基于FPGA的微波辐射计数控系统设计与实现

　　数控系统以Xilinx公司的Virtex-4系列FPGA为核心进行设计，其配置PROM采用XCF32P，32 M存储容量。

数据采集电路采用AD公司的16位并行模数转换器AD976A，芯片转换速率为200 KS/s，此高速A/D转换器采用电荷重分布技术进行逐次逼近型模数转换，因而不必外加采样保持器。电压输入范围为-10 V～+10 V，分辨率高，可做到16位不失码。

　　AGC自动增益控制电路采用AD公司的12位并行数模转换器AD7247，电压输出范围选择0 V~5 V，满足微波辐射计数控系统精度要求。

　　1.2 硬件设计与实现

　　1.2.1数据采集电路

数据采集电路由隔离驱动电路、多个多路选择器以及一个A/D转换器组成。其中，隔离驱动电路采用JFET输入的运算放大器进行隔离和驱动；多路选择器对10路遥感信号和25路温度数据进行选择，其地址信号由FPGA的I/O接口提供，经电平转换后送入多路选择器；A/D芯片转换速率为200 KS/s，16 bit双极性输出，最高位表示符号位，硬件电路如图3所示。采集到的数据存入FPGA的SRAM中，工作周期为60 s，一个工作周期结束后，将科学数据和温度数据下传到远程计算机。

　　AD976A进行数据采集时，置CS引脚固定为低电平，则转换时序由R/C信号的下降沿控制，信号脉冲宽度至少为50 ns。当R/C变为低电平时，BUSY信号也变为低电平，标志转换结束，则移位寄存器中的数据被更新的二进制补码替代，其中，R/C控制端由FPGA的I/O端口进行控制。

　　1.2.2 AGC自动增益控制电路

　　AGC自动增益控制电路由5个两通道D/A转换器AD7247和隔离驱动电路组成，硬件电路如图4所示。由FPGA对数据采集电路采集的微波辐射计冷源和热源定标值进行判断，为AGC自动增益控制电路提供有效的AGC调整值，通过D/A转换器及隔离驱动电路后提供给微波辐射计的接收机单元。其中，5个D/A转换器并联为微波辐射计10个通道提供AGC调整值，片选信号和转换信号由FPGA的I/O端口进行控制。