基于UWB接收的超高速数据采集系统的实现

论文摘要

超宽带(UWB)通信具有数据速率高、功率谱密度低、定位精度高以及抗多径能力强等优点。超宽带技术已成为短距离无线通信领域研究与开发的热点。本课题根据超宽带信号处理及实现目标识别的需要,通过多片高速ADC时间交叉采样的方式,设计并实现了一套超宽带脉冲信号采集系统。本文首先介绍了UWB基本原理和影响高速ADC信噪比的几点因素,之后根据系统要求和高速ADC的自身特点,详细叙述了整套系统完整的设计过程。包括方案比较,关键芯片的选择,硬件电路的设计,FPGA软件部分的设计以及最后PCB的设计。在介绍PCB设计的同时,理论分析了高速电路的特点以及由此带来的问题,给出了高速数据采集系统PCB板的设计思路、模型建立与仿真在解决信号完整性、EMC、EMI问题上的应用。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 论文结构
• 第二章 UWB 通信系统基础
• 2.1 UWB 通信的理论基础
• 2.2 UWB 信号模型
• 2.2.1 TH-UWB
• 2.2.2 DS-UWB
• 2.3 UWB 通信的特点
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于UWB 接收的高速数据采集的系统设计
• 3.1 影响ADC 信噪比的因素
• 3.1.1 ADC 位数与量化电平
• 3.1.2 ADC 的信噪比与有效位
• 3.2 系统方案设计
• 3.2.1 项目对系统的主要功能和技术指标要求
• 3.2.2 高速数据采集系统方案的选择
• 3.2.3 系统主要芯片的选择
• 3.3 方案的整体设计
• 3.4 本章小节
• 第四章 系统的硬件部分设计
• 4.1 ADC 部分的电路设计
• 4.2 时钟分配电路的设计
• 4.3 时钟转换电路的设计
• 4.4 本章小节
• 第五章 系统软件部分的设计
• 5.1 FPGA 的开发环境及其流程
• 5.2 AD9510 控制部分的软件实现
• 5.3 采集数据的时序控制
• 5.4 数据的缓存及恢复
• 5.5 本章小结
• 第六章 PCB 的设计
• 6.1 高速电路的特点
• 6.1.1 传输线效应
• 6.1.2 互容和互感效应
• 6.1.3 信号完整性问题
• 6.1.4 电磁干扰和电磁兼容
• 6.2 电源系统的设计
• 6.3 传输线参数确定
• 6.4 信号完整性问题的解决和仿真
• 6.4.1 基于信号完整性分析的PCB 设计方法
• 6.4.2 信号完整性分析的仿真工具
• 6.4.3 信号完整性分析模型
• 6.4.4 IBIS 模型的建立
• 6.4.5 布线前仿真
• 6.5 板极仿真
• 6.6 本章小节
• 第七章 系统的调试运行及结果验证
• 7.1 系统的调试运行
• 7.1.1 硬件调试
• 7.1.2 软件调试和运行结果
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文清单
• 附录
• 详细摘要