递数据能力高达600 MB／s。 大功率电感厂家 |大电流电感工厂