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文檔簡介
1、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)是現(xiàn)代電子學(xué)關(guān)鍵技術(shù)之一,它將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,在數(shù)字信號處理領(lǐng)域有著十分重要的地位,是信號采集的核心。但在電模數(shù)轉(zhuǎn)換中,由于電時(shí)鐘的抖動(dòng)水平較高,從而使得要對高速寬帶信號實(shí)現(xiàn)無失真的采樣就較為困難,該電子瓶頸制約了電模數(shù)轉(zhuǎn)換器的發(fā)展,使其對現(xiàn)在的通信領(lǐng)域高速寬帶信號日益增長的需求無法滿足。光子學(xué)技術(shù)相比于電子學(xué)技術(shù),具有抖動(dòng)低、精度高、穩(wěn)定性高、帶寬高等特點(diǎn).電子時(shí)鐘的抖動(dòng)目前可以做到100fs左右,而超短光脈
2、沖的抖動(dòng)在如今的工藝下已經(jīng)可以達(dá)到10fs左右,提高了十倍左右,其應(yīng)用具有深遠(yuǎn)的影響,可以提高模數(shù)轉(zhuǎn)換的性能.利用光子學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)在光域中進(jìn)行信號處理,能夠顯著提高模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的采樣率以及有效比特位數(shù),克服電采樣中的高時(shí)鐘抖動(dòng),對模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)性能的提升具有重要的意義,因此光模數(shù)轉(zhuǎn)換在將來會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。
光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中由于光采樣通道的不一致性,以及光采樣的非線性等,因此需要一定的算法對被采樣的信號進(jìn)行校正和恢復(fù)。光模數(shù)
3、轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由于每個(gè)通道自身的不一致性,在對各自通道信號進(jìn)行采樣時(shí),會(huì)有隨機(jī)誤差的產(chǎn)生,這樣的隨機(jī)誤差會(huì)導(dǎo)致采樣后的信號與原始信號具有一定的區(qū)別,有時(shí)甚至是顯著的區(qū)別,因此利用數(shù)據(jù)校正技術(shù)對各個(gè)通道的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分析以及對通道特征參數(shù)的提取,來去除由于通道自身的不一致而導(dǎo)致的采樣信號的偏差,進(jìn)而根據(jù)信號相關(guān)性推導(dǎo)得出的信號重構(gòu)表達(dá)式進(jìn)行失配校正,保證了數(shù)據(jù)的有效性。本文將光模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)校正算法在FPGA上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、仿真、實(shí)現(xiàn)以及從FPGA到
4、PC端的數(shù)據(jù)傳輸及顯示,完成了整個(gè)光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中后端數(shù)據(jù)采樣、校正、傳輸以及可視化處理模塊。
首先,分析了導(dǎo)致光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中光采樣通道不一致性的原因,以及在光模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中應(yīng)用數(shù)據(jù)校正恢復(fù)算法對數(shù)據(jù)采樣的重要意義。討論了目前校正恢復(fù)算法的現(xiàn)狀,比較了不同算法的優(yōu)劣,并詳細(xì)闡述本文所采用的光模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)校正恢復(fù)算法的原理及優(yōu)勢。其次,描述并分析了系統(tǒng)后端框架及設(shè)計(jì)原理,闡述了算法實(shí)現(xiàn)框架,其中包括了雙通道數(shù)據(jù)校正恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)和
5、多通道數(shù)據(jù)校正恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)。分析了信號數(shù)據(jù)流的傳輸、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式以及最后的數(shù)據(jù)顯示模塊。然后,在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)校正恢復(fù)算法和傳輸邏輯的功能模塊,詳細(xì)闡述了雙通道算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)流程和原理,以及多通道數(shù)據(jù)校正恢復(fù)算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。最后,搭建了FPGA通過PCI接口與PC端通信平臺(tái),仿真驗(yàn)證數(shù)據(jù)校正恢復(fù)算法數(shù)據(jù)流的傳輸及算法的正確性,并在PC端使用JAVA SWING技術(shù)開發(fā)了數(shù)據(jù)的可視化模塊,提供圖形界面,對校正恢復(fù)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示
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