[發明專利]多通道高速同步采集及正交調制系統

有效

• 申請號: 201410401204.6
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104133795B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 戴榮;陰陶;劉暢;白湘洲
• 申請（專利權）人: 成都傅立葉電子科技有限公司
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所51213
• 代理人: 楊剛

技術領域

本發明涉及一種信號采集調制設備，具體涉及一種多通道高速同步采集及正交調制系統。

背景技術

AGC即自動增益控制(Automatic?Gain?Control)，使放大電路的增益自動地隨輸入信號強度而調整的自動控制方法。AGC有兩種控制方式：一種是利用增加AGC控制電壓的方式來減小增益的方式叫正向AGC，一種是利用減小AGC控制電壓的方式來減小增益的方式叫反向AGC。

AD欠采樣技術是在ADC應用上使用欠采樣準則的一種技術。依據奈奎斯特理論：采樣率(fs)必須大于信號最高頻率成分(fa)的兩倍，才能達到較為準確的采樣效果。現代通信領域信號頻率越來越高，高頻信號的采集一直面臨采樣頻率難以符合要求的難題。當直接采樣并不可行時，可用欠采樣(諧波采樣)來解決。對第一奈奎斯特區域(0-1/2fs)外的信號所進行的采樣處理通常被稱為欠采樣(Under?sampling)，即不滿足fs>2fa條件的奈奎斯特采樣定理的一種采樣方式。通常在對一個信號進行采樣的過程會引起混疊—頻域內采樣信號關于采樣頻率的鏡象，在大多數應用中，混疊效應是不希望出現的。但是進行AD欠采樣的信號，其頻譜將會被折疊到基帶(或稱第一奈奎斯特區)，第一奈奎斯特區域的鏡像包含了原始信號除了原始位置的所有信息，完成將一個高頻信號轉換成一個低頻信號進行處理并把混疊效應當作優點來使用。因此對信號進行欠采樣可以看成是相當于此信號與采樣頻率的各次諧波進行混頻，欠采樣后的頻譜就被搬移到各奈奎斯特區。在同樣保證信息完整度的情況下，欠采樣技術較正常采樣具有采樣頻率低的特點，這可給采樣系統帶來抗干擾強、功耗低、設計開發容易等優點。

信號正交調制屬于信號調制方式的一種。它利用前后碼元之間的相對相位變化來表示數字信息。對于信號正交調制而言，可先將輸入的雙比特碼經碼型變換，再用碼型變換器輸出的雙比特碼進行四相絕對移相，則所得到的輸出信號便是四相相對移相信號。通常采用的方法是碼變換加調相法和碼變換加相位選擇法。即正交調制信號把要傳的基帶信號先進行差分編碼再進行四相相移鍵控，在單位頻帶內的信息傳輸速率可比2dpsk的提高一倍，抗噪聲性能要比2dpsk的差些，在頻帶利用率和抗噪聲性能兩個方面具有較好平衡度，因而廣泛用于高速數字傳輸系統。

CAN總線屬于現場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。較之許多RS-485基于R線構建的分布式控制系統而言，網絡各節點之間的數據通信實時性強,容易構成冗余結構，提高系統的可靠性和系統的靈活性。

在實踐中，有兩種重要的總線分配方法：按時間表分配和按需要分配。在第一種方法中，不管每個節點是否申請總線，都對每個節點按最大期間分配。由此，總線可被分配給每個站并且是唯一的站，而不論其是立即進行總線存取或在特定時間進行總線存取。這將保證在總線存取時有明確的總線分配。在第二種方法中，總線按傳送數據的基本要求分配給一個站，總線系統按站點希望的傳送分配(如：Ethernet?CSMA/CD)。因此，當多個站同時請求總線存取時，總線將終止所有站的請求，這時將不會有任何一個站獲得總線分配。為了分配總線，多于一個總線的存取是必要的。

CAN實現總線分配的方法，可保證當不同的站申請總線存取時，明確地進行總線分配，可解決當兩個站同時發送數據時產生的碰撞問題。不同于Ethernet網絡的消息仲裁，CAN的非破壞性解決總線存取沖突的方法，確保在不傳送有用消息時總線不被占用，甚至當總線在重負載情況下，以消息內容為優先的總線存取也被證明是一種有效的系統。

隨著現代工業生產和科學研究的發展，對數字信號的處理越來越頻繁，而進行數字處理的先決條件是將所研究的對象數字化，因此數據采集日益得到重視，對數據采集的要求也日益提高。實際上，在瞬態信號測量、圖像信號處理等一些高速、高精度的測量中，都迫切需要進行高速數據采集，在圖像信號處理、瞬態信號檢測、工業過程檢測和監控、語音等領域，更是要求高速度、高精度、高實時性的數據采集。

現在通用的高速數據采集卡一般多是PCI卡、ISA卡和USB卡，這些采集卡普遍存在以下缺點：帶寬低，通道數少；安裝麻煩、價格昂貴；受計算機插槽數量、地址、中斷資源限制，可擴展性差；在一些電磁干擾性強的測試現場，無法專門對其做電磁屏蔽，導致采集的數據失真。

早期數據采集卡多數是基于CPLD設計的，這種情況下數據的采樣速度和采樣精度都不高，其受CPLD資源的影響，無法對采樣數據進行較復雜的處理，只能依賴后端設備存儲后再處理，其實時性較低。