一种基于射频FMC子卡的多通道信号采集板卡的制作方法

一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡
技术领域
[0001]
本实用新型涉及无线电技术领域，特别涉及一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡。


背景技术：

[0002]
随着无线电技术的迅猛发展，无线电资源的需求急速增长。无线电资源为不可再生资源，为了促进无线电频谱资源的合理利用及有效管理，国家大力发展无线电技术，使得无线电和高速数字信号处理技术得到迅猛发展，射频前端集成化程度和可编程的逻辑性越来越高。
[0003]
目前，不论是民用通信领域还是军用雷达信号处理采集领域，对于模拟前端的信号收发采集性能，都具有强烈的依赖性，设备模拟前端性能的好坏直接影响系统的整体性能，亚德诺半导体adi公司与德州仪器ti公司推出的超宽频段，超大带宽，jesd204b高速接口，能够很好的满足目前各种高速信号数据采集性能指标要求，能够很好的适应相控阵体制雷达， 5g技术，高清图像传输，通信基站，高速物联网等各种信息传输领域。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡。本实用新型通过10路射频收发电路、五个射频fmc子卡、信号算法处理电路、接口通讯电路、本振源电路等电路的连接关系，使10路收发射频通道集成在一起。
[0005]
本实用新型的技术方案是：一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡，包括10路射频收发电路、五个射频fmc子卡、信号算法处理电路、接口通讯电路、时钟芯片、ad9371 校正通道电路、本振源电路，其特征在于：五个射频fmc子卡分别与10路射频收发电路连接，每个射频fmc子卡与2路射频收发电路，信号算法处理电路分别与五个射频fmc子卡和接口通讯电路连接，时钟芯片与ad9371校正通道电路、信号算法处理电路、本振源电路、接口通讯电路和射频fmc子卡的芯片连接并提供参考时钟，fmc子卡校正通道电路通过校准电缆与10路射频收发电路输出的校准通道连接，本振源电路连接射频fmc子卡提供ad9371 所需的高相噪本振信号。
[0006]
根据如上所述的一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡，其特征在于：射频fmc 子卡为ad9371射频fmc子卡。
[0007]
根据如上所述的一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡，其特征在于：信号算法处理电路采用zynq_xc7z100 fpga芯片。
[0008]
根据如上所述的一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡，其特征在于：接口通讯电路采用atmel_at91sam9x25 arm芯片。
[0009]
根据如上所述的一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡，其特征在于：时钟芯片采用ad9528时钟芯片。
[0010]
根据如上所述的一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡，其特征在于：校正
通道电路采用ad9371射频芯片。
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根据如上所述的一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡，其特征在于：本振源电路采用ti公司的lmx2594锁相环芯片。
[0012]
根据如上所述的一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡，其特征在于：通过射频 fmc子卡的fmc公座与信号算法处理电路的fmc母座对扣进行电气连接，对扣连接器采用 samtec的fmc公座asp-134486-01和fmc母座asp-134488-01高速fmc连接器。
[0013]
根据如上所述的一种基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡，其特征在于：还包括电源供电电路，电源供电电路包括各级电源控制芯片，保护电路，emi滤波电路，dc-dc,ldo电源芯片。
[0014]
本实用新型的有益效果是：一是采取集成式射频收发ic，具有高带宽，高速率，集成度高的优势。二是将10路收发射频通道集成在一起，通过ad9371组成零中频架构，ad9371 的jesd204b高速接口和高位数的ad/da，减少pcb布局布线的难度，同时优异的snr和镜频抑制，本振抑制，实现雷达信号的10路发射与接收采集功能，大幅度的提升整机雷达系统平台的工作性能。
附图说明
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图1为本实用新型的框架示意图。
[0016]
图2为本实用新型的ad9371功能框图。
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图3为本实用新型的单路射频收发电路结构简易图。
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图4为本实用新型的射频收发电路框架示意图。
具体实施方式
[0019]
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
[0020]
如图1至图4所示，本实用新型的基于射频fmc子卡的多通道信号采集板卡，包括10路射频收发电路、五个射频fmc子卡、信号算法处理电路、接口通讯电路、时钟芯片、校正通道电路、本振源电路。五个射频fmc子卡分别与10路射频收发电路连接，每个射频板卡与2 路射频收发电路连接，信号算法处理电路分别、五个射频fmc子卡、接口通讯电路和校正通道连接，时钟芯片与校正通道电路、信号算法处理电路、本振源电路、接口通讯电路和射频板卡的芯片连接并提供参考时钟，本振源电路与五个射频fmc子卡连接，校正通道电路通过校准电缆与10路射频收发电路输出的校准耦合器连接。
[0021]
本实用新型的射频fmc子卡为ad9371射频板卡，ad9371射频板卡包含ad9371、 qpa-5389tqp3m9009、pe4312数控衰减器、滤波器。ad9371是一个集成了双发双收的集成式射频芯片，主要包含本振，混频，收发放大，ad/da，fir滤波，抽取采样等功能，qpa-5389 增益电路提供发射信号中级功率驱动，可输出至10dbm功率等级，tqp3m9009低噪声放大雷达回波信号送至ad9371接收adc，pe4312数控衰减器实时调节接收动态增益，收发滤波器抑制带外干扰信号，ad9371射频板卡各自采用所需频段的滤波器，滤除带外干扰信号，提升雷达的抗干扰能力。
[0022]
如图4所示，本实用新型的射频收发电路可以采用限幅器、sky-65017、hmc451、hmc441、 hmc553、mh153+、ne3210s、末级放大器、环形器、ltcc滤波器与介质滤波器、衰减
器。本实用新型的发生输入tx_if1与ltcc滤波器输入连接，ltcc滤波器输出与衰减器连接，衰减器与介质滤波器连接，介质滤波器与sky-65017输入连接，缓冲器输出和sky-65017输出与 hmc553连接，hmc553输出与hmc451连接，hmc451与末级放大器连接，末级放大器连接与环形器连接，环形器与限幅器连接，限幅器与ne3210s连接，ne3210s与hmc441连接，hmc441 输出和缓冲器输出与mh153+连接，与hmc553和mh153+连接的两个缓冲器输入与本振信号连接；mh153+输出与介质滤波器连接，介质滤波器与qpa5389连接，qpa5389与ltcc滤波器连接。其中sky-65017与hmc451提供发射信号中级驱动放大，末级功放管提供末级信号放大，可输出至10w功率等级，mh153+与hmc553提供收发信号混频，限幅器防止发射信号泄漏与外部强信号损坏前级低噪放，ne3210s提供接收雷达信号的低噪声放大，hmc441与qpa5389提供接收信号后级驱动放大、ltcc滤波器与介质滤波器滤除带外干扰信号及自身产生的各种杂散，谐波信号，衰减器调节收发电路增益，环形器结合收发通道至一个端口，输出至天线，提供良好的收发隔离。
[0023]
本实用新型的信号算法处理电路可以采用xilinx zynq系列xc7z100 fpga芯片， xc7z100_fpga实现雷达信号算法处理，主要包括波束形成，脉冲压缩，通过fpga编程实现目标跟踪与识别，距离速度计算，这些都是现有成熟的雷达技术。
[0024]
本实用新型的通过射频fmc子卡的fmc公座与信号算法处理电路的fmc母座对扣进行电气连接，对扣连接器采用samtec的fmc公座asp-134486-01和fmc母座asp-134488-01高速 fmc连接器。
[0025]
本实用新型的接口通讯电路可以为通过atmel的arm芯片at91sam9x25实现，arm芯片的千兆网口数据传输处理，与上位机连接，提供雷达上位机目标显示功能。
[0026]
本实用新型的时钟芯片可以选用ad9528芯片，ad9528芯片提供6片ad9371、1片fpga 和一个本振源电路所需的参考时钟，它具有两个输入时钟参考选择，14路时钟输出，可配置 lvds,cmos,hstl等各种电平模式，同时具备sysref输入进行多片ad9371的同步。
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本实用新型的校正通道电路可以采用ad9371射频芯片，ad9371射频芯片提供正常收发通道的多通道幅相校正，满足相控阵体制的幅度与相位一致性要求。校正通道选择一路收发通道进行正常工作收发通道的幅相校正。本实用新型的校正模式采取数字幅度相位校正，利用耦合器实现10路收发幅相校准，耦合器采用微带耦合设计，实时校正不同通道的信号幅相一致性。
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本实用新型的本振源电路可以采用lmx2594锁相环芯片，lmx2594锁相环芯片具备 dc-15ghz输出，内部自带高精度vcxo，优异的本底噪声，能够输出高相噪，高稳定度的本振信号，提供给ad9371的外部本振输入端口，实现射频fmc子卡高相噪的发射和接收，相比较 ad9371内部自身所携带的锁相环，外部本振高相噪的信号大大优于芯片自身的本振信号。能够大幅度的提升雷达系统的工作性能。
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本实用新型还包括电源供电电路，电源供电电路主要包括各级电源控制芯片，保护电路， emi滤波电路，dc-dc,ldo等电源芯片，为处理板各级芯片提供合适的电源电压。
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本实用新型输入可以采用直流12v电源进行供电，电源连接器选择samtec的5557系列电连接器。
[0031]
本实用新型的装置可以实现如下技术指标：10路发射功率：≥30dbm；10路接收灵敏度：≤-100dbm；校正通道耦合器隔离度：30db；功耗：12v/7a。