CN203573128U - 基于fpga的多通道数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于FPGA的多通道数据采集系统，它包括混频器、数据采集卡、FPGA和上位机，天线接收的信号依次经过混频器和数据采集卡与FPGA相连，FPGA通过通信单元与上位机相连；所述FPGA包括主控制器、FIFO模块、数字滤波器、降采样滤波器和通信单元，数据采集卡输出的数字信号依次通过FIFO模块、数字滤波器和降采样滤波器与主控制器相连，主控制器通过通信单元与上位机相连。本实用新型能完成中频信号的多通道同步采样和数字下变频，降低系统复杂度、减少系统成本，通过以太网进行数据传送，能提高采集数据传送速度，在数据传送到FPGA中后，能有效降低数据量和采样率，降低数据后续处理的复杂度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于FPGA的多通道数据采集系统。
背景技术
在无线电通信系统中，传统的数据采集是通过两次模拟下变频转换电路，先将信号频率从射频转换到数百兆赫兹的第一中频，再经过第二变频转换到数十赫兹的第二中频，然后模拟正交解调，最后才进行A/D采样。这种方式在AD采样之前经两次下变频，不仅系统复杂，还需要很多零件，成本高。另外，由于AD采样后的数据率往往非常大，单独对采集的任一信号来说，太高的采样率，会导致数据采集过程中，处理复杂度加大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能降低系统复杂度、减少系统成本、提高采集数据传送速度的基于FPGA的多通道数据采集系统，它能完成中频信号的多通道同步采样和数字下变频，在数据传送到FPGA中后，能有效降低数据量和采样率，降低数据后续处理的复杂度。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：基于FPGA的多通道数据采集系统，它包括混频器、数据采集卡、FPGA和上位机，天线接收的信号依次经过混频器和数据采集卡与FPGA相连，FPGA通过通信单元与上位机相连；
所述的FPGA包括主控制器、FIFO模块、数字滤波器、降采样滤波器和通信单元，数据采集卡输出的数字信号依次通过FIFO模块、数字滤波器和降采样滤波器与主控制器相连，主控制器通过通信单元与上位机相连。
所述的数据采集卡包括匹配网络电路、中频接收器和采样时钟模块，混频器输出的中频信号通过匹配网络电路与中频接收器相连，采样时钟模块与中频接收器的时钟信号输入端相连，中频接收器与FPGA相连。
所述的通信单元包括以太网通信控制模块和以太网接口，以太网接口通过以太网通信控制模块与主控制器相连。
所述的数字滤波器和降采样滤波器为多个，单个数字滤波器通过与之相对应的降采样滤波器连接主控制器。
所述的中频接收器采用中频分集接收器。
本实用新型的有益效果是： 数据采集卡包括中频分集接收器，完成中频信号的多通道同步采样和数字下变频，降低系统的复杂度，减少系统成本；FPGA内设有多个数字滤波器和降采样滤波器，即使中频分集接收器输出的数据率较大，也可以通过FPGA对数据进行分路数字滤波处理，再对每一路数据进行降采样处理，降低数据量和采样率，降低后续数据处理的复杂度；采用以太网将采集的数据发送至上位机，能提高数据的传送速度。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，基于FPGA的多通道数据采集系统，它包括混频器、数据采集卡、FPGA和上位机，天线接收的信号依次经过混频器和数据采集卡与FPGA相连，FPGA通过通信单元与上位机相连。
所述的通信单元包括以太网通信控制模块和以太网接口，以太网接口通过以太网通信控制模块与主控制器相连。
所述的FPGA包括主控制器、FIFO模块、数字滤波器、降采样滤波器和通信单元，数据采集卡输出的数字信号依次通过FIFO模块、数字滤波器和降采样滤波器与主控制器相连，主控制器通过通信单元与上位机相连。
所述的数据采集卡包括匹配网络电路、中频接收器和采样时钟模块，混频器输出的中频信号通过匹配网络电路与中频接收器相连，采样时钟模块与中频接收器的时钟信号输入端相连，中频接收器与FPGA相连。匹配网络电路，用于匹配中频接收器的输入阻抗。中频接收器采用中频分集接收器，作为优选的，采用AD6655芯片作为中频接收器。AD6655芯片具有高度集成、功能强等优点，内置双通道、14位、80MS/s、105 MS/s、125 MS/s、150 MS/s的模数转换器（ADC）和一个宽带数字下变频器(DDC)，一次完成中频信号的多通道同步采样和数字下变频，降低系统的复杂度，减少系统成本。
所述的数字滤波器和降采样滤波器为多个，单个数字滤波器通过与之相对应的降采样滤波器连接主控制器。各数字滤波器的频带范围各不相同。
本实用新型的工作过程如下：四根天线接收的信号经混频后得到中频信号，中频接收器AD6655对输入的中频信号进行同步采样和数字下变频，得到4路基带I/Q信号，通过接口将采集的数据存入FPGA的FIFO模块中，通过FPGA进行进一步处理。处理后的数据通过以太网接口将其传送至上位机。由于中频接收器输出的数据率往往较大，因此在FPGA中加入多个数字滤波器，分别滤出采样后信号的各频带，根据数据传输能力和需要进行截位，使用截位输出来降低量化位数，再对截位后的每一路数据进行降采样处理，降低采样率，这样就降低了数据后续处理的复杂度。
Claims (5)
1.基于FPGA的多通道数据采集系统，其特征在于：它包括混频器、数据采集卡、FPGA和上位机，天线接收的信号依次经过混频器和数据采集卡与FPGA相连，FPGA通过通信单元与上位机相连；
所述的FPGA包括主控制器、FIFO模块、数字滤波器、降采样滤波器和通信单元，数据采集卡输出的数字信号依次通过FIFO模块、数字滤波器和降采样滤波器与主控制器相连，主控制器通过通信单元与上位机相连。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的多通道数据采集系统，其特征在于：所述的数据采集卡包括匹配网络电路、中频接收器和采样时钟模块，混频器输出的中频信号通过匹配网络电路与中频接收器相连，采样时钟模块与中频接收器的时钟信号输入端相连，中频接收器与FPGA相连。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的多通道数据采集系统，其特征在于：所述的通信单元包括以太网通信控制模块和以太网接口，以太网接口通过以太网通信控制模块与主控制器相连。
4.根据权利要求1所述的基于FPGA的多通道数据采集系统，其特征在于：所述的数字滤波器和降采样滤波器为多个，单个数字滤波器通过与之相对应的降采样滤波器连接主控制器。
5.根据权利要求1所述的基于FPGA的多通道数据采集系统，其特征在于：所述的中频接收器采用中频分集接收器。
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| CN201320749018.2U CN203573128U (zh) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | 基于fpga的多通道数据采集系统 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN107294552A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-10-24 | 上海华测导航技术股份有限公司 | 一种利用有限资源处理多通道数据的方法 |
| CN114296629A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-08 | 五邑大学 | 一种信号采集方法和系统 |
| CN114487894A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-05-13 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种对车载电源设备进行实时质量监测的系统 |
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2013
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