一种实现宽带卫星信号发射的PCBA模块的制作方法

一种实现宽带卫星信号发射的pcba模块
技术领域
1.本实用新型属于卫星通信产品技术领域，具体涉及到一种实现宽带卫星信号发射的pcba模块。


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.在高密度卫星发射机中，对宽带发射提出了特殊要求，要求发射l频段的宽带信号，避免多个设备组合完成宽带信号发射，正是在这一前提下，提出了本实用新型所描述的技术方案。


技术实现要素：

10.本实用新型在此的目的提供了一种实现宽带卫星信号发射的pcba模块，该模块能够发射950mhz～2150mhz的宽带卫星信号，无需配置多个设备组合完成宽带信号发射。
11.为此，本实用新型提供的实现宽带卫星信号发射的pcba模块包括pcba板以及布设于所述pcba板上的电路模块，所述电路模块包括dac发送器，输入端用于待发射卫星信号数据输入，输出端输出经数模转换后的待发射卫星信号；所述dac发送器包括至少两路duc通道、与所述duc通道输出端连接的合路器以及与所述合路器输出端连接的dac通道，所述dac通道的采样率为12.6gsps。
12.在一些实施方式中，所述电路模块还包括可编程增益控制模块，用于对所述dac发送器输出的信号进行增益放大或衰减，包括增益放大器和可编程衰减器。
13.在一些实施方式中，所述电路模块还包括可编程滤波器阵列，用于对所述可编程增益控制模块输出的信号进行滤波，包括多种宽带的带通滤波器。
14.在一些实施方式中，所述电路模块还包括生成待发射卫星信号数据的信号生成电路，所述信号生成电路包括：
15.arm电路，用于从数据接口电路接收网络数据，提取出需要发送的业务数据；
16.fpga电路，接收所述arm电路输出的业务数据进行编码及调制处理，生成数字基带
信号传输至所述dac发送器。
17.在一些实施方式中，所述数据接口电路包括光纤连接器。
18.在一些实施方式中，还包括与所述arm电路连接的以太网phy电路，包括以太网phy和网络连接器rj45；所述arm电路还分别与所述电路模块上的其它功能模块连接，所述arm电路为用户提供一个用于管理的eth接口。
19.在一些实施方式中，还包括时钟电路，用于产生多种时钟频率信号提供给所需功能模块作为参考时钟，包括恒温晶振和锁相环。
20.在一些实施方式中，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩安装于所述pcba板上部，并与构成所述电路模块的元器件之间通过导热硅胶接触在一起。
21.在一些实施方式中，所述屏蔽罩被分隔为用于分隔构成所述电路模块的不同功能模块的若干分腔体。
22.在一些实施方式中，所述屏蔽罩呈鳍片结构。
23.采用本实用新型的技术方案，所能达到的技术效果至少包括：
24.1）本实用新型提供的模块利用采样频率为12.6gsps的dac发送器，实现了对950mhz～2150mhz带宽内的信号进行全采样，用一台设备实现950mhz～2150mhz的宽带卫星信号发送，避免了多个设备组合完成宽带信号发射，节约了设备成本、减小了设备体积，提高了设备的可靠性。
25.2）本实用新型经分腔体分隔构成电路模块的不同功能模块，实现了功能模块之间的隔离，一定程度上减小了功能模块之间的相互影响，增加了pcba模块的射频可靠性。
26.3）本实用新型提供模块散热效果。
27.4）本实用新型采用模块化结构，体积小，重量轻，便于维护，当模块出现故障时可以直接更换后进行维修后再次使用。
附图说明
28.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：
29.图1为本实用新型提供的pcba模块中电路模块的原理框图；
30.图2为本实用新型提供的pcba模块内部布局图；
31.图3为本实用新型提供的pcba模块的俯视图；
32.图4为本实用新型记载的屏蔽罩外观的俯视图；
33.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
34.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。
35.在高密度卫星发射机中，对宽带发射提出了特殊要求，要求发射l频段的宽带信
号，避免多个设备组合完成宽带信号发射，节约设备成本、体积，提高可靠性。本公开针对高密度卫星发射机的需求，提供一种发射l频段的宽带卫星信号的pcba模块，该pcba模块采用模块化设计，统一接口和封装。
36.本公开的pcba模块主要实现的功能为发送950mhz～2150mhz的宽带卫星信号，如图1所示，本pcba模块包括pcba板和布局于其上的电路模块，电路模块包括的功能电路有：以太网phy电路、arm电路、fpga电路、dac发送器、可编程增益控制模块、可编程滤波器阵列、数据接口电路、时钟电路和rf接口，各功能电路功能如下：
37.a）以太网phy电路包括以太网phy电路和作为管理接口的网络连接器rj45，实现管理数据的传输，网络连接器rj45用于与上位机连接，操作上位机形成的管理数据经网络连接器rj45接入以太网phy电路传输至arm电路。
38.b）arm电路通过高速的serdes接口从数据接口电路接收网络数据，提取出需要发送的业务数据，通过高速pcie接口输出给fpga电路；arm电路通过串行接口对dac发送器、可编程增益模块、可编程滤波器阵列分别相连，上位机形成的管理数据经arm电路对dac发送器、可编程增益模块和可编程滤波器阵列分别进行控制；arm电路为用户提供一个用于管理的eth接口，连接在以太网phy上。
39.c）fpga电路通过高速pcie接口接收数据，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。
40.d）dac发送器包括8个高速数据接口通道、8个duc通道、1个合路器、1个dac通道，采样率为12.6gsps，输入dac发送器的待发射卫星信号数据经duc通道进行数字上变频，再经合路器汇聚后进行数模转换，实现了对数字基带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。
41.e）可编程增益控制模块由增益放大器和可编程衰减器组成，实现对dac发送器输出的射频信号进行增益放大和衰减，保证了发送信号的强度。
42.f）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。
43.g）数据接口电路主要由光纤连接器组成，将需要发送的业务数据以最大10gbps的速率传输给arm电路。
44.h）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发送器和fpga电路作为参考时钟。
45.i）rf接口，用于发射950mhz～2150mhz的宽带卫星信号。
46.可以理解的是，本公开的模块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，可以包括rf接口和dac发送器，dac发送器输入端用于待发射卫星信号数据输入，输出端输出经数模转换后的待发射卫星信号；或者包括rf接口、dac发送器和可编程增益控制模块；或者，包括rf接口、dac发送器、可编程增益控制模块和可编程滤波器阵列；或者rf接口、dac发送器、可编程增益控制模块、可编程滤波器阵列、arm电路和fpga电路。
47.本公开中，当本装置配置接口电路、arm电路及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数据（待发射射频信号）经数据接口电路输入arm电路，经arm电路处理后输入fpga电路进行编码、调制处理后形成待发射射频信
号输入dac发送器。当然，输入dac发送器的待发射射频信号还可以由其它设备产生。
48.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dac发送器、可编程增益模块和可编程滤波器阵列分别进行参数配置或工作状态控制。
49.以上各功能电路/模块于pcba板上的布局如图2所示，在pcba板上包括了如下元器件：
50.1）连接器，作为rf接口的mcx母头连接器1、作为数据接口电路的并与arm电路连接的光纤连接器5、作为网络连接器rj45的网络连接器6和用于电源接入的电源连接器15；
51.2）电路模块：时钟电路10、11，分别为恒温晶振和锁相环pll，可编程增益模块3，可编程滤波器阵列2，dac发送器4，fpga电路13，arm电路8，以太网phy电路7，和与电源连接器15相连的电源电路9、12、14；电源电路用于将接入的电源进行dc-dc变换或ac-dc变换，形成3.3v、5v、12v等电压以提供给所需功能电路/模块。
52.本公开的pcba模块还包括屏蔽罩，该屏蔽罩安装在pcba板上部，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，有利于导热，保证了工作稳定性，然后再用螺钉紧固，如图3所示。
53.本公开中，屏蔽罩外观如图4和图5所示，屏蔽罩形状为鳍片16，屏蔽罩上布设有与电源连接器15相匹配的电源连接器开孔18，便于电源接入；与光纤连接器5相匹配用于光纤连接器5装配的光纤连接器开孔21，与网络连接器6相匹配用于网络连接器6装配的网络连接器开孔，凸台22，以及用于与螺钉相匹配的安装孔17，实现与pcba板的紧固。
54.为了增加了pcba模块的射频可靠性，本公开的屏蔽罩还被分隔为若干个分腔体19，电路模块于pcba板上的布局使射频电路（dac发送器、可编程增益控制模块、可编程滤波器阵列等）、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19内，实现对射频电路、数字电路、时钟电路进行隔离，增加了pcba板的射频可靠性。
55.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。
56.本公开的pcba模块装配于发射机中，即可实现发射l频段的宽带信号，避免多个设备组合完成宽带信号发射。
57.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。