聚星交付128通道全双工收发波束成形仿真测试系统


项目背景:

128通道全双工收发波束成形仿真测试系统是针对多普勒测速测流仪研制试验需要定制的一套半实物仿真系统,用以检测多普勒测速测流仪的测速精度、测量范围等指标,并通过模拟各种环境因素考核多普勒测速测流仪在各种环境条件下的适应能力。

挑战:

为研究超声波传输和反射特性,客户需要随时可调的定向波束发生和定向接收。

聚星解决方案:

基于异构计算的实时多通道波束成形收发系统,采用简仪科技成熟稳定的PXI模块化硬件和开源的锐视测控软件平台,快速研制了这款高性能、高可靠,具备换能器调理的定制测控系统。该系统的主要特点如下:

  • 采用PXI平台实现128路收发信号同步,同步精度高达35ns;

  • 基于板载FPGA实现128路波束成形信号收发;

  • 具备多普勒信道和反射面特性模拟功能;

  • 收发电控箱采用双向插箱结构,通过背板实现互联,简化模块间的信号连接,提高系统稳定性;

  • 基于开源的锐视测控软件平台进行开发,显著提高开发效率。

主要参数

名称

性能参数

发射通道数

128路

每路发射电功率

≥10W(线性可调)

换能器匹配电路

具备

收发转接功能

具备

接收通道数

128路

滤波器带宽

15kHz~100kHz

程控增益控制动态范围

40dB

ADC采样频率

5MS/s

ADC位数

16bit

DAC采样率

1MS/s

DAC位数

16bit

实时存储容量

4TB

128通道全双工收发波束成形仿真测试系统由四部分组成,分别是换能器列阵、收发电控箱、PXIe高性能宽带低频信号处理系统和测试评估系统等。系统原理如图1所示:

图片1.png图1 128通道全双工收发波束成形仿真测试系统原理图

换能器阵列用于实时接收多普勒测速测流仪的发射声波和模拟发射低频段的回波信号,完成换能器基阵的测量任务。

收发电控箱用于驱动收发合置的换能器阵列,主要由两部分组成,分别是128路低频信号接收机和宽带低频发射系统。内含DA输出滤波,低频发射系统(功放、换能器匹配、收发转接),及宽带低频接收(放大、滤波)。系统中包含两个电控箱,每个电控箱连接64路信号,共128路信号。

PXIe高性能宽带低频信号处理系统实现对128路接收机过来的信号进行同步采集、分析处理和存储等操作,然后产生模拟回波包络和精细回波谱结构,采用相控波束形成回波信号,经数模转换后馈至宽带低频发射分系统驱动低频相控线列阵进行模拟回波的发射。

测试评估系统软件主要针对信号处理分系统的处理结果进行显示、判断信号到达、产生模拟回波包络、对多普勒测速测流仪的测量结果进行评估。

交付实物:


总结:

聚星方案基于长期积累的数字信号处理算法、软件定义仪器的架构以及简仪科技稳定可靠的PXI系统平台,为客户量身定制了这套128通道全双工收发波束成形仿真测试系统。该项目时间紧、任务重,聚星工程师们本着高度的责任心和深厚的技术功底,克服困难,保质保量如期交付,获得了客户的赞誉。







2022年09月08日

聚星交付128通道全双工收发波束成形仿真测试系统