[發明專利]多路高速ADC采樣FPGA回波全波形采樣的方法

在審

• 申請號: 202011339509.0
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN113765520A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 張俊雙;馮新文;徐國輝;李海明;溫立彬;呂通發;鮑明正;袁曉磊;牟鑫;楊鵬;楊倩倩;傅裕;岳海姣
• 申請（專利權）人: 國網內蒙古東部電力有限公司;國網內蒙古東部電力有限公司興安供電公司;國家電網有限公司;清研自動化技術（洛陽）有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;G05B19/042
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

多路高速ADC采樣FPGA回波全波形采樣的方法包括以下步驟：1)：激光器發射脈沖信號，激光打在待測目標上產生回波信號；2)：APD光電探照器將待測目標漫反射回來的回波信號轉換成電信號；3)：將步驟(2)中的電信號用AGC進行放大；4)：高頻時鐘源芯片輸出的多路同頻率帶有設定固定相位差的時鐘信號同時給高速ADC作為采樣時鐘，多路高速ADC同時采樣將多路高速ADC的采樣數據拼接成一個ADC采樣數據；5)：將拼接后的ADC采樣數據重新存儲于FPGA處理器的FIFO里；本發明采用多路ADC并行采樣的方式實現ADC數據內插，用高速ADC采樣方式實現類似超高速ADC更高數據采集率，降低了設計難、降低了ADC成本還保證了高速數據采樣的速率。

技術領域

本發明屬于光電探測領域，特別涉及一種多路高速ADC采樣FPGA回波全波形采樣的方法。

背景技術

激光掃描儀因其測距精度高，測量距離遠等優點，在測量測繪、地災監測、橋梁隧道施工監測和輔助駕駛等領域得到了廣泛的應用。時間間隔測量通過測量激光發射脈沖信號start與回波信號stop之間的飛行時間計算距離，但是這種方法受前端模擬接收電路的脈沖前沿判別電路抖動影響較大，直接影響了激光測距的精度。

為解決這一問題，采用全波形采樣，還原波形前沿，點密度越高波形失真度越低，因此對采樣速率要求越高越好。然而超高速ADC貨源受國內技術瓶頸和國外禁運影響，單塊高速ADC無法滿足高帶寬窄回波脈沖全波形采集要求，同時電路布板、后級處理芯片時序約源、帶寬影響使得單路采集數據受限。

發明內容

為了克服現有不足，本發明的目的在于提出一種采用多路高速ADC并聯復用的方式，通過時鐘源產生多路頻率相同具有固定相位延遲的時鐘從而實現高速ADC采樣，進而得到高采樣密度的回波信號、高精度復原回波前沿的方法。

本發明的目的是采用以下技術方案來實現。依據本發明提出的一種多路高速ADC采樣FPGA回波全波形采樣的方法，包括以下步驟：

1)：激光器發射脈沖信號，激光打在待測目標上產生回波信號；

2)：APD光電探照器將待測目標漫反射回來的回波信號轉換成電信號；

3)：將步驟(2)中的電信號用AGC進行放大；

4)：高頻時鐘源芯片輸出的多路同頻率帶有設定固定相位差的時鐘信號同時給高速ADC作為采樣時鐘，多路高速ADC同時采樣將多路高速ADC的采樣數據拼接成一個ADC采樣數據；

5)：將拼接后的ADC采樣數據重新存儲于FPGA處理器的FIFO里。

進一步的，FPGA處理器對高速ADC進行配置，配置其采樣模式和采樣速率。

進一步的，FPGA對高頻時鐘源進行配置，輸出多路頻率相同、具有固定相位差的時鐘信號。

進一步的，高速ADC采樣時鐘由時鐘源芯片提供，多路高速ADC采樣時鐘分別為頻率相同相位不同的時鐘。

進一步的，步驟(3)中FPGA處理器根據多路高速ADC采樣時鐘時序關系對ADC的采樣數據進行實時采樣數據拼接。

進一步的，步驟(5)中拼接后的ADC采樣數據為全波形數據。

進一步的，多路高速ADC采樣數據分別存放在FPGA處理器的FIFO里。

借由上述技術方案，本發明的優點是：本發明采用多路ADC并行采樣的方式實現ADC數據內插，用高速ADC采樣方式實現類似超高速ADC更高數據采集率，不僅降低了設計難度，而且降低了ADC成本，同時保證了高速數據采樣的速率。