[发明专利]多通道模数转换系统及其转换方法

说明书

本发明公开多通道模数转换系统，包括数据采集模块、数据处理模块、时钟电路模块、电源电路模块和整板配置模块，其中，所述的数据处理模块包括一现场可编程门阵列和一信号处理器；所述的数据采集模块通过模数转换器支持的高速数据传输标准接口与现场可编程门阵列相连接；所述的数据采集模块包括若干个模数转换器，其若干个模数转换器在同频同相的时钟驱动下工作，并同时进行复位；所述的整板配置模块分别控制电源电路模块中电源的启动顺序；时钟电路模块中时钟的输出频率、输出相位以及输出开关，并可进行复位控制；数据处理模块的启动上电顺序；本发明实现了各通道间数据采样同步和数据传输同步，确保所有通道间对模拟采样信号的相位一致性。

技术领域

本发明属于数字阵列雷达的中频采样电路技术领域，具体涉及多通道模数转换系统及其转换方法。

背景技术

高性能雷达系统对有源数字阵列天线的需求越来越迫切，是未来雷达发展的一个必然趋势。以接收天线为例，数字阵列天线的特征是对每个单元天线接收的射频信号进行放大滤波和下变频，变换到适合模数转换的中频，这样对每个中频模拟信号进行数字化和正交变换，在数字基带对阵元接收信号的幅度和相位进行加权求和得到相应的数字波束。数字阵列天线具有同时形成独立多波束，每个天线波束可以实现快速扫描和任意形状赋形，方便的通过采用自适应波束形成算法生成方向图零陷，实现空域干扰抑制。

随着阵列规模的增大以及工作频段的提高，对中频采样电路的通道数量和集成度提出了越来越高的要求，对基于高集成度高速模数转换和波束形成电路的需求越来越高。比如对于Ku频段(波长2cm)的8×12结构的数字阵列，阵元间距按照半波长计算，其前端天线和射频电路尺寸为8cm×12cm，后端的中频采样和处理电路就需要把96通道的高速模数变换和波束形成集成在8cm×12cm的有限体积的PCB电路内，并且每个通道的采样率都要满足较高的要求，通道间的同步如果不进行有效的控制，每次上电工作时通道间会引入不确定的相位关系。因此，高集成度高速多通道中频模数转换和波束形成电路的优化设计至关重要。

发明内容

发明目的：本发明提供一种多通道模数转换的数据采样同步和数据传输同步的多通道模数转换系统。

技术方案：所述的多通道模数转换系统，该系统包括数据采集模块、数据处理模块、时钟电路模块、电源电路模块和整板配置模块，其中，所述的数据处理模块包括一现场可编程门阵列和一信号处理器；所述的数据采集模块通过模数转换器支持的高速数据传输标准接口与现场可编程门阵列相连接；所述的数据采集模块包括若干个模数转换器，其若干个模数转换器在同频同相的时钟驱动下工作，并同时进行复位；所述的时钟电路模块分别给模数转换器、现场可编程门阵列、信号处理器、电源电路模块提供时钟信号；所述的整板配置模块分别控制电源电路模块中电源的启动顺序；时钟电路模块中时钟的输出频率、输出相位以及输出开关，并可进行复位控制；数据处理模块的启动上电顺序；控制数据采集模块的模数转换器的工作模式、采样率，并进行同步复位；以及延迟现场可编程门阵列的上电顺序；所述的电源电路模块分别为数据采集模块、数据处理模块、时钟电路模块以及整板配置模块提供电压信号。

进一步，所述的现场可编程门阵列和信号处理器之间通过I/O引脚、16位EMIF总线以及四路配置的串行互联总线连接。

进一步，所述的现场可编程门阵列还包括对外的交互接口、千兆以太网以及UART接口。

进一步，所述的时钟电路模块包括一锁相环、两个时钟芯片、以及若干个差分时钟扇出缓冲器；单端参考时钟经过锁相环芯片缓冲后分成三路单端时钟，一路直接供给整板配置模块，另外两路单端时钟分别输出给时钟芯片；时钟芯片输出的时钟经若干个差分时钟扇出缓冲器输出多路不同用途的差分时钟，分别给模数转换器和数字传输电路提供时钟信号。

进一步，所述的若干个模数转换器的每一模数转换器接收到的差分时钟信号在PCB上的走线长度相同；两两模数转换器接收的复位控制信号的信号时钟差小于一个时钟周期。