一种宽带卫星信号接收和发射的装置的制作方法

1.本实用新型属于卫星通信产品技术领域，具体涉及到一种宽带卫星信号接收和发射的装置。


背景技术：

2.卫星通信是地球上(包括陆地、水面和低层大气中)无线电通信站之间利用人造卫星作为中继站而进行的空间微波通信，卫星通信是地面微波接力通信的继承和发展。
3.无线电通信站接收、转发卫星信号，需对卫星信号进行接收、采集及处理等操作。卫星信号波段一般可以被划分为c波段，ku波段，ka波段，s波段，l波段等，各波段分别如下定义：
4.1）c波段，是频率从4.0
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8.0ghz的一段频带，作为通信卫星下行传输信号的频段；
5.2）ku波段，ku频段下行从10.7到12.75ghz，上行从12.75到18.1ghz；
6.3）ka波段，电磁频谱的微波波段的一部分，ka波段的频率范围为26.5-40ghz；
7.4）s波段，指频率范围在1.55—3.4ghz的电磁波频段；
8.5）l波段，根据ieee 521-2002标准，l波段是指频率在1-2 ghz的无线电波波段，属于毫米波。
9.目前，在宽带卫星通信中，用户用多台窄带接收设备和发射设备组合实现l频段宽带信号接收和发射，导致整个接收和发射设备体积大，且多设备之间存在互相干扰的情况，稳定性差。


技术实现要素：

10.本实用新型在此的目的在于提供一种宽带卫星信号接收和发射的装置，该装置能够同时实现l频段宽带信号接收和发射装置，简化设备结构，降低设备成本且能够有效解决多台窄带设备之间相互干扰问题。
11.为此，本实用新型提供的装置包括：
12.接收模块，用于射频信号接收，包括用于滤除无用信号的带通滤波器、用于对输入的射频信号进行增益放大的增益模块、用于对放大后的射频信号进行正交解码得到宽带中频信号的iq解调器和用于对输入的中频信号进行模数转换的adc接收器；所述adc接收器的采样率为5000msps；
13.发射模块，包括用于对待发射视频信号进行数模转换的dac发送器，所述dac发送器的采样率为12.6gsps。
14.在一些实施方式中，所述接收模块还包括对所述iq解调器输出的中频信号进行增益放大或衰减的可编程中频增益控制模块，包括中频增益放大器和可编程衰减器。
15.在一些实施方式中，所述可编程中频增益控制模块的输出接可编程中频滤波器，用于滤除无用信号。
16.在一些实施方式中，所述接收模块还包括与所述adc接收器输出端连接用于对所
述adc接收器输出信号进行解调、译码的第一fpga电路。
17.在一些实施方式中，所述发射模块还包括可编程射频增益控制模块，用于对所述dac发送器输出的射频信号进行增益放大或衰减，包括射频增益放大器和可编程衰减器。
18.在一些实施方式中，所述可编程射频增益控制模块输出接可编程滤波器阵列，用于滤除无用信号；包括多种带宽的带通滤波器。
19.在一些实施方式中，所述发射模块还包括arm电路、用于对数据进行编码、调制的第二fpga电路和用于数据传输的serdes接口，所述arm电路分别与所述serdes接口和所述第二fpga电路相连，所述第二fpga电路的输出端与所述dac发送器输入端电连接，经编码、调制后的数据作为待发射射频信号输入所述dac发送器。
20.本实用新型提供的宽带卫星信号接收和发射的装置另一种结构包括：
21.接收模块，用于射频信号接收，包括用于滤除无用信号的带通滤波器、用于对输入的射频信号进行增益放大的增益模块、用于对放大后的射频信号进行正交解码得到宽带中频信号的iq解调器、用于对输入的中频信号进行模数转换的adc接收器以及用于对所述adc接收器输出信号进行解调、译码的第一fpga电路；所述adc接收器采样率为5000msps；
22.发射模块，包括arm电路、与所述arm电路输出端电连接的第二fpga电路以及与所述第二fpga电路输出端电连接的dac发送器，所述dac发送器的采样率为12.6gsps；
23.switch模块，包括与所述第一fpga电路输出端电连接的第一serdes接口，以及与所述arm电路的输入端电连接的第二serdes接口；
24.接口模块，包括分别与所述switch模块相连的数据接口电路和管理接口电路；
25.时钟模块，用于产生多种时钟频率信号，提供给所述adc接收器、所述dac发送器、所述iq解调器、所述第一fpga电路以及所述第二fpga电路作为参考时钟，包括恒温晶振和锁相环；
26.所述arm电路还分别与所述iq解调器、所述adc接收器、所述dac发送器、以及所述锁相环相连。
27.在一些实施方式中，本实用新型装置的第二种结构的所述接收模块还包括：
28.可编程中频增益控制模块，对所述iq解调器输出的中频信号进行增益放大或衰减，包括中频增益放大器和可编程衰减器；
29.可编程中频滤波器，接所述可编程中频增益控制模块的输出，用于滤除无用信号；
30.所述可编程中频增益控制模块和所述可编程中频滤波器还分别与所述arm电路相连。
31.在一些实施方式中，本实用新型装置的第二种结构的所述接收模块还包括：
32.可编程射频增益控制模块，用于对所述dac发送器输出的射频信号进行增益放大或衰减，包括射频增益放大器和可编程衰减器；
33.可编程滤波器阵列，接所述可编程射频增益控制模块输出，用于滤除无用信号，包括多种带宽的带通滤波器；
34.所述可编程射频增益控制模块和所述可编程滤波器阵列还分别与所述arm电路相连。
35.采用本实用新型的技术方案，所能达到的技术效果至少是：本实用新型提供的装置配置采样频率为5000msps的adc模块，对1.2ghz带宽内的信号进行全采样；配置采样频率
为12.6gsps的dac发送器，对1.2ghz带宽内的信号进行全采样。用一台设备实现l频段宽带信号接收和发射，无需配置多台窄带接收设备和发射设备组合，简化了设备结构，降低了设备成本且有效地解决多台窄带设备之间相互干扰的问题。
附图说明
36.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
37.图1为本实用新型提供的装置电路的原理框图；
38.图2为本实用新型提供的装置的pcba板的布局图；
39.图3为本实用新型提供的装置的俯视图；
40.图4为本实用新型记载的屏蔽罩外观的俯视图；
41.图5为本实用新型记载的屏蔽罩外观的仰视图。
具体实施方式
42.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
43.为同时实现l频段宽带信号接收和发射，本实用新型公开了一种宽带卫星信号接收和发射的装置。请参照图1所示，该装置包括：
44.a）第一rf接口，用于接收射频信号；
45.b）第二rf接口，用于发送射频信号；
46.c）带通滤波器bpf，与第一rf接口相连滤除输入的l频段信号外的无用信号；
47.d）rf增益模块，实现对输入的射频频信号进行增益放大；
48.e）iq解调器，用于对放大后射频信号进行正交解调，得到宽带中频信号；
49.f）可编程中频增益控制模块，包括中频增益放大器和可编程衰减器，实现对中频信号进行增益放大和衰减；
50.g）可编程中频滤波器，为截止频率参数可配置的低通滤波器，可以根据需要配置截止频率参数，滤除不需要的信号；
51.h）adc接收器，对输入的中频信号进行模数转换（a/d转换），其采样率为5000msps，可以对1.2ghz带宽内的信号进行全采样；其内部集成ddc模块，可对采样后的数据进行数字下变频；其采用高速serdes接口进行数据传输；
52.i）dac发送器，包括1个dac通道、8个duc通道、1个合路器，采样率为12.6gsps，对带发送射频信号进行数字上变频，汇聚和数模转换（d/a转换），可以生成包含多个载波信号的l频段的宽带卫星信号；
53.j）可编程射频增益控制模块，包括射频增益放大器和可编程衰减器，实现对dac发送器输出的射频信号进行增益放大和衰减；
54.k）可编程滤波器阵列，包含多种带宽的带通滤波器（bpf），可以根据输出信号频率
和带宽选择合适带宽的滤波器，得到更好的信号输出；
55.l）fpga电路包括第一fpga电路和第二fpga电路，每个fpga电路均包括ddr电路，第一fpga电路完成对adc接收器输出的数据进行数字解调、译码，将解调或译码数据通过高速serdes接口输出到switch电路；第二fpg电路通过高速pcie接口从arm电路中接收数据，对数据经行编码、调制等处理，生成数字基带信号，通过高速jesd204b接口输出给dac发送器；ddr电路实现数据缓存；
56.m）arm电路通过高速的serdes接口switch电路接收网络数据，提取出需要发送的业务数据，通过高速pcie接口输出给第二fpga电路；arm电路还通过串行接口对iq解调器、可编程中频增益控制模块、可编程中频滤波器、adc接收器、dac发送器、可编程射频增益模块、可编程滤波器阵列、锁相环进行控制；arm电路为用户提供一个用于管理的eth接口，连接在swtich上；
57.n）swtich电路为fpga电路、arm电路和用户各提供一个高速的serdes接口，实现业务数据的传输；为用户提供一个千兆电口，实现管理数据的传输；
58.o）时钟电路，包括恒温晶振ocxo和锁相环pll，产生多种时钟频率信号，提供给dac发送器、adc接收器、iq解调器和fpga电路做为参考时钟；
59.p）接口电路包括：1）数据接口电路，采用光纤连接器，传输业务数据；2）管理接口电路，采用rj45连接器，传输管理数据；数据接口电路和管理接口电路分别与swtich电路连接。
60.可以理解的是，本公开的装置包括上述所描述的所有功能模块，或者仅包括上述所描述的部分功能模块，如：
61.1）包括带通滤波器、增益模块、iq解调器、adc接收器和dac发送器。
62.2）包括带通滤波器、增益模块、iq解调器、可编程中频增益控制模块、adc接收器和dac发送器。
63.3）包括带通滤波器、增益模块、iq解调器、可编程中频增益控制模块、可编程中频滤波器、adc接收器和dac发送器。
64.4）包括1）、2）或3）中所有功能模块及第一fpga电路。
65.5）包括4）中功能模块及可编程射频增益控制模块和/或可编程滤波器阵列。
66.6）包括4）中功能模块及arm电路、第二fpga电路和swtich电路。
67.本公开中，当本装置配置接口电路、arm电路及第二fpga电路时，通过数据接口电路和管理接口电路可以连接上位机；通过上位机操作生成待发送的信号数据，经数据接口电路输入arm电路，经arm电路处理后输入第二fpga电路进行编码、调制处理后形成待发送数字基带信号输入dac发送器进行变频、汇聚（多路信号合成一路信号）、采样（数模转换）和输出射频信号。当然，输入dac发送器的待发送数字基带信号还可以由其它设备产生。
68.此外，通过上位机操作，还可以发出管理指令，经管理接口电路输入arm电路，从而实现对iq解调器、可编程中频增益控制模块、可编程中频滤波器、adc接收器、dac发送器、可编程射频增益模块、可编程滤波器阵列、pll进行控制等功能模块/器件进行参数配置或工作状态控制。
69.本公开中，当本装置配置第一fpga电路连接adc接收器时，可以对adc采集到的数据进行解调和译码，经处理后可以被直接输入存储模块进行存储，以供被读取使用或保存；
或者，经第一fpga电路处理后的数据经serdes接口、数据接口与上位机或其它设备连接，被读取利用。
70.以上各功能电路/模块被布局于pcba板上，如图2所示，在pcba板上包括了如下元器件：
71.1）连接器，作为第一rf接口和第二rf接口的sma母头连接器1、26，作为数据接口电路的光纤连接器9，作为管理接口电路的网络连接器11和用于电源接入的电源连接器16；
72.2）电路模块：时钟电路的恒温晶振27和锁相环28，可编程射频增益模块23、可编程滤波器阵列25、dac发送器21、bpf2、rf增益模块3、iq解调器4、可编程中频增益模块5、可编程中频滤波器6、adc接收器7，fpga电路包括第一fpga电路8、第二fpga电路10、以及分别与第一fpga电路和第二fpga电路匹配的ddr电路18、19，arm电路13，switch电路12，分别与电源连接器连接的电源电路14、15、17、20、22、24。电源经电源连接器接入装置，电源电路进行ac/dc和/或dc/dc转换生成3.3v电源、5v电源、12v电源等为各功能模块/电路提供工作电压。
73.本公开装置还包括了屏蔽罩，该屏蔽罩安装在pcba上部，如图3所示。屏蔽罩与图2所示的主要芯片之间通过导热硅胶垫接触到一起，然后再用螺钉紧固。
74.本公开屏蔽罩外观如下图4和图5所示，屏蔽罩形状为鳍片16，屏蔽罩本体上有用于电源连接器装配的电源连接器开孔31，用于光纤连接器装配的光纤连接器开孔35，用于网络连接器装配的网络连接器开孔36，用于sma母头连接器装配的射频连接器开孔，风扇32，凸台37及安装孔30。
75.为了增加了本装置的射频可靠性，本公开的屏蔽罩还被分隔为若干个分腔体34，pcba板上的布局使射频电路（dac发送器、可编程射频增益控制模块、可编程滤波器阵列、adc接收器、rf增益模块、iq解调器、可编程中频增益控制模块、可编程中频滤波器等）、数字电路（arm电路、fpga电路等）、时钟电路分别被位于不同分腔体34内，实现对射频电路、数字电路、时钟电路进行隔离，增加了装置的射频可靠性。
76.本公开的屏蔽罩采用鳍片且与主要芯片之间通过导热硅胶垫接触到一起，增加了pcba 的散热性能。
77.本实用新型提供的装置实现了对950mhz～2150mhz的宽带卫星信号全采样，实现了对950mhz～2150mhz的宽带卫星信号发送，用一台设备实现l频段宽带信号接收和发射。
78.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的修改或等同替换，只要不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，均涵盖在本实用新型的权利要求范围内。