周尧

（第七一五研究所，杭州，310023）

随着水声领域技术的发展，大吞吐量实时数据服务、实时信号传输系统的需求越来越迫切。同时，系统设备不断向集成化、网络化发展，从20 世纪80年代开始，以太网就成为最普遍采用的网络技术[1]。1996 年7 月，IEEE 802.3z 千兆以太网任务工作组研究制定了千兆以太网的帧格式与冲突处理方法，并规范了单模、多模光纤及铜缆标准[2]。2001 年，SUN L等人提供了三层交换机为核心的千兆以太网方案[3]。2009年，赵金保等人设计了以DSP为核心、基于千兆以太网的数据采集与处理系统[4]。相对于DSP 而言，FPGA 具有高灵活性、可并行执行、可扩展性和可擦写性等特点[5]，不仅对AD 芯片引脚时序的同步控制更为精准，更方便对系统进行后期的维护和升级。同时，在FPGA 中集成千兆以太网的MAC 子层可以有效降低系统成本，简化布线难度，非常适合小型高速采集系统的应用。目前，在水声领域中基于FPGA 的千兆以太网应用案例较少，本文为水声领域中千兆以太网的应用提供一定的参考。

1 基本原理

1.1 采集

模拟信号转化为数字信号一般经过采样、保持、量化和编码。图1 是取样电路结构。模拟信号输入后，通过采样将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量。采样电路取得的模拟信号转化为数字信号都需要一定的时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值，每次取得的模拟信号必须通过保持电路保持一段时间。

图1 取样电路结构

图2 是取样-保持控制电路结构，由输入放大器A1 与输出放大器A2、保持电容C 和开关驱动电路S 组成。……