基于FPGA的高速AD转换

贺秋实，郝国法，钱 龙

（武汉科技大学 信息科学与工程学院，湖北 武汉430081）

当前实时测距技术有超声波测距、激光测距、雷达测距等。在原理上以上几种测距方式类似，但毫米波雷达测距克服了其他几种探测方式在运用中的一些缺点。毫米波雷达有稳定的探测性能，与光学相比，它不易受对象物表面形状和颜色的影响，而与超声波、红外线相比，它不受大气紊流的影响，且受雨、雾、雪、阳光、灰尘等的干扰小[1]。雷达接收到的信号为一调频连续波信号，而随着数字化的发展，在检测、控制等领域，越来越多的模拟信号需要转换成数字信号进行处理。AD转换即是将输入的模拟信号以二进制数字输出的过程，根据香农（Shannon）定理：如果随时间变化的模拟信号的最高频率为ωmax，只要按照采样频率ωs≥2ωmax进行采样，那么取出的样品系列（f1*（t），f2*（t），…）就足以代表（或恢复）f（t）。 其主要包括采样、保持、量化和编程 4个过程[2]。

对应特定的应用，AD转换要求不同，在高频雷达设计中，要求AD转换有较高的转换速度，才能实时测距；而最终雷达测距的精度，与AD转换、FFT的位数有直接关系[3]。一些自带AD的单片机不仅数据处理速度慢，且AD位数也达不到要求，故本设计采用基于FPGA平台，利用ADS7890实现快速、高精度的模数转换。

1 系统硬件电路

系统主要总体结构如图1所示。

该系统采用ALTERA公司的芯片EP2C35F672C6为控制核心，对ADS7890进行控制及转换结果数据处理。雷达测距可采用雷达IVS-167，它是Innosent公司推出的一款IVS（Innosent VCO stereo）系列的K-波段带VCO的雷达收发器。由于采用平面微带天线结构，且收发天线合一，使得其外形十分小巧，在工作中不仅节能省电，而且非常易于集成于各种电路，也易于在安装环境中构建模块保护设施。……