基于FPGA的中频监视设备的制作方法

本实用新型涉及一种木工工具，具体涉及基于FPGA的中频监视设备。

背景技术：

中频信号是高频信号经过变频而获得的一种信号。为了使放大器能够稳定的工作和减小干扰，一般的接收机都要将高频信号变为中频信号，电视机的图像中频信号是38MHz，音频的中频信号是6.5MHz；无线电信号RF(射频)进入天线，转换为IF(中频),再转换为基带 (I/Q信号)，但仍然是较低的频率；接收：射频->中频->基带；发射：基带->中频-> 射频；传统接收在射频信号和基带之间的转换分为多步(一下变，二下变)进行，首先：射频和中频之间转换，然后中频和基带间转换。因此，应发展需要，需要一种采中频监视设备对其采集处理以及显示。

技术实现要素：

本实用新型提供基于FPGA的中频监视设备，能够采集8路中频信号，以时分方式进行遍历扫描，通过FPGA将采集到的信号进行处理并打上通道标志之后，将数据上传到单板计算机；在单板计算机中能够对设备功能进行控制和参数设置，并且能够对FPGA上传的数据做应用处理后进行显示。

本实用新型通过下述技术方案实现：

基于FPGA的中频监视设备，包括电源模块、中频采集处理模块、单板计算机和8选一射频开关及滤波模块；中频采集处理模块采用XMC AD采集模块，XMC AD采集模块包括前端AD采集部分和FPGA数据处理传输部分；其中，电源模块为220V供电的AC-DC模块，用于产生内部模块的+12V工作电压，信号首先8路中频输入数据经过8选一模拟选择开关，选中其中一路中频送到中频采集处理模块完成单通道中频信号的采集，并经过板载的FPGA 进行实时FFT运算，产生的频谱数据实时上传到单板计算机，单板计算机搭载intel i5以上高性能处理器，运行windows7操作系统。本设备中频采集处理模块采用XMC AD采集模块， XMC AD采集模块采集子卡由前端AD采集部分和FPGA数据处理传输部分构成，数据传输通道采用XMC的PCIE2.0x4总线，理论上传速率可达2GB/s；整板采用标准XMC架构，使用时整板扣接在单板计算机上，整体高度小于25.4mm总体构架采用XMC采集处理子卡与具有XMC接口的单板计算机扣接的方式设计，XMC采集子卡接收AD信号，在FPGA内部计算频谱，计算后的频谱与通道号打包一起通过XMC的PCIE总线上传给单板计算机；单板计算机集成了常用的VGA，USB和千兆以太网等接口，能够外接显示器，鼠标键盘；运行在计算机上的上位机软件能够同时显示8路信号的频谱，支持鼠标缩放显示的频率及功率范围；能够采集8路中频信号，以时分方式进行遍历扫描，通过FPGA将采集到的信号进行处理并打上通道标志之后，将数据上传到单板计算机；在单板计算机中能够对设备功能进行控制和参数设置，并且能够对FPGA上传的数据做应用处理后进行显示。

进一步的，FPGA采用XC7K325T-2FFG900。首先从FPGA资源要求和性价比上考虑，然后从接口资源考虑，本采集子卡还需要引出PCIE2.0x4到上位机以及LVDS连接到AD芯片，优先选择xilinx公司的XC7K325T-2FFG900系列的型号；

进一步的，AD采集模块的ADC芯片为AD9467。该芯片模拟带宽大于900MHz，ADC 采集前端的滤波器选择ADC采集频段，在本应用中，在XMC采集卡前端添加一路21.4MHz，通带10MHz的低通滤波器即可实现本系统应用要求。

进一步的，单板计算机采用x86系统板。x86系统板能够支持XMC采集子卡输入，支持 USB和VGA等常用标准接口；x86系统板提供了常规的USB和VGA和千兆以太网等接口，内部还集成了mSATA系统盘，最高容量可达1TB，DDR3内存条，最大容量16GB，，此外，系统板还需要支持热复位，为XMC提供系统复位以及供电。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型基于FPGA的中频监视设备，本设备中频采集处理模块采用XMC AD采集模块，XMC AD采集模块采集子卡由前端AD采集部分和FPGA数据处理传输部分构成，数据传输通道采用XMC的PCIE2.0x4总线，理论上传速率可达2GB/s；整板采用标准XMC 架构，使用时整板扣接在单板计算机上，整体高度小于25.4mm总体构架采用XMC采集处理子卡与具有XMC接口的单板计算机扣接的方式设计，XMC采集子卡接收AD信号，在FPGA 内部计算频谱，计算后的频谱与通道号打包一起通过XMC的PCIE总线上传给单板计算机；单板计算机集成了常用的VGA，USB和千兆以太网等接口，能够外接显示器，鼠标键盘；运行在计算机上的上位机软件能够同时显示8路信号的频谱，支持鼠标缩放显示的频率及功率范围；能够采集8路中频信号，以时分方式进行遍历扫描，通过FPGA将采集到的信号进行处理并打上通道标志之后，将数据上传到单板计算机；在单板计算机中能够对设备功能进行控制和参数设置，并且能够对FPGA上传的数据做应用处理后进行显示；

2、本实用新型基于FPGA的中频监视设备，ADC芯片为AD9467，该芯片模拟带宽大于 900MHz，ADC采集前端的滤波器选择ADC采集频段，在本应用中，在XMC采集卡前端添加一路21.4MHz，通带10MHz的低通滤波器即可实现本系统应用要求；

3、本实用新型基于FPGA的中频监视设备，x86系统板能够支持XMC采集子卡输入，支持USB和VGA等常用标准接口；x86系统板提供了常规的USB和VGA和千兆以太网等接口，内部还集成了mSATA系统盘，最高容量可达1TB，DDR3内存条，最大容量16GB，，此外，系统板还需要支持热复位，为XMC提供系统复位以及供电。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型模块结构意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

如图1所示，本实用新型基于FPGA的中频监视设备，包括电源模块、中频采集处理模块、单板计算机和8选一射频开关及滤波模块；中频采集处理模块采用XMC AD采集模块， XMC AD采集模块包括前端AD采集部分和FPGA数据处理传输部分；其中，电源模块为220V 供电的AC-DC模块，用于产生内部模块的+12V工作电压，信号首先8路中频输入数据经过 8选一模拟选择开关，选中其中一路中频送到中频采集处理模块完成单通道中频信号的采集，并经过板载的FPGA进行实时FFT运算，产生的频谱数据实时上传到单板计算机，单板计算机搭载intel i5以上高性能处理器，运行windows7操作系统；FPGA采用XC7K325T-2FFG900； AD采集模块的ADC芯片为AD9467；单板计算机采用x86系统板。实施时，整板电源设计，本采集卡电源分为模拟部分和数字部分，两种电源需要采用不同的方式：模拟部分采用LDO 电源以减少噪声干扰；数字部分受噪声干扰较小，因此采用供电功率大，转换效率高的开关电源供电；整板电源从XMC的载板上输入12V直流电源，数字部分电源直接采用12V的 DC-DC转换后得到，而模拟部分电源则是经过数字转换后，经过二次LDO转换后得到模拟电源供电，FPGA内核1.0V需要大功率供电，本板考虑保留较大的供电余量，且整板体积较小，布局空间狭小，因此大功率电源采用LTM4644，小电流电源则采用TPS7A8500和 TPS7A3501等体积小的电源；LTM4644具有4项电源输出，每项电源输出4A，4项电源可以合并为一项电源输出，整个输出电流理论可达16A，且每项电源具有独立的使能开关； TPS7A8500和TPS7A3501均为单项输出电源，输出电流不大于3A。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。