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            1. 行業與應用

              微波光子雷達中頻信號采集存儲

              發布時間:2020-07-23

              方案亮點
              ★射頻直采技術:DC-8GHzRF輸入,采樣率5.4GSPS;

              ★大寬帶數據采集存儲:6.4GByte/s的持續數據速率;

              ★定時觸發系統:多通道同步精度小于100ps;

              ★專業數據存儲服務器:24個DDR4內存插槽,最大

                  內存容量1536G;32塊SSD,最大存儲容量32T

              信號處理功能:通過安裝如Matlab第三方集成開發

                 平臺,進行信號分析和處理 。

              微波光子配圖1.jpg
              應用背景

              微波光子技術在實現大帶寬的任意波形信號上表現出優異的性能,微波光子雷達利用該技術對目標精細結構和特征的進行快速識別,使其不僅能夠應用于作戰平臺對小型化目標的實時辨識,也能為無人智能設備提供準確的環境信息,在軍民兩棲領域具有重要意義。在此背景下,中電集團某研究所將微波光子雷達列入預研課題,對此新技術展開研究和開發雷達實物。在研發初期我司參與其中,提供研制階段的技術協助,解決了微波光子雷達中頻信號高速數據采集及大帶寬數據的實時存儲問題。

              系統描述
              • 系統采用高速數字化儀與專業的T級數據傳輸存儲服務器相結合的方式,可長時間采集和存儲模擬前端800MHz帶寬內的P/L/S/C Band信號,理論可以高達5.4GByte/s的轉換率不間斷進行采集存儲,達到最高32T的存儲容量上限。

              • 高速數字化儀是我司研發的一款雙通道低噪聲寬帶數字接收機。憑借寬模擬帶寬,該款高速數字化儀成為需要寬帶信號捕獲和高動態范圍的應用的理想之選。內部通用的軟件無線電架構以及大型Xilinx FPGA的選用,使得產品可重構性強,資源豐富,可滿足絕大多數市場需求。兼容板載和外部參考時鐘,獲得專利技術的定時觸發機制可將多通道同步至100ps以內。

              • 數據傳輸存儲服務器采用具有高性能及高可擴展性的專業級服務器平臺,自身裝載Windows操作系統,可對文件進行管理訪問。平臺具備多槽的PCI-E可擴展性,配備我司研發的光纖傳輸板卡,成為整個系統中高速數據并行傳輸不可或缺的一部分;平臺數據存儲采用固態硬盤,且可支持到雙顆多核CPU,具備高性能的計算能力,作為上位機使用具有極佳工作速率。 

              系統架構

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              1.ADC射頻板卡:實現對寬帶模擬信號進行高速采樣。
              2.FPGA板卡:實現自定義信號處理以及管理數據的并行輸出,核心器件選用XILINX 的XCKU040系列芯片。
              3.光纖傳輸板卡:數據接口轉換模塊,將來自高速數字化儀的數據傳遞至上位機。4.大容量高速存儲卡:實現數據的高速緩存。包含4根32 GB的DDR4內存,總存儲容量128GB,單路存儲速度16GByte/s。 
              5.固態硬盤:實現大容量數據存儲;總容量為2TB,可擴展。
              6.控制器:裝載Windows操作系統及應用軟件,用戶通過定制的軟件界面使用中頻信號采集存儲系統,也可使用第三方開發軟件對存儲的數據進行分析。

              系統工作模式
              微波光子配圖3.jpg




              微波光子雷達中頻信號采集存儲軟件采用NI的圖像化軟件LabVIEW實現,軟件架構為生產者消費者模型,通過圖形化用戶界面按鈕產生事件,在消費者循環中對事件進行實現,結構簡單明了,易于軟件的維護和升級。根據應用的不同,電子綜合信息系統有五種工作方式,包括EW模式、BDL模式、窄帶模式、超視距通信模式和校準模式。五種工作模式均運行在同一套硬件系統下,模式的切換是通過加載不同的FPGA程序來實現的。

              該軟件通過DMAFIFO讀取數據流,CPU占用率低,且讀取速度高;通過異步TDMS的方式存儲數據,兼顧了高速、易存取和方便等多種優勢,能夠在NI的各種數據分析或挖掘軟件之間進行無縫交互,也能夠提供一系列API函數供其它應用程序調用;支持TDMS格式數據到dat格式和txt格式轉化,方便用戶在MATLAB以及其他軟件中對數據進行處理;支持各種參數的組合使用,使得該軟件能夠應用到多種不同的場景。

              涉及產品
              微波光子配圖4.jpg
              應用領域
              無線通信  雷達   通用軟件無線電   射頻識別   醫學成像   核物理


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