LXI总线数字化仪模块设计

　　引言

　　LXI是基于以太网技术等工业标准，由中小型总线模块组成的新型仪器平台。它由安捷伦公司和VXI科技公司于2004年9月共同合作成立的LXI联盟提出的，利用现有Ethernet标准、Internet工具、LAN协议、IEC物理尺寸和IVI驱动程序的各方优点，使测试系统的互连平台转向更高速的PC标准的I/O，是构成新一代合成仪器平台的标准。

LXI总线数字化仪模块能够对两种标准频率的中频信号进行数据采集和数字中频处理与分析，并且给出幅频特性分析结果、也可以直接输出数字中频I/Q数据，提供给其他分析设备进行用户需要的特定分析。

　　总体实现方案

LXI总线数字化仪模块主要包括中频信号处理通路、高速ADC、基于FPGA与DSP的数字中频信号处理、数据存储单元以及嵌入式微处理器等部分，具体实现方案如图1所示。中频信号处理通路部分主要完成模拟中频信号预采样处理、程控增益控制、抗混叠滤波等，处理后的中频信号经过高速ADC采样，采样得到的数字中频信号首先送到FPGA进行数字下变频、数字滤波等处理后得到IQ两路数据，再存储在存储器中，然后由DSP进行本地数据运算，以得到要分析信号相应的特性信息。IQ数据也可以直接送到模块前面板，即IQ数据输出。嵌入式微处理器是整个模块的控制核心，完成系统间的通讯、图形控制，同时提供丰富的接口。

　　关键电路实现

　　中频信号处理通路设计

　　由于中频数字化仪模块能够对两种频率的中频信号进行采样与信号处理，因此整个中频信号通道覆盖两种中频带宽。中频信号处理通路主要完成中频信号滤波、信号放大、抗混叠滤波以及对数检波和预采样等。中频信号在进入模块通道后，首先进行低通滤波，滤除中频信号中的高频分量，滤波后需要对信号进行放大控制，以满足ADC的采样要求。信号进入ADC之前要进行抗混叠滤波处理，在抗混叠滤波电路部分信号通道分成两路，进行第一种中频信号分析时，通过控制开关选择第一中频滤波通道;进行第二种中频信号分析时，选择第二中频滤波通道。信号通道前端的对数检波及预采样电路辅助程控增益放大器实现模块整个通道0dB～30dB的自动增益功能。同时为提高模块的动态范围，在中频信号进入高速ADC之前设计有噪声叠加电路。具体实现原理如图2所示。

　　ADC电路设计

　　数字化仪模块ADC采用14位、130Msps模数转换器(ADC)，为减小信号干扰，采用模拟差分输入方式。转换器的数字输出为低功耗LVDS、二元补码数据格式，以方便后续数据处理。