基于FPGA的高速AD转换

2012-06-28 18:48:59来源: 现代电子技术
   

摘要:在雷达设计中,需要对接收到的信号首先进行模数转换,其转换速度和准确性直接决定了之后FFT等运算的准确性,最终影响雷达测量精度。介绍了一种基于FPGA,利用芯片ADS7890实现一种快速14位串行AD转换,对系统的软件和硬件做了说明。硬件部分主要为ADS7890的基本外围电路以及芯片EP2C35F672C与其的控制连接,软件部分利用Quartus II 8.0编程。
关键词:FPGA;雷达;AD转换;ADS7890

    当前实时测距技术有超声波测距、激光测距、雷达测距等。在原理上以上几种测距方式类似,但毫米波雷达测距克服了其他几种探测方式在运用中的一些缺点。毫米波雷达有稳定的探测性能,与光学相比,它不易受对象物表面形状和颜色的影响,而与超声波、红外线相比,它不受大气紊流的影响,且受雨、雾、雪、阳光、灰尘等的干扰小。雷达接收到的信号为一调频连续波信号,而随着数字化的发展,在检测、控制等领域,越来越多的模拟信号需要转换成数字信号进行处理。AD转换即是将输入的模拟信号以二进制数字输出的过程,根据香农(Shannon)定理:如果随时间变化的模拟信号的最高频率为ω,只要按照采样频率ωs≥2ωmax进行采样,那么取出的样品系列(f1*(t)、f2*(t),…)就足以代表(或恢复)f(t)。其主要包括采样、保持、量化和编程4个过程。
    对应特定的应用,AD转换要求不同,在高频雷达设计中,要求AD转换有较高的转换速度,才能实时测距;而最终雷达测距的精度,与AD转换、FFT的位数有直接关系。一些自带AD的单片机不仅数据处理速度慢,且AD位数也达不到要求,故本设计采用基于FPGA平台,利用ADS78 90实现快速、高精度的模数转换。

1 系统硬件电路
    系统主要总体结构如图1所示。

a.JPG


    该系统采用ALTERA公司的芯片EP2C35F672C6为控制核心,对ADS7890进行控制及转换结果数据处理。雷达测距可采用雷达IVS-167,它是Innosent公司推出的一款IVS(Innosent VCO stereo)系列的K-波段带VCO的雷达收发器。由于采用平面微带天线结构,且收发天线合一,使得其外形十分小巧,在工作中不仅节能省电,而且非常易于集成于各种电路,也易于在安装环境中构建模块保护设施。
    在本设计中,以雷达接收信号为模拟信号输入,通过功放电路使输入信号达到AD转换芯片要求,再利用FPGA产生时序控制ADS7890串行发送数字信号的开始、结束,并对接收到的数据处理后通过led显示结果。
1.1 芯片ADS7890
    ADS7890是一种高位快速AD转换芯片,包含2.5 V内部参考电压的模拟14位串行AD转换器,其最高采样率为1.25 MSPS,具有48个引脚,可作为SPI或DSP接口。芯片中含省电设备,当转换速度较低时进入省电模式。芯片可应用于光电传感器、电机电流/电压传感器、医疗检测仪器、高速数据采集系统等。

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关键字:FPGA  高速AD转换

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/0628/article_3003.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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