[实用新型]一种SCA多通道高速采集系统

摘要

本专利公开一种SCA多通道高速采集系统，它采用由波形采集和测时模块组件以及综合处理器模块组成的基于SCA多通道高速采集系统，利用SCA芯片内部高速的开关电容阵列将模拟信号存储并通过慢速时钟读出再使用高精度的低速AD进行数字量化后存储至缓存单元，可以在完成多通道的波形采集和时间测量的同时，实现在线实时校准。本系统用于时频同步校准的校准过程简单，校准结果适用性好，系统校准误差小，测时精度优于80ps，特别适用于全波形分析技术领域。

主权项

一种SCA多通道高速采集系统，包括波形采集和测时模块组件（1）和综合处理器模块（2）；其特征在于： 所述的波形采集和测时模块组件（1）由4个结构相同的波形采集和测时模块组成，分别是1～4通道波形采集和测时模块（1‑1）、5～8通道波形采集和测时模块（1‑2）、9～12通道波形采集和测时模块（1‑3）以及13～16通道波形采集和测时模块（1‑4）；所述的波形采集和测时模块包括继电器衰减网络（101）、高速运放（102）、SCA芯片（103）、AD器件（104）、采集控制FPGA（105）以及专用测时芯片（106）；其中： 所述的继电器衰减网络（101）是继电器和阻容衰减电路组合结构； 所述的高速运放（102）是宽带全差动放大器和比较器组合结构； 所述的SCA芯片（103）是8通道、位数12bit、采样率0.5～5Gsps的SCA芯片； 所述的AD器件（104）是8通道、位数14bit、采样率50Msps的模数转换器； 所述的采集控制FPGA（105）对SCA芯片（103）工作模式进行控制，选用型号为XC3S1000； 所述的专用测时芯片（106）是8通道，测量分辨率81ps，无测量范围限制，200MHz峰值，40MHz持续测量频率的时间测量芯片； 所述的综合处理器模块包括主处理器FPGA芯片（201）和DSP（202）；其中： 所述的主处理器FPGA芯片（201）是双极型导电、半导体集成的FPGA芯片； 所述的DSP（202）是高性能、定点数字信号处理器，最高工作频率为1.2GHz； 系统工作时，波形采集和测时模块的继电器衰减网络（101）接收到从目标返回的回波信号实现自动开关调节，经过高速运放（102）的运放和阈值比较后产生的数字回波信号输入到SCA芯片（103）进行波形采集，通过SCA芯片（103）Domino时钟和校准时钟信号的设置实现多通道时频同步校准，将校准好的数字化回波输入低速AD（104）进行波形量化，将量化后的数字化波形数据输入到FPGA（201）中，通过LVDS总线发送波形数据至DSP（202），由该DSP（202）完成初始采样点至波形质心位置时间间隔计算和其他波形参数提取，主波作为起始信号，数字化回波，校时脉冲和同步脉冲等8路信号作为停止信号输入，由测时模块的专用时间测量芯片（106）完成上述8路信号与主波间的时间间隔测量，将回波信号与采样时钟同步信号一同输入到脉冲展宽电路完成回波过阈值触发至回波波形首个采样点时刻的时间间隔测量，从而该多通道高速采集系统实现了高精度的波形采集和时间测量。