宽带AD采集卡的制作方法

宽带ad采集卡
技术领域
1.本实用新型涉及宽带ad采集设备技术领域，尤其涉及一种宽带ad采集卡。


背景技术：

2.在卫星信号监测、雷达与电子战等应用中，经常需要获得l频段（950mhz~2.15ghz）的全景频谱，但是由于此频段很宽，以往经常是采用窄带ad采集与频谱拼接技术，使用窄带ad分多次采集信号，再将多次采集的窄带频谱数据拼接，拼接出一个全景频谱。但此方法实时性差，全景频谱拼接往往需要数秒甚至数十秒，并且由于是拼接的频谱，跟实际的频谱往往存在差别，真实性差。具体的，以往相似的技术方案多受限于高速ad芯片使用方法、高速pcb布线技巧以及高速时钟的稳定性高精度电源等问题，多是采用采样率3gsps以下的ad方案，精度多为10bit以下，接口形式多为pcie总线形式。这样的设计方案存在诸多不足，一是，根据奈奎斯特采样定理，采样率3gsps以下ad的采样频率理论值最高只有1.5ghz，实际使用中只有1.2ghz，超过这个值就会发生混叠，远远达不到实际使用中要求的l频段950mhz~2.15ghz范围的要求。二是，采样精度10bit精度太低，会带来太大的量化噪声，这种量化噪声体现在全景频谱上就是存在大量的随机尖峰（spur），这种随机的尖峰不仅会降低系统的动态范围（sfdr），而且在信号监测中，这种尖峰会对实际信号的观测带来干扰。三是，pcie总线虽然传输速率很高，但是结构形式偏大，不利于夹层卡形式的设计。
3.因此，为了得到实时性高、真实性好的全景频谱，我司改进了以往的方法，设计了宽带ad采集卡，采样率高达5gsps，瞬时带宽8ghz（-3db），采样精度12位，可实时采集0~2.5ghz的信号，以达到实时显示l频段信号全景频谱的目的，不存在以往使用窄带ad采集与频谱拼接技术时带来的延迟问题。


技术实现要素：

4.针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种宽带ad采集卡，能够得到实时性高、真实性好的全景频谱，采样率高达5gsps，瞬时带宽8ghz，采样精度12位，可实时采集0~2.5ghz的信号，以达到实时显示l频段信号全景频谱的目的，不存在延迟问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供一种宽带ad采集卡，所述宽带ad采集卡包括pcb板，所述pcb板上设置有5g采样ad芯片、高精度时钟芯片、 fmc高速连接器和电源模块，电源模块分别连接5g采样ad芯片、高精度时钟芯片和 fmc高速连接器，5g采样ad芯片连接高精度时钟芯片和 fmc高速连接器，高精度时钟芯片还连接 fmc高速连接器。
6.优选的，l频段信号经巴伦电路传输至5g采样ad芯片，5g采样ad芯片将采样数据传输至fmc高速连接器，fmc高速连接器将配置数据传输至5g采样ad芯片。
7.进一步地，100mhz时钟输入高精度时钟芯片，高精度时钟芯片分别传输adc采样时钟信号和同步参考时钟信号至5g采样ad芯片；
8.高精度时钟芯片还传输jesd204b控制器ip核参考时钟信号至fmc高速连接器，高精度时钟芯片还传输同步参考时钟信号至fmc高速连接器；
9.fmc高速连接器将配置数据传输至高精度时钟芯片。
10.进一步地，adc采样时钟信号为2.5ghz，同步参考时钟信号的输出频率为3.90625mhz，jesd204b控制器ip核参考时钟信号为250mhz。
11.进一步地，fmc高速连接器将+5v电压传输至电源模块，电源模块分别产生+1.9v电压、+1.1v电压和+3.3v电压，+1.9v电压和+1.1v电压传输至5g采样ad芯片，+3.3v电压传输至高精度时钟芯片。
12.进一步地，电源模块3包括tlv62130电源稳压芯片、tps7a7400电源稳压芯片、tps7a7200电源稳压芯片；
13.+5v电压经tlv62130电源稳压芯片产生+2.5v电压，+2.5v电压经tps7a7200电源稳压芯片产生+1.9v电压，+1.9v电压传输至5g采样ad芯片；+5v电压还经tlv62130电源稳压芯片产生+1.5v电压，+1.5v电压经tps7a7200电源稳压芯片产生+1.1v电压，+1.1v电压传输至5g采样ad芯片；+5v电压还经tps7a7400电源稳压芯片产生+3.3v电压，+3.3v电压传输至高精度时钟芯片。
14.进一步地，5g采样ad芯片内部采用多片ad核交织采样技术，最高提供5.4gsps的采样率。
15.进一步地，pcb板上采用弧形走线方式布线。
16.进一步地，所述宽带ad采集卡采样率高达5gsps，瞬时带宽8ghz，采样精度12位，实时采集0~2.5ghz的信号。
17.进一步地，pcb板为夹层卡结构，夹层卡结构包括夹层卡边框，夹层卡边框呈阶梯状，夹层卡边框的一侧边框，由远离fmc高速连接器的一侧向靠近fmc高速连接器的一侧阶梯延伸，夹层卡边框的另一相对侧边框，由远离fmc高速连接器的一侧向靠近fmc高速连接器的一侧阶梯延伸。
18.本实用新型提供一种宽带ad采集卡，能够得到实时性高、真实性好的全景频谱，采样率高达5gsps，瞬时带宽8ghz（-3db），采样精度12位，可实时采集0~2.5ghz的信号，以达到实时显示l频段信号全景频谱的目的，不存在使用窄带ad采集与频谱拼接技术时带来的延迟问题。
附图说明
19.图1是本实用新型宽带ad采集卡的电气原理图；
20.图2是电源模块的电气原理图；
21.图3是pcb板上布线示意图；
22.图4是pcb板布局图；
23.1-5g采样ad芯片，2-高精度时钟芯片，3-电源模块，4-fmc高速连接器，5-巴伦电路，6-ssmb射频连接器，7-夹层卡边框。
具体实施方式
24.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.参见图1，本实用新型提供一种宽带ad采集卡，宽带ad采集卡包括pcb板，所述pcb板上设置有5g采样ad芯片1、高精度时钟芯片2、fmc高速连接器4和电源模块3。
26.电源模块分别连接5g采样ad芯片1、高精度时钟芯片2和 fmc高速连接器4，5g采样ad芯片1连接高精度时钟芯片2和 fmc高速连接器4，高精度时钟芯片2还连接 fmc高速连接器4。
27.具体的，l频段信号经ssmb射频连接器6、巴伦电路5传输至5g采样ad芯片1，5g采样ad芯片1将采样数据传输至fmc高速连接器4，fmc高速连接器4将配置数据传输至5g采样ad芯片1。
28.100mhz时钟输入高精度时钟芯片2，高精度时钟芯片2分别传输adc采样时钟信号和同步参考时钟信号至5g采样ad芯片1。adc采样时钟信号为2.5ghz，同步参考时钟信号的输出频率为3.90625mhz。
29.高精度时钟芯片2还传输jesd204b控制器ip核参考时钟信号至fmc高速连接器4。jesd204b控制器ip核参考时钟信号为250mhz。
30.高精度时钟芯片2还传输同步参考时钟信号至fmc高速连接器4。
31.fmc高速连接器4将配置数据传输至高精度时钟芯片2。
32.fmc高速连接器4将+5v电压传输至电源模块3，电源模块3分别产生+1.9v电压、+1.1v电压和+3.3v电压，+1.9v电压和+1.1v电压传输至5g采样ad芯片1，+3.3v电压传输至高精度时钟芯片2。
33.参见图2，电源模块3包括tlv62130电源稳压芯片、tps7a7400电源稳压芯片、tps7a7200电源稳压芯片。+5v电压经tlv62130电源稳压芯片产生+2.5v电压，+2.5v电压经tps7a7200电源稳压芯片产生+1.9v电压，+1.9v电压传输至5g采样ad芯片1；+5v电压还经tlv62130电源稳压芯片产生+1.5v电压，+1.5v电压经tps7a7200电源稳压芯片产生+1.1v电压，+1.1v电压传输至5g采样ad芯片1；+5v电压还经tps7a7400电源稳压芯片产生+3.3v电压，+3.3v电压传输至高精度时钟芯片2。
34.5g采样ad芯片1采用德州仪器的adc12dj2700，此芯片内部采用多片ad核交织采样技术，提供最高5.4gsps的采样率。
35.高精度时钟芯片2采用德州仪器的lmk04828芯片，lmk04828号称业界精度最高的时钟管理器，为5g采样ad芯片提供工作时钟以及同步参考时钟。
36.电源模块采用高精度电源芯片分别产生+1.9v、+1.1v、+3.3v电压给系统使用。如图2所示，图2中tlv62130、tps7a7400、tps7a7200是德州仪器出品的电源稳压芯片。
37.fmc高速连接器采用标准fmc高速连接器，在保证高速信号互联的基础上提供稳固的物理连接。
38.本实用新型的宽带ad采集卡，能够得到实时性高、真实性好的全景频谱，采样率高达5gsps，瞬时带宽8ghz（-3db），采样精度12位，可实时采集0~2.5ghz的信号，以达到实时显示l频段信号全景频谱的目的，无延迟。
39.参见图3，pcb板上采用弧形走线方式布线，代替现有技术中直角和45度走线方式。pcb板上的布线采用圆弧过渡，因为差模插损圆角最好，近端模态转换圆角最好，远端模态转换圆角也最好。
40.参见图4，pcb板为夹层卡结构，夹层卡结构包括夹层卡边框7，夹层卡边框7呈阶梯
状，具体的，夹层卡边框7的一侧边框71，由远离fmc高速连接器4的一侧向靠近fmc高速连接器4的一侧阶梯延伸，夹层卡边框7的另一相对侧边框72，由远离fmc高速连接器4的一侧向靠近fmc高速连接器4的一侧阶梯延伸。
41.本实用新型提供一种宽带ad采集卡，能够得到实时性高、真实性好的全景频谱，采样率高达5gsps，瞬时带宽8ghz（-3db），采样精度12位，可实时采集0~2.5ghz的信号，以达到实时显示l频段信号全景频谱的目的，不存在使用窄带ad采集与频谱拼接技术时带来的延迟问题。
42.当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。