組合式GHz帶寬無線電科學(xué)接收機(jī)設(shè)計(jì).pdf

1、近幾年由于我國在深空探測領(lǐng)域的迅速發(fā)展，發(fā)射到太空的航天器也越來越多，因此我國需要建設(shè)自己的深空探測網(wǎng)絡(luò)為太空的航天器提供導(dǎo)航定位服務(wù)以及天文觀測。目前世界各國在天文觀測領(lǐng)域發(fā)展迅速，多通道RSR(RadioScienceReceiver)是天文觀測中的關(guān)鍵性設(shè)備，在搜尋地外文明、探索未知星體方面發(fā)揮了重要作用。
　　本文的目標(biāo)是組合式GHz帶寬無線電科學(xué)接收機(jī)的硬件設(shè)計(jì)。主要完成了以下內(nèi)容。第一是針對深空探測領(lǐng)域的要求，結(jié)合現(xiàn)今

2、市場的發(fā)展，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。第二是系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，在參考了國內(nèi)外RSR接收機(jī)的設(shè)計(jì)方案后，提出了模塊化的設(shè)計(jì)方案。按照不同功能將整個RSR系統(tǒng)劃分為三個模塊:模數(shù)轉(zhuǎn)換平臺、通用數(shù)字處理平臺和ARM控制平臺，通過不同的模塊靈活配置組合滿足各種應(yīng)用場合的需要。模數(shù)轉(zhuǎn)換平臺對致冷放大器的信號進(jìn)行采樣，選用E2V公司的多通道高采樣率ADC(AnalogtoDigitalConverter)作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它共有三種工作模式:4通道×1.25G

3、sps、雙通道×2.5Gsps、單通道×5Gsps，滿足各種不同應(yīng)用場合的需求。在模數(shù)轉(zhuǎn)換平臺中還包含低抖動高穩(wěn)定時鐘，選用ANALOGDEVICES公司寬輸出頻率、高穩(wěn)定度、低抖動的時鐘芯片為ADC和FPGA提供工作時鐘。高速ADC采樣數(shù)據(jù)通過高速連接器輸出至第二個模塊---通用數(shù)字處理平臺，該平臺選用XilinxVirtex-6系列的FPGA作為數(shù)字信號處理器，完成相應(yīng)的數(shù)字信號處理，通過高速數(shù)據(jù)接口或者網(wǎng)絡(luò)的形式傳輸至主機(jī)或者其它

4、電路板塊。通用數(shù)字處理平臺還有一個優(yōu)勢就是其通用性，可以疊加多塊數(shù)字處理板，以完成復(fù)雜的數(shù)字處理功能。第三個平臺是ARM控制平臺，選用ARM11作為系統(tǒng)控制器，完成對ADC、FPGA以及時鐘信號的控制。三個平臺之間，采用高速連接器進(jìn)行連接，這種組合式的模塊化設(shè)計(jì)方案具備很好的靈活性和擴(kuò)展性。論文完成了整個系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)、各個模塊原理圖設(shè)計(jì)和12層高速PCB設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中充分考慮了信號完整性、電源完整性和高速信號匹配等因素。完成對主要模塊