基于PXIe接口的數字化儀制造技術

本發明專利技術公開了一種基于PXIe接口的數字化儀。該數字化儀包括：模擬信號處理與模擬/數字A/D轉換電路單元、觸發管理單元、時鐘管理單元、板載信號處理單元、捕獲引擎單元、板載內存存儲管理單元、PXIe接口邏輯控制單元、以及分析單元，借助于本發明專利技術的技術方案，能夠提供高采樣率、高分辨率的數字分析，模擬帶寬高，并且具有板載信號處理器功能，能夠實現DDC、重采樣、FIR濾波抽取、IQ數據存儲等功能，同時支持時鐘同步、觸發功能，支持多種解調方式。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及信號分析領域，特別是涉及一種基于PXIe接口的數字化儀。
技術介紹
隨著技術的發展，軍用測試裝備正朝向小型化、智能化發展，要求測試的功能不斷增多，體積盡可能小。在測試裝備中分析類儀器占有非常重要的地位，為了解決復雜的信號分析，往往需要進行多域分析，數字化儀為這種需求提供了技術保障。它是建立在信號數字化基礎上的一項數字信號處理技術，為測試系統提供各種分析功能，包括示波器、矢量信號分析儀、頻譜分析儀等多種功能，滿足時域、解調域及頻域的聯合分析需求，從不同的角度對信號進行分析，為復雜測試系統的功能調試、故障診斷提供有效的支持。但是，在現有技術中，多功能、小型化是該裝置研制的重點和難點。
技術實現思路
本專利技術提供一種基于PXIe接口的數字化儀，以解決現有技術中的上述問題。本專利技術提供一種基于PXIe接口的數字化儀，包括模擬信號處理與模擬/數字A/D轉換電路單元，用于對輸入的模擬信號進行調理，并進行A/D采集，將A/D采集后的數字信號輸入到板載信號處理單元；觸發管理單元，用于進行觸發源分配，并進行觸發類型管理；時鐘管理單元，用于產生數字化儀各單元的時鐘信號，并對時鐘信號進行分配；板載信號處理單元，用于對A/D采集后的數字信號進行處理，輸出信號速率可調的IQ數據流信號；捕獲引擎單元，用于根據觸發管理單元發送的觸發信號和時鐘管理單元發送的時鐘信號向板載內存存儲管理單元發送存儲IQ數據流信號的控制指令；板載內存存儲管理單元，用于根據捕獲引擎單元的控制指令，將板載信號處理單元輸出的IQ數據流信號進行存儲；PXIe接口邏輯控制單元，用于與PXIe總線接口進行通信，接收控制單元通過PXIe總線接口發送的控制信號，根據控制信號對數字化儀內部各個單元的寄存器進行讀寫，實現對數字化儀中的各個單元的配置和控制；獲取板載內存存儲管理單元中存儲的IQ數據流信號，通過PXIe總線接口將IQ數據流信號到分析單元；分析單元，用于根據IQ數據流信號進行示波、矢量信號分析和頻譜分析。優選地，模擬信號處理與模擬/數字A / D轉換電路單元具體包括阻抗匹配模塊、衰減器、濾波放大模塊、以及A/D采集模塊；阻抗匹配模塊，用于對模擬信號進行終端匹配；衰減器，由30dB動態范圍、以及O. 5dB步進的衰減網絡組成，用于對阻抗匹配模塊輸出的模擬信號進行衰減；濾波放大模塊，包括濾波器、開關、以及放大器，其中，濾波器用于對兩種濾波方式進行選擇，并對衰減器輸出的模擬信號進行濾波，其中，兩種濾波方式包括低通方式和帶通方式，低通方式完成IOOHz 400MHz的模擬信號接收；帶通方式完成296. 4MHz 346. 4MHz的模擬信號接收；開關以及放大器用于將模擬信號的幅度調整到A/D采集模塊的接收范圍內；A/D采集模塊，用于進行A/D采集，將模擬信號轉換為數字信號。優選地，觸發源包括外部可編程功能接口 PFI觸發、背板總線觸發、信號通道O觸發、以及板載信號處理單元觸發；觸發類型包括立即觸發、軟件觸發、以及數字觸發。優選地，時鐘管理單元具體包括時鐘產生模塊，用于通過AD9511芯片將參考時鐘經過鎖相環PLL倍頻至預定頻率，然后經過預設的分頻器分頻至所需要的頻率；時鐘分配模塊，用于將AD9511芯片產生的時鐘信號分配給各單兀。優選地，PXIe接口邏輯控制單元采用FPGA實現。優選地，板載信號處理單元具體包括均衡濾波器、數字增益模塊、數字偏移模塊、直接數字控制DDC模塊、數據處理模式選擇模塊、以及OSP觸發模塊；均衡濾波器，用于A/D采集后的數字信號進行均衡濾波；數字增益模塊，用于對均衡濾波后的數字信號進行數字增益；數字偏移模塊，用于數字增益后的數字信號進行數字偏移；DDC模塊，用于對數字偏移后的數字信號進行處理，輸出IQ數據流信號；數據處理模式選擇模塊，用于選擇對IQ數據流信號進行處理的數據處理模式，其中，數據處理模式包括實數數據處理模式和復數數據處理模式；板載信號處理單元觸發模塊，用于向觸發管理單元發送IQ數據流信號，其中，IQ數據流信號作為板載信號處理單元觸發的判斷依據。優選地，DDC模塊具體包括頻率轉換模塊，用于對數字偏移后的數字信號進行數字混頻和下變頻；小數分頻重采樣模塊，用于對進行下變頻后的數字信號進行小數分頻重采樣；濾波抽取模塊，用于對輸入的數字信號進行濾波抽取，輸出IQ數據流信號。優選地，頻率轉換模塊具體用于根據預先設置的掃描頻率范圍和掃描頻率步進對輸入的A / D采集后的數字信號進行掃描，將數字信號分別與兩路正交的數字振蕩器信號相乘，完成數字混頻和下變頻；濾波抽取模塊具體用于通過級聯積分梳狀CIC濾波器、半帶HB濾波器、以及有限長單位沖激響應FIR濾波器對輸入的數字信號進行高頻分量消除，獲取同相分量I和正交分量Q，并根據同相分量I和正交分量Q獲取IQ數據流信號，其中，IQ數據流信號包括I信號參量、Q信號參量、M信號參量、P信號參量、以及F信號參量。優選地，控制單元具體包括矢量分析模塊，用于對IQ數據流信號進行載波同步與碼同步，并對IQ數據流信號進行幅度補償和相位補償，通過測量濾波器進行濾波后，IQ數據流信號分成兩路，一路通過碼元檢測形成參考信號，另一路為測量信號，將參考信號與測量信號進行比較，進行誤差計算；頻譜分析模塊，用于通過濾波抽取模塊中的CIC濾波器、HB濾波器、以及FIR濾波器獲取原始頻譜數據的分析帶寬RBW，并通過鑒幅和FIR濾波獲取原始頻譜數據的顯示帶寬VBW，對原始頻譜數據的進行檢波，獲取頻譜數據，根據頻譜數據進行頻譜分析；并控制頻率轉換模塊的掃描頻率范圍和掃描頻率步進，其中，FIR濾波器系數不變，通過控制CIC濾波器和HB濾波器的抽取倍數實現不同的帶寬的轉換。優選地，掃描頻率步進小于或等于1/3RBW。本專利技術有益效果如下本專利技術實施例的技術方案能夠提供高采樣率、高分辨率的數字分析，模擬帶寬高，并且具有板載信號處理器功能，能夠實現DDC、重采樣、FIR濾波抽取、IQ數據存儲等功能，同時支持時鐘同步、觸發功能，支持多種解調方式，可廣泛應用于射頻通信、射頻廣播、衛星通信等各種通信系統及軍事領域中的電子戰接收機、雷達接收機、電子偵察等領域。上述說明僅是本專利技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本專利技術的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本專利技術的具體實施方式。附圖說明通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本專利技術的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中圖1是本專利技術實施例的基于PXIe接口的數字化儀的結構示意圖；圖2是本專利技術實施例的模擬信號處理與A/D轉換電路單元的結構示意圖；圖3是本專利技術實施例的板載信號處理單元的結構示意圖；圖4是本專利技術實施例的數字化儀控制單元整體工作流程圖；圖5是本專利技術實施例的示波器驅動接口功能示意圖；圖6是本專利技術實施例的驅動的功能結構示意圖；圖7是本專利技術實施例的數字正交抽取平臺結構的示意圖；圖8是本專利技術實施例的矢量信號分析算法的結構示意圖；圖9是本專利技術實施例的基于FIR的頻譜分析過程的示意圖；圖10是本專利技術實施例的以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于PXIe接口的數字化儀，其特征在于，包括：模擬信號處理與模擬/數字A／D轉換電路單元，用于對輸入的模擬信號進行調理，并進行A／D采集，將A/D采集后的數字信號輸入到板載信號處理單元；觸發管理單元，用于進行觸發源分配，并進行觸發類型管理；時鐘管理單元，用于產生所述數字化儀各單元的時鐘信號，并對所述時鐘信號進行分配；板載信號處理單元，用于對A/D采集后的數字信號進行處理，輸出信號速率可調的IQ數據流信號；捕獲引擎單元，用于根據所述觸發管理單元發送的觸發信號和所述時鐘管理單元發送的時鐘信號向所述板載內存存儲管理單元發送存儲IQ數據流信號的控制指令；板載內存存儲管理單元，用于根據所述捕獲引擎單元的控制指令，將所述板載信號處理單元輸出的所述IQ數據流信號進行存儲；PXIe接口邏輯控制單元，用于與PXIe總線接口進行通信，接收控制單元通過PXIe總線接口發送的控制信號，根據所述控制信號對所述數字化儀內部各個單元的寄存器進行讀寫，實現對所述數字化儀中的各個單元的配置和控制；獲取所述板載內存存儲管理單元中存儲的IQ數據流信號，通過所述PXIe總線接口將所述IQ數據流信號到分析單元；所述分析單元，用于根據所述IQ數據流信號進行示波、矢量信號分析和頻譜分析。...

【技術特征摘要】
1.一種基于PXIe接口的數字化儀，其特征在于，包括 模擬信號處理與模擬/數字A / D轉換電路單元，用于對輸入的模擬信號進行調理，并進行A / D采集，將A/D采集后的數字信號輸入到板載信號處理單元； 觸發管理單元，用于進行觸發源分配，并進行觸發類型管理； 時鐘管理單元，用于產生所述數字化儀各單元的時鐘信號，并對所述時鐘信號進行分配； 板載信號處理單元，用于對A/D采集后的數字信號進行處理，輸出信號速率可調的IQ數據流信號； 捕獲引擎單元，用于根據所述觸發管理單元發送的觸發信號和所述時鐘管理單元發送的時鐘信號向所述板載內存存儲管理單元發送存儲IQ數據流信號的控制指令； 板載內存存儲管理單元，用于根據所述捕獲引擎單元的控制指令，將所述板載信號處理單元輸出的所述IQ數據流信號進行存儲； PXIe接口邏輯控制單元，用于與PXIe總線接口進行通信，接收控制單元通過PXIe總線接口發送的控制信號，根據所述控制信號對所述數字化儀內部各個單元的寄存器進行讀寫，實現對所述數字化儀中的各個單元的配置和控制；獲取所述板載內存存儲管理單元中存儲的IQ數據流信號，通過所述PXIe總線接口將所述IQ數據流信號到分析單元； 所述分析單元，用于根據所述IQ數據流信號進行示波、矢量信號分析和頻譜分析。2.如權利要求1所述的數字化儀，其特征在于，所述模擬信號處理與模擬/數字A/D轉換電路單元具體包括阻抗匹配模塊、衰減器、濾波放大模塊、以及A/D采集模塊； 阻抗匹配模塊，用于對所述模擬信號進行終端匹配； 衰減器，由30dB動態范圍、以及O. 5dB步進的衰減網絡組成，用于對所述阻抗匹配模塊輸出的模擬信號進行衰減； 濾波放大模塊，包括濾波器、開關、以及放大器，其中，所述濾波器用于對兩種濾波方式進行選擇，并對所述衰減器輸出的模擬信號進行濾波，其中，兩種濾波方式包括低通方式和帶通方式，低通方式完成IOOHz 400MHz的模擬信號接收；帶通方式完成296. 4MHz 346. 4MHz的模擬信號接收；所述開關以及所述放大器用于將所述模擬信號的幅度調整到A/D采集模塊的接收范圍內； A/D采集模塊，用于進行A/D采集，將模擬信號轉換為數字信號。3.如權利要求1所述的數字化儀，其特征在于， 所述觸發源包括外部可編程功能接口 PFI觸發、背板總線觸發、信號通道O觸發、以及板載信號處理單元觸發； 所述觸發類型包括立即觸發、軟件觸發、以及數字觸發。4.如權利要求1所述的數字化儀，其特征在于，時鐘管理單元具體包括 時鐘產生模塊，用于通過AD9511芯片將參考時鐘經過鎖相環PLL倍頻至預定頻率，然后經過預設的分頻器分頻至所需要的頻率； 時鐘分配模塊，用于將所述AD9511芯片產生的時鐘信號分配給各單兀。5.如權利要求1所述的數字化儀，其特征在于，所述PXIe接口邏輯控制單元采用FPGA實現。6.如權利要求3所述的數字化儀，其特征在于，所述板載信號處理單元具體包括均衡濾波器、數字增益模塊、數字偏移模塊、直接數字控...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史浩，劉金川，辛麗霞，邵永豐，王凱，王石記，
申請(專利權)人：北京航天測控技術有限公司，
類型：發明
國別省市：