航天測控中的中頻數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中期報(bào)告

航天測控中的中頻數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的中期報(bào)告1.項(xiàng)目背景隨著航天技術(shù)的快速發(fā)展，航天測控技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。傳統(tǒng)的航天測控中頻系統(tǒng)主要采用模擬信號(hào)處理方式，受到外部環(huán)境、設(shè)備老化等多種因素的影響，容易出現(xiàn)信號(hào)失真、誤差累積、干擾等問題，不便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。因此，數(shù)字化技術(shù)的引入對(duì)提高中頻信號(hào)的抗干擾能力、減小誤差、降低成本等具有重要意義。2.設(shè)計(jì)目標(biāo)本次中頻數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)航天器信號(hào)的高精度數(shù)字化采集、數(shù)字信號(hào)處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，提高數(shù)據(jù)處理效率和準(zhǔn)確性。具體設(shè)計(jì)要求如下：（1）采樣率：200Msps（2）采樣精度：16位（3）信噪比：>70dB（4）帶寬：0~100MHz3.設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)方案主要包括采樣模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊三個(gè)部分。（1）采樣模塊采樣模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)中頻信號(hào)的采集，其中包括高速ADC芯片、時(shí)鐘源和接口電路等，具體設(shè)計(jì)要求如下：1.采樣IC芯片選用16位的AD9226-200，能夠?qū)崿F(xiàn)200Msps的高速采集。2.時(shí)鐘源采用電磁振蕩器產(chǎn)生的10MHz基準(zhǔn)時(shí)鐘，通過固態(tài)電路進(jìn)行放大和分頻得到所需的采樣時(shí)鐘。3.采用現(xiàn)場可編程門陣列FPGA實(shí)現(xiàn)采樣控制邏輯和數(shù)據(jù)傳輸邏輯，能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)緩沖和DMA傳輸功能。4.采樣接口電路采用差分放大器進(jìn)行信號(hào)前置增益，濾波器進(jìn)行信號(hào)濾波和保護(hù)電路進(jìn)行過壓、過流保護(hù)。（2）數(shù)字信號(hào)處理模塊數(shù)字信號(hào)處理模塊主要實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波、抗混疊、譜分析和數(shù)據(jù)處理等功能，具體設(shè)計(jì)如下：1.實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波功能，采用FIR濾波器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行低通濾波、帶通濾波等濾波方式，提高信號(hào)的抗混疊能力和信噪比。2.抗混疊策略：根據(jù)采樣定理進(jìn)行采樣，還原原信號(hào)，解決混疊的影響。3.實(shí)現(xiàn)FFT頻譜分析功能，快速計(jì)算信號(hào)的頻譜特性，方便用戶對(duì)信號(hào)的分析和判斷。4.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理功能，通過自適應(yīng)算法、統(tǒng)計(jì)分析等方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，提高數(shù)據(jù)精度和有效性。（3）數(shù)據(jù)傳輸模塊數(shù)據(jù)傳輸模塊主要實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，具體設(shè)計(jì)如下：1.數(shù)據(jù)傳輸采用高速DMA傳輸方式，通過FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速緩沖和傳輸功能，提高數(shù)據(jù)傳輸效率和準(zhǔn)確性。2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用高速硬盤、固態(tài)硬盤、網(wǎng)絡(luò)硬盤等方式，滿足大容量、高速度、可靠性等要求。4.預(yù)期結(jié)果本次設(shè)計(jì)的中頻數(shù)字化系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)航天器信號(hào)的高精度采樣、數(shù)字信號(hào)處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽岣呦到y(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，提高數(shù)據(jù)處理效率和準(zhǔn)確性。預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)以下目標(biāo)：（1）采樣率能夠達(dá)到200Msps；（2）信噪比能夠達(dá)到7