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模块化接收机与多通道数据采集电路设计

作　者: 高忠斌
导　师: 李海森
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 多通道 模块化 模拟接收机 FPGA 数据采集
分类号: TN851
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 105次
引　用: 2次
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内容摘要


多波束测深仪是海底地形地貌探测中重要的测量设备,伴随着人类海洋开发的步伐,其广阔的应用前景也逐渐显现出来,多波束测深仪的研制需求迫切。本文基于浅水宽覆盖多波束测深系统项目,设计并实现了该系统中的多通道模拟接收机与数据采集电路。根据多通道接收机电路的特点,本文采用模块化的设计方法,完成了接收机母板和80个信号调理模块的研制。信号调理模块主要完成对换能器输出的信号的进行无失真放大、滤波和增益控制等功能。论文设计了一种简单可行的增益控制方法,并尝试使用三参差调谐放大滤波器。同时采取各种有效措施以保证接收机噪声特性好、通道间幅度相位一致性高。结果表明,模块化设计方法使设计变得更加简单,调试变得更加方便,实验测得接收机的各项指标满足设计要求。数据采集电路是连接模拟信号和数字信号的桥梁。论文设计了基于FPGA的多通道数据采集硬件电路,主要包括FPGA核心控制电路、多片A/D芯片组成的模数转换电路、数模转换电路以及HOTLink串行数据传输接口电路。同时对模数混合电路的PCB设计做了简单介绍。在QuartusⅡ软件环境下,使用Verilog HDL语言设计了各功能电路的控制逻辑。并采用Modelsim仿真工具进行相关电路的功能和时序仿真。最后再通过板级验证,确保多通道采集电路完成正常工作。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-19
  1.1 论文研究背景和意义  11-12
  1.2 多波束测深仪系统概述  12-15
    1.2.1 国内外发展概况  12-13
    1.2.2 多波束测深仪系统构成  13-15
  1.3 模块化接收机的设计思想  15-16
  1.4 基于FPGA 的多通道数据采集技术  16-17
  1.5 论文的主要研究内容  17-19
第2章 模块化接收机设计与实现  19-50
  2.1 接收机的组成及技术指标  19-22
    2.1.1 接收机的组成  19-20
    2.1.2 接收机的技术指标  20-22
  2.2 接收机低噪声设计  22-28
    2.2.1 电子元器件的本征噪声源  22-24
    2.2.2 集成运算放大器噪声特性  24-28
  2.3 可控增益放大电路设计  28-35
    2.3.1 自动增益控制技术  28-29
    2.3.2 增益控制电路结构  29-30
    2.3.3 可控增益放大器的选择  30-33
    2.3.4 增益控制电路原理图  33-35
  2.4 带通滤波器电路设计  35-43
    2.4.1 滤波器概述  35-36
    2.4.2 调谐放大滤波器的选择  36-42
    2.4.3 带通滤波器电路原理图  42-43
  2.5 固定增益放大器电路设计  43-44
  2.6 改善通道一致性的措施  44-45
  2.7 接收机PCB 设计  45-47
    2.7.1 PCB 结构设计  45-46
    2.7.2 PCB 可靠性设计  46-47
  2.8 接收机的调试  47-49
    2.8.1 注意事项  47
    2.8.2 测试结果  47-49
  2.9 本章小结  49-50
第3章 多通道数据采集电路设计  50-67
  3.1 多通道数据采集电路总体设计  50-51
  3.2 FPGA 核心控制电路设计  51-55
    3.2.1 EP2S90F1020 芯片介绍  51-52
    3.2.2 FPGA 配置方式设计  52-54
    3.2.3 FPGA 供电电源设计  54-55
  3.3 模数转换电路设计  55-59
    3.3.1 AD7657 芯片介绍  56-57
    3.3.2 AD7657 接口电路设计  57-59
  3.4 增益控制电路设计  59-60
  3.5 HOTLink 接口电路设计  60-64
    3.5.1 CY7B923 芯片介绍  61-62
    3.5.2 CY7B923 接口电路设计  62-64
  3.6 多通道数据采集电路PCB 设计  64-66
    3.6.1 PCB 的布局  64
    3.6.2 PCB 的布线  64-65
    3.6.3 电源处理  65-66
    3.6.4 地线处理  66
  3.7 本章小结  66-67
第4章 多通道数据采集电路逻辑设计  67-76
  4.1 FPGA 逻辑设计方法  67-68
    4.1.1 硬件描述语言  67
    4.1.2 IP CORE  67-68
  4.2 总体逻辑设计  68-70
    4.2.1 信号采样率的确定  68-69
    4.2.2 总体逻辑框图  69-70
  4.3 ADC 逻辑设计  70-73
  4.4 数据处理逻辑设计  73-74
  4.5 HOTLink 逻辑设计  74-75
  4.6 本章小结  75-76
结论  76-77
参考文献  77-81
致谢  81-82
附录  82-84

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 接收设备、无线电收音机 > 接收机：按形式分
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