[发明专利]10GSps8bit高速信号实时采集传输存储与回放系统

摘要

本发明涉及了10GSps8bit高速信号实时采集传输存储与回放系统。系统硬件上包括数据采集子系统、数据传输子系统、数据存储子系统及管理控制采集子系统，软件上包括GHz宽带模拟信号调理技术、高速低抖动时钟发生技术、80Gbps带宽的多通道并行高速数据传输技术、基于DDR3的高速数据缓存技术、高速数据存储技术、高速ADC交错采样补偿技术。本系统能对信号进行10GSps8bit的高速高精度采集，并将采集得到的数字信号实时存储起来，可以通过回放装置对数据进行回读，以便于进行事后分析和处理。

主权项

10GSps8bit高速信号实时采集传输存储与回放系统，系统的采样率达10GSps，采样分辨率为8bit，系统完成了采样数据的实时存储以及数据的事后回放，其特征在于：系统在硬件上包括数据采集子系统、数据传输子系统、数据存储子系统及管理控制采集子系统，其中，数据采集子系统连接到数据传输子系统，数据传输子系统连接到数据存储子系统，数据存储子系统连接到管理控制采集子系统，管理控制采集子系统通过控制信号控制数据采集子系统及数据存储子系统；所述数据采集子系统包括前端信号调理电路、ADC交错电路、FPGA、时钟发生及调相电路；所述ADC交错电路包括两片高速ADC芯片EV10AQ190，两片高速ADC芯片EV10AQ190进行交错采集以实现采样速率10GS/s，由FPGA完成数据的分发及高速串行传输；所述数据传输子系统包括位宽变换模块、分发传输模块及100Gbps传输分发接口；所述数据存储子系统包括NAND Flash固态存储阵列，固态存储阵列分别连接在8台计算机上；所述管理控制采集子系统包括主控计算机、交换机；所述ADC的采集结果由FPGA按照时间先后顺序分配到10路并行光纤接口并通过其分发到多个NAND Flash存储阵列中进行高速存储，当需要进行数据回调时，可通过千兆以太网将NAND Flash存储阵列中的数据传至高性能服务器中进行多通道数据拼接与对齐与数据处理；系统软件上包括GHz宽带模拟信号调理技术、高速低抖动时钟发生技术、80Gbps带宽的多通道并行高速数据传输技术、基于DDR3的高速数据缓存技术、高速数据存储技术、高速ADC交错采样补偿技术；待采集的信号通过调理电路，分别送至两个不同相位时钟控制的采集电路，两个采集信号叠加形成总采样频率达10GSps的信号采集电路，在FPGA中，对通道间的时延误差、增益误差、偏置误差进行校正，并由FPGA完成数据的分发，将数据分别传送至10个存储节点，10个存储节点完成数据的接收和存储工作，并在控制计算机的作用下，完成数据的回读工作；所述调理电路由阻抗匹配模块、衰减器和全差分运算放大器三部分组成，输入阻抗采用50欧姆匹配；针对大的输入信号可做衰减处理，选用Minicircuit公司的DAT‑31R5‑PP+可编程控制的衰减器，输入信号带宽从DC~2.4GHz，实现0.5dB~31.5dB衰减，信号输入范围‑0.3V~3.6V，同时对于小信号，通过后端的全差分运放实现信号的放大；系统前端采用高速可编程全差分运放ADL5562实现对输入信号动态范围的浮动控制，并实现2GHz的整机带宽，ADL5562的 ‑3dB带宽为3.3GHz，内部集成了增益控制电阻，通过外部管脚在6dB、12dB、15.5dB之间进行选择，0.1dB增益平坦度为220MHz，输出压摆率在负载200欧的情况下为9.8V/ns，噪声密度1.6‑34nV/HZ。