0 引 言随着科学技术的飞速发展，天线的应用越来越广泛，因 此在电子测量、雷达等领域对数据采集、传输速率要求的提 高利于高速信号处理技术的快速发展。随着各方面要求的提 高，测试系统不仅要完成对整个系统的控制，还要对各分系 统进行检测、分析。 传统的信号采集板卡一般使用微控制器控制 ADC，然而 微控制器的时钟频率低且通过软件编程进行数据采集，难以实 现高速、高性能的双通道数据采集。因此本文提出一套针对双 极化天线接收双极化信号的硬件电路设计方案 该方案中，243 MHz和406 MHz信号主要由双极化天线接收，中频信号由模拟接收机获得。中频信号由AD采集板采集，最后由FPGA处理。由于双极化信号可以分为水平极化和垂直极化，因此采用双通道采样电路。ADC的性能指标必须满足设计要求，因此选用AD9226高速A/D芯片。理论上，该芯片最高采样率可达65 MSPS，采用12位双通道高速采集终端。双极化采样电路的主要硬件设计如图1所示。，并完成系统 调试与性能测试，证实其稳定可靠，完全满足设计要求。本文 主要从双极化信号采集板的硬件电路设计以及 FPGA 的软件设 计方案方面来实现双极化信号采集板的设计与测试验证。 1 双极化信号采集板系统结构

2关键硬件模块设计

2.1信号衰减电路

衰减电路的功能是将输入电压范围(-5 V +5 V)更改为(1v±3v)。电路采用145 MHz运算放大器AD8065，性能优异，AD8065的电源电压范围宽。它的带宽为145兆赫，介于5伏和24伏之间，只能由一个电源供电。AD8065是该电路的最佳选择，因为它具有0.02%差分增益和0.02度相位误差的优势。首先，该电路由两级TL072组成的电压跟随器和AD8065组成的减法电路组成[3]。在电路中，D4和D5起到输入电压保护的作用。在由AD8065构成的减法电路中，+IN连接的下拉电阻R30为2kω，输入电阻R6为18kω，-IN连接的输入电阻R18为2kω，反馈电阻R17为2kω。V6B是两级电压跟随器的最终输出，衰减电路需要满足等式(2)。由AD8065构成的衰减电路如图2所示。

2.2采样电路方案

在A/D转换器中，由于输入模拟信号在时间上是连续的，而输出数字信号是离散的，转换只能在一系列选定的时刻对输入模拟信号进行采样，然后将这些采样值转换成输出数字量[4]。我们选择的AD芯片是AD9226。在AD9226中，VREF是基准电压输出端口，可以提供1 V和2 V基准电压。由SENSE选择，SENSE与GND连接时提供2 V参考电压。当SENSE连接到VREF时，提供1 V参考电压。我们选择提供2 V参考电压的连接模式。2 V参考电压用于设计电路中的衰减电路。当AD9226配置为单端输入时，该模式下输入电压为(+1 V ~+3 V)，VREF的基准电压为2 V。AD9226的配置电路如图3所示。

2.3电源电路

由于电路板需要3.3 V电源和-5 V电源，所以采用5 V电源的AMS1117可以获得3.3 V电源。由于AMS1117[5]是一款正向低压差稳压器，在1 A电流下，压差为1.2 V，内部集成了过热保护和限流电路，是电池供电和便携式电脑供电的最佳选择。-5 V由MC34063A组成的电压逆变电路获得。该器件含有DC/ DC转换器所需的主要功能的单片机控制电路，价格便宜。它由具有自动温度补偿功能的参考电压发生器、比较器、可控空比振荡器、R-S触发器和大电流输出开关电路等组成。因此，电源电路采用该芯片作为电源电路的设计方案。电源电路如图4所示。

2.4印刷电路板电路布局

一个好的性能PCB[6]离不开优秀的布局。在PCB设计中，只有做好布局，才能完成接下来的PCB布线工作。在PCB布局中，应遵守以功能电路核心元器件为中心，保证元器件与电路板边缘距离不小于2 mm等规范。双极化信号采集板PCB图如图5所示。

3 FPGA软件设计

可编程逻辑器件FPGA是Altera公司的Cyclone iV E系列EP4CE40F23C8N FPGA，核心工作电压1.2 V，逻辑单元39 600个，可定制I/O端口329个，内存单元1 161 216个，锁相环4个，全局时钟20个。FPGA设计的软件模块如图6所示。

FPGA内部功能模块主要包括时钟模块、AD控制模块、数字滤波模块、FIFO数据缓冲模块、数据处理模块等。时钟模块通过FPGA的ip核pll模块产生时钟，AD控制模块获取时钟对双极化天线的水平和垂直信号进行采样。最后，将nios配置的JTAG模块[7]下载到开发板进行在线逻辑分析。

4个测试结果

由于测试条件有限，实验室中的信号发生器用于产生正弦信号进行测试。该仪器产生两个频率为456 kHz的信号，由AD采集板采集并发送到FPGA开发板。控制程序通过JTAG下载到开发板，结果可通过在线逻辑分析仪获得。测试图如图7所示。

5结语言

从图7可以看出，双极化信号由信号发生器模拟产生正弦数据，由AD采集板采集后传输到FPGA，由FPGA主控板控制，在线逻辑分析仪得到的数据与信号发生器得到的数据类似。结果表明，双通道采集板具有良好的采集功能。