四通道GSps高速RSR技術研究.pdf

1、目前國內外在深空探測領域發(fā)展迅速，RSR(Radio Science Receiver)接收機是深空探測中的關鍵性設備，為人類在深空探測中認知宇宙、探索地外文明提供了硬件條件。
　　 本文的目標是完成四通道的GSps高速RSR的硬件設計。主要完成了三個方面的內容。第一是系統(tǒng)方案的設計，在參考了國內外RSR接收機的設計方案后，提出了直接對制冷放大器過來的信號進行采樣量化進而進行數字下變頻的系統(tǒng)設計方案。其具有三種工作模式：4通道×

2、1.25GSps、雙通道×2.5GSps、單通道×5GSps。輸出數據結果通過CPCI總線傳輸至主控計算機，也可以通過GTP高速接口傳給其他的數字信號處理板。第二是硬件電路的設計，根據系統(tǒng)方案選取了合適的硬件平臺。系統(tǒng)選用采樣速率為5GSps8Bit ADC；選用高穩(wěn)定度、低時鐘抖動的時鐘芯片為系統(tǒng)提供工作時鐘；選用雙FPGA加一塊CPLD的數字信號處理平臺來完成高速信號的接收和多相濾波處理。并在信號完整性原則的指導下，完成了PCB的設

3、計和實現。第三是數字信號處理單元中關鍵模塊的設計，包括數字信號接收模塊、時鐘模塊和數字下變頻模塊。數字信號接收模塊接收4×1.25Gbps的高速數據流，分接為8路，送入數字下變頻模塊中進行實時處理。時鐘模塊采用DCM加PLL的兩級結構，有效的降低了輸出時鐘的抖動。數字下變頻模塊采用多相濾波的結構進行正交下變頻處理，將寬帶信號搬移至零頻，然后抽取濾波。輸出數據流速率為156.25Mbps，降低了對后續(xù)處理速度的要求。
　　 最后完

4、成了硬件電路的調試和仿真。首先利用單片機調試平臺配置時鐘芯片，然后用示波器以及頻譜儀測試了時鐘芯片的輸出。接下來驗證了數字信號接收模塊，結果表明數字信號模塊能夠完整接收來自ADC的四通道×1.25Gbps的高速數據流，并正確實現數據分接的功能。然后用ModelSim驗證了數字下變頻模塊的功能，結果表明，這個模塊能夠實現將寬帶信號搬移到零頻，并且最終輸出數據速率降為156.25Mbps，方便了對數據的后續(xù)處理。
　　 整體的硬件電