DOC《云南省大学生创新创业训练计划项目》

同时根据滤波器增益/衰减情况,估计放大器增益;

同时开始ADC、FPGA等数字器件的选型与采购;

2014.9―2014.12 完成放大器设计,包括软件仿真、电路板设计等,通过微波测试检测其增益、噪声情况等,同时连接滤波器模块检测相位响应情况;

设计完成两种相位校正电路样机设计;

2015.1―2015.5 完成放大器+滤波器+相位校正电路的测试 2015.6―2015.9 完成系统集成以及实验样机的制作 2015.10―2015.12 完成相关资料的整理以及论文的撰写,项目的验收

(二)项目自我评价 (创新点、实现的可能性、可操作性、可能存在的问题等) 本项目的特色和创新点 (1)本项研究重在解决低频天线阵中重要的关键部件:数字采样电路和终端观测;

(2)由于低频天线阵具有天线数量大、需要接收机电路多的特点,为此需要在统一化和成本上 做出考虑.本项研究将从系统上考虑上述问题,研制规范化的接收机系统,可以到达多天 线系统在相位、增益、通带上的统一.同时本项研究的成果可以作为将来批量化天线阵接 收单元,大大降低成本. 云南天文台重要的天文观测台站,在云南天文台首先实现单台站观测具有很大的现实意义, 可以在技术积累、人才培养上做出贡献. 在实验硬件器材中,像FPGA套件可以借用我们信息学院创新实验室购买的器件,可以节 约经费,解决经费中实验器材费用不足的问题. 拟采取的研究方案及可行性分析 1)无线电干扰测量 测量甚低频无线电干扰如下图所示: 图9 无线电干扰测量系统图 无线电干扰测量需要测量两个旋项,同时由于阵子天线的方向图较宽只需要测量4个方向即可.同时调节可调衰减器,使得LNA不至于饱和.根据lofar和LWA的监测无线电环境的经验,此项工作需要连续测量一个月以上. 2)多滤波器方案选择 通过无线电环境监测得到的频谱数据设计多个滤波器通带方案,并通过数控微波开关选通需要的滤波器: 图10 多滤波器选择方案 图11 多滤波器输出频谱图 高速采样电路的设计 首先选择合适的ADC芯片,共有3-4款ADC符合在100MHz 以下的信号采集: 芯片名称 采样速度(MSPS) 量化位数 SFDR(dB) 输入带宽(MHz) MAX1215

250 12

75 700 AD9230-250

250 12

79 700 AD9626-250

250 12

80 700 ADS62P49

250 14

85 500 这些器件全部采用LVDS接口输出,有效地保证了输出数字信号的完整性并且降低了混合信号电路板中数字部分对模拟部分开关噪声的干扰.项目组也将在本项目中采用LVDS接口技术提高采样点路的信噪比. 采样结果数字信号的接口、缓冲和传输部分,项目组将采用FPGA+ARM的方式实现.FPGA(Altera公司的Cyclone IV系列)负责通过LVDS接口读取和缓冲ADC采样得到的数据;

板载的ARM处理器(ST公司的Cortex-M3系列ARM处理器)则负责从FPGA缓冲中读取数据,并将其通过以太网传输至数据存储、分析中心,同时完成对时钟综合器的控制. 在PCB设计方面,本项目将采用 多内层覆铜技术 降低PCB电源内阻和板内EMC干扰,并采用在4-6层射频PCB工艺,根据现有资料和前期实验结果,可以保证上表中的ADC达到技术手册规定的技术指标. 相位校正技术的研究 关于相位矫正技术我们拟采用两种方案来进行研究 A. 采用GPS信号授权信号源初始状态+相位检测芯片的方案:如下图所示: 图13 基于GPS+DDS信号源进行相位延迟测量 采用GPS授时控制多阵元定标信源信号,使之达到相干源的目的;