應用于深空探測的多通道軟件無線電接收機系統(tǒng)的研究.pdf

1、深空探測是人類對宇宙空間資源的研究與探索，深空探測接收機系統(tǒng)接收、處理、存儲、轉發(fā)來自探測器的下行信號，通過對這些無線電信號進行分析處理可以確定探測器軌道，開展多種行星科學研究，而多通道接收機系統(tǒng)可以進行跨波段觀測和多目標跟蹤，具有重要的研究價值。
　　本文首先介紹了一種層疊式結構的深空探測接收機系統(tǒng)RSR-ARM以及其中的ADC信號采集模塊、FPGA信號處理模塊和ARM系統(tǒng)控制模塊，在此基礎上提出了一種帶有四通道千兆以太網(wǎng)口的擴

2、展RSR-ARM方案，將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信能力擴展了4倍，解決了系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸上遇到的瓶頸，同時，這種擴展系統(tǒng)實現(xiàn)了與原有RSR-ARM系統(tǒng)應用設計的無縫連接，原有的設計可以不加修改地在擴展系統(tǒng)上正常工作，從而使得對系統(tǒng)功能擴展的設計和調試的工作量降低到了最小。在此基礎上，完成了四通道千兆網(wǎng)通信模塊硬件的設計，該功能擴展模塊以四片88E1111為核心，根據(jù)實際應用中不同場景需求設計了SFP光模塊接口和RJ-45網(wǎng)線接口，與MAC層連接兼容G

3、MII和RGMII兩種方式。論文完成了該模塊的8層高速PCB設計，并在FPGA硬件平臺內基于V6EMAC IP核實現(xiàn)了千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層的設計，通過該模塊對上層模塊處理過的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行千兆以太網(wǎng)傳輸。此外，論文還對該模塊進行了傳輸能力測試，結果表明每個通道均可達到千兆。
　　然后，論文在擴展的RSR-ARM平臺中完成了2路模擬輸入、8路數(shù)據(jù)輸出的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，使得系統(tǒng)可以實現(xiàn)跨波段觀測和多目標跟蹤。論文通過Verilog語言構

4、建了高速數(shù)據(jù)接口解決了數(shù)據(jù)速率高于FPGA工作時鐘上限以及分路數(shù)據(jù)間不同步等問題，通過構建高速并行下變頻使得系統(tǒng)可以對GS/s級別的數(shù)據(jù)實現(xiàn)下變頻，此外系統(tǒng)通過鏈式結構實現(xiàn)多種速度的數(shù)據(jù)輸出，各模塊接口軟件可編程使得系統(tǒng)滿足靈活性強的要求。接著，介紹了ARM硬件平臺Linux操作系統(tǒng)的控制設計，基于B/S架構的遠程控制軟件系統(tǒng)按照功能劃分為三個部分:實現(xiàn)軟硬件間的傳輸接口的驅動層;解析指令完成相應的對硬件的控制操作的服務層;實現(xiàn)系統(tǒng)與用