一种高频高可靠性的信号采样和相关处理系统.doc
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1、一种高频高可靠性的信号采样和相关处理系统摘要:为同时完成4 个Stokes 矢量参数的相关测量,反演海面风场,提出了新型数字相关器的设计方法。结合高速数字相关器在数字极化辐射计中的应用,介绍了高速数据采样和相关处理系统。通过两片高速A/D 转换器(ADC08D1500)同步采样四路信号,采样结果通过Xilinx 公司新一代现场可编程门阵列(FPGA)-Virtex5 芯片作相关运算,相关结果通过串口上传到计算机,详细介绍了系统各个部分的接口电路和时序控制的设计。系统可以实现四路信号最高1.5GHz 采样率的相关计算。0 引言海洋表面风场的研究在气象学、海洋学、气候学中有着极其重要的意义。全极化
2、辐射计的新技术特点是,同时使用多路相关技术,对水平和垂直极化信号进行相关处理,产生反演海面风场模型所需的参量。修正的Stokes 矢量可以用来描述空间中辐射场的二阶统计特性。修正的Stokes 矢量中的元素以亮温K 作为单位,如下式所示。通过垂直和水平极化两路信号的相关运算可以得到4 个Stokes 参数。目前应用的极化辐射计,大多用模拟相关器。但是随着对风场测量精度的要求越来越高,模拟乘法器件已经满足不了要求。数字极化辐射计是指利用数字相关器来实现两个极化通道的自相关和互相关处理。数字相关器与模拟相关器相比,主要特点是能够用资源换速度,利用超大规模集成电路技术实现全并行宽带数字相关处理。数字
3、相关器对模拟信号进行采样,然后量化的数据作相关运算。根据乃奎斯特采样定律,采样频率必须大于等于两倍被采样信号带宽,才能避免信息的损失。这就使得采样电路工作在很高的频率上,对电路的精度和可靠性提出了很高的要求。本文介绍了一种高频高可靠性的信号采样和相关处理系统。本系统中高速ADC 采用NS公司的ADC08D1500,它具有高精度和低功耗等优点,可以工作在最高采样率1.5GHz。FPGA 芯片具有体积小,集成度高,功耗低等特点。数据接收和相关计算以FPGA为核心完成。1 数字相关器设计方案信号采集模块中,两片ADC08D1500 同时完成四路信号的采样。ADC 输出数据为LVDS 模式,单个ADC
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