基于FPGA的多路声呐信号采集卡的设计

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1 引言
声波是目前已知的惟一能在海水中远程传播的波，声呐就是利用声波对水下物体进行探测和定位识别的方法及所用设备的总称［1-2］。它基本上可分为被动声呐(无源声呐)和主动声呐(有源声呐)两大类。如图l所示，主动声呐由发射机、声阵、接收机(包括信号处理器)、显示控制台组成。它向水中发射声波，通过接收水下物体反射回波发现目标，并测量其参量。通过发射脉冲和回波到达的时间差来估计目标距离。通过测量接收声阵中两子阵问的相位差得到测定目标方位。被动声呐由接收声阵、接收机(信号处理)和显示控制台组成。它通过接收目标的辐射噪声探测目标并测定其参量。一般被动声呐只能测定目标方位，其原理和主动声呐相同。被动测距声呐利用三子阵测量波阵面曲率来测定目标距离。 本采集卡以FPGA为核心处理芯片，从声阵发出的声呐信号经过匹配滤波，消除带外干扰后；再进行自然后送入AD转换器进行模数转换；最后将转换后的数据送人FPGA进行处理。送入FPGA的数据分两路，一路缓存到2片SRAM中，另一路经过自动增益控制(Automatic Gain Control，AGCC)放大器的放大倍数。
2 采集卡系统方案设计
采集卡系统框图［3］如图2所示，8路声呐信号通过BNC接口输入，经过低通滤波后，送到自动增益放大器以便将信号放大到A／D最佳转换电平，A／D转换输出到FPGA进行数据采集和平均功率计算。采集到的数据送往SRAM存储，本次设计采用2片SRAM进行乒乓存储；计算的平均功率产生脉宽调制(Pulse WidthModulation，PWM)波智能控制AGC放大增益。

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