基于PC/104總線的雷達(dá)數(shù)據(jù)采集板設(shè)計(jì)

　　摘要：介紹了一種基于PC/104總線的雷達(dá)數(shù)據(jù)采集板的設(shè)計(jì)。硬件上采用CPLD進(jìn)行邏輯控制，簡(jiǎn)化了硬件電路。該采集板具有精度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，為雷達(dá)測(cè)試設(shè)備的數(shù)據(jù)采集提供了一套可行的硬件設(shè)計(jì)方案。

　　引言

　　隨著現(xiàn)代雷達(dá)功能多樣化、復(fù)雜化，要求研制和裝備的周期越來(lái)越短，為保障裝備部隊(duì)的雷達(dá)系統(tǒng)充分發(fā)揮出優(yōu)越的性能，雷達(dá)測(cè)試設(shè)備的作用顯得非常重要。本文提出了一種適用于雷達(dá)測(cè)試設(shè)備的數(shù)據(jù)采集板設(shè)計(jì)方案，能夠有效地對(duì)I/Q模擬基帶信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，并能滿足雷達(dá)測(cè)試設(shè)備小型化的要求。

　　數(shù)據(jù)采集板組成及設(shè)計(jì)原理

　　數(shù)據(jù)采集板由A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)FIFO緩存電路、CPLD、PC/104 CPU模塊等四部分組成，其原理框圖如圖1所示。　　

 　　A/D轉(zhuǎn)換電路

　　在本設(shè)計(jì)中，A/D轉(zhuǎn)換器選用ADI公司生產(chǎn)的12位高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD10242。它是一種全雙工、帶有模擬輸入信號(hào)調(diào)節(jié)的A/D轉(zhuǎn)換器，集成了放大器、基準(zhǔn)電壓源、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和輸出緩沖器，其采樣速率可達(dá)40MSPS，采樣延遲為1ns。由于雷達(dá)模擬基帶信號(hào)電壓變化范圍較寬，而AD10242的輸入電壓只有三檔可調(diào)：±0.5V、±1.0V、±2.0V，因此為了減小轉(zhuǎn)換誤差，使模擬信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換器輸入的允許范圍內(nèi)盡可能大，就需要對(duì)模擬信號(hào)的幅值進(jìn)行必要的調(diào)整，即在信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之前對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波和降壓等信號(hào)調(diào)理，使其電壓符合A/D轉(zhuǎn)換器的要求。本設(shè)計(jì)中，I/Q模擬基帶信號(hào)通過(guò)2片ADI公司的箝位放大器AD8036，使其信號(hào)電壓箝位在±1.0V以內(nèi)。

　　數(shù)據(jù)FIFO緩存電路

　　I/Q模擬基帶信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)?路12位數(shù)字信號(hào)，分別連接至2片IDT7203的輸入數(shù)據(jù)總線上。IDT7203是IDT公司生產(chǎn)的高性能FIFO芯片，該芯片是一個(gè)雙端口的存儲(chǔ)緩沖芯片，具有2k×9位的RAM陣列，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，其內(nèi)部的讀、寫(xiě)指針可在先入先出的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)自動(dòng)寫(xiě)入和讀出。IDT7203通過(guò)外部電路提供的寫(xiě)信號(hào)WR和讀信號(hào)RD進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作，并提供了三種標(biāo)志位：全滿標(biāo)志位FF、半滿標(biāo)志位XO/HF和全空標(biāo)志位EF來(lái)標(biāo)明數(shù)據(jù)的寫(xiě)入情況，以防止數(shù)據(jù)的空讀和溢出。在本數(shù)據(jù)采集板中，4片F(xiàn)IFO緩存器均工作在單一器件模式下，用來(lái)存儲(chǔ)I路和Q路模擬基帶信號(hào)從啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換到PC/104總線讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間內(nèi)經(jīng)A/D所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。在實(shí)際使用時(shí)，可以通過(guò)PC/104軟件編程設(shè)定FIFO的使用深度，這樣可以大大減少A/D轉(zhuǎn)換的中斷次數(shù)，保證較高的采樣頻率和較低的中斷頻率。