基于CPCI总线高速任意波形发生器的研究

论文摘要

任意波形发生器(简称AWG)广泛应用于通信、雷达、电子测试等领域，受到越来越多的重视。任意波形发生器可以产生任何可以设想的波形，其易用性和灵活性大大方便了工程师的测试和调试。本文的研究工作紧紧围绕高速AWG的研制展开。鉴于CPCI总线的高速、易管理、可靠、开放，以及与PCI软件的良好兼容性，本设计把CPCI总线和AWG结合起来，使本设备可用于产生雷达系统需要的线性调频信号或通信及其它系统测试用的高速和宽带信号，又可以接收另一数据源的高速数据信号方便的组合成雷达多目标及面目标模拟器和雷达对抗系统。可见，基于CPCI总线的高速AWG有广阔的应用前景。论文在前人研究的基础上，提出了用高集成的FPGA取代传统上用分立元件设计的方案，充分利用了CPCI总线传输速率高和扩展能力强的特点，开发了基于CPCI总线的高速AWG，转换速率可达1.2Gsps。该设计结构紧凑、稳定可靠、运行效率高。在输出端设计有两块高速DAC，可以得到I、Q两路同步的正交波形，达到了高速和宽带的设计目的。其硬件电路的设计思路和结构形式有很强的通用性和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 AWG研究历史和现状
• 1.2 CPCI总线简介
• 1.3 基于 CPCI总线高速 AWG研究背景和意义
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 AWG总体方案设计
• 2.1 前言
• 2.2 AWG基本原理
• 2.3 AWG总体结构
• 2.3.1 设计特点
• 2.3.2 技术指标
• 2.4 小结
• 第三章 基于 CPCI总线高速 AWG硬件实现
• 3.1 前言
• 3.2 CPCI总线控制器
• 3.2.1 总线特点
• 3.2.2 接口实现方法
• 3.2.3 总线基本信号
• 3.2.4 总线控制器实现
• 3.2.5 配置空间设置
• 3.2.6 设计要求
• 3.3 FPGA设计
• 3.3.1 器件选型原则
• 3.3.2 芯片介绍
• 3.3.3 电源和地设计
• 3.3.4 片上集成锁相环设计
• 3.3.5 引脚分配
• 3.3.6 配置电路设计
• 3.3.7 测试引脚设计
• 3.4 高速数模转换
• 3.4.1 芯片介绍
• 3.4.2 输出时钟设计
• 3.4.3 LVDS接口设计
• 3.5 高速电路设计
• 3.5.1 分布参数和传输线方程
• 3.5.2 信号串扰
• 3.5.3 信号反射
• 3.5.4 电磁干扰
• 3.5.5 电源设计
• 3.5.6 高速电路设计理论在本设计中应用
• 3.6 小结
• 第四章 FPGA内部控制程序实现
• 4.1 前言
• 4.2 FPGA软件设计总述
• 4.3 FPGA功能设计
• 4.3.1 锁相环
• 4.3.2 接口控制
• 4.3.3 串并转换
• 4.3.4 双口RAM
• 4.3.5 高速输出单元
• 4.4 总体结果
• 4.5 小结
• 第五章 CPCI总线驱动程序开发和硬件电路调试
• 5.1 前言
• 5.2 WDM驱动程序模型
• 5.3 驱动程序开发工具选择
• 5.4 CPCI总线驱动程序实现
• 5.4.1 驱动程序开发
• 5.4.2 驱动程序安装
• 5.5 硬件电路调试
• 5.6 小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢
• 附录