Volume 4,Issue 6
基于FPGA 的高速信号采集与处理系统设计
本文针对雷达通信以及医疗成像等应用领域对于高速信号采集和实时处理所存在的强烈需求，构建了一套借助FPGA平台来开展高速信号采集与处理的系统，高速ADC 承担起模数转换的核心工作，JESD204B 高速串行接口会把数据流输送至FPGA，FPGA 借助它的并行架构开展数字滤波运算工作实时信号处理算法，像FFT 变换得以实现，大容量数据缓存的工作由DDR4 SDRAM 来承担，并且和上位机的高速通信借助千兆以太网来完成。系统开展采样工作的采样率峰值能够达到3.2GSps，其有效位数超过了9.1位，对信号去处理工作的延迟处在微秒级，契合高速信号采集以及处理方面的实际工程需求。在硬件架构设计上，系统采用了“ADC+FPGA+DDR4+ 以太网”的典型架构。高速模数转换器（ADC）作为模拟信号通向数字世界的桥梁，承担着核心的模数转换工作。本系统选用的ADC 芯片具备极高的采样性能，能够对高频模拟信号进行精确量化，为后续处理提供高质量的原始数据源。为了解决高速ADC 输出数据率过高导致的PCB 走线复杂及同步难题，系统引入了JESD204B 高速串行接口协议。相较于传统的并行LVDS接口，JESD204B 极大地减少了IO 引脚占用，降低了布线难度与干扰。该系统在采集速率、处理实时性及信号保真度等方面均达到了设计预期，能够很好地契合雷达探测、宽带通信及高端医疗成像等领域对高速信号采集与处理的实际工程需求，具有重要的应用价值。
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