CN105446919B - 一种基于PXIe高速总线的微波变频装置 - Google Patents

一种基于PXIe高速总线的微波变频装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于PXIe高速总线的微波变频装置，所述微波变频装置包括频率综合模块、下变频模块、上变频模块和控制单元；所述频率综合模块用于产生X波段射频信号，所述X波段射频信号作为本振信号分别输入所述上变频模块和所述下变频模块；所述下变频模块用于根据本振信号，将Ku波段的输入信号转换为C波段的输出信号；所述上变频模块用于根据本振信号，将C波段的输入信号转换为Ku波段的输出信号；控制单元包括控制器和PXIe总线接口单元。本发明提供的变频装置具备模块化、可重构、总线接口标准化、控制接口多样化的特点，同时可保证信号幅相的高度稳定性，并能够较大的提高通信信号附加信息的保真度。

Description

一种基于PXIe高速总线的微波变频装置
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种自动化测试领域。
背景技术
当前，在自动化测试领域，自动化程度越来越高，单一的测试设备往往集成了多种标准和协议，测试设备的功耗和体积已经无法随着测试需求线性增长。PXI(面向仪器系统的PCI扩展)平台的出现使得测试仪器模块化成为可能。PXI系统由机箱、控制器和外围I/O模块组成，基于PXI平台的模块化架构，可以轻易的实现系统部分组件的单独升级。PXIe(PXI扩展)总线在PXI总线平台的基础上实现了进一步的升级，实现了更宽的数据带宽和传输速率。
同样的，测试仪器变频装置多以非标准模块为主，控制方式类别繁多，结构形式形态各异，本发明给出的基于PXIe高速总线的微波变频装置具备模块化、可重构、总线接口标准化、控制接口多样化的特点，PXIe总线结构采用基于带有FPGA的PXIe高速总线接口，具备接口设计灵活、控制方式多样的特点，可实现各种外围接口的控制。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于PXIe高速总线的微波变频装置，用以解决现有测试仪器变频装置的控制方式多样，结构形式形态各异带来的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种基于PXIe高速总线的微波变频装置，其特征在于，所述微波变频装置包括频率综合模块、下变频模块、上变频模块和控制单元；所述频率综合模块用于产生X波段射频信号，所述X波段射频信号作为本振信号分别输入所述上变频模块和所述下变频模块；所述下变频模块用于根据本振信号，将Ku波段的输入信号转换为C波段的输出信号；所述上变频模块用于根据本振信号，将C波段的输入信号转换为Ku波段的输出信号；控制单元包括控制器和PXIe总线接口单元。
可选的，所述控制器用于实现参数配置，所述PXIe总线接口单元用于实现PXIe总线的协议解析，控制数据格式的转换，串行接口至并行接口的转换，以及对外控制接口的分配。
可选的，所述频率综合模块包括10MHz参考信号源，倍频器，功分器，和倍频锁相单元，所述10MHz参考信号源经过所述倍频器产生100MHz时钟信号，所述100MHz时钟信号经功分器后进入所述倍频锁相单元后输出X波段射频信号。
可选的，所述10MHz参考信号源是由外部信号源输入或由内部晶振产生，所述X波段射频信号经过滤波器后输出所述频率综合模块。
可选的，所述下变频模块包括低噪放大器，混频器，滤波器、温补衰减器、放大器和幅度均衡器，所述低噪放大器接收Ku波段的输入信号，所述混频器用于将所述低噪放大器的输出与所述频率综合模块输出的本振信号混频，混频后信号依次经过所述滤波器，所述温补衰减器、所述放大器和所述幅度均衡器后输出。
可选的，所述下变频模块还包括第二温补衰减器和第二放大器。
可选的，所述上变频模块包括温补衰减器，幅度均衡器，混频器，滤波器，放大器，高速数控衰减器；C波段的输入信号依次经过所述温补衰减器和所述幅度均衡器，在所述混频器中与所述频率综合模块输出的本振信号进行混频，再依次经过所述滤波器和所述放大器，后输入所述高速数控衰减器，继而输出衰减可控的Ku波段射频输出信号。
可选的，所述高速数控衰减器是46.5dB的高速数控衰减器
本发明有益效果如下：1)本发明给出的基于PXIe高速总线的微波变频装置具备模块化、可重构、总线接口标准化、控制接口多样化的特点，PXIe总线结构采用基于带有FPGA的PXIe高速总线接口，具备接口设计灵活、控制方式多样的特点，可实现各种外围接口的控制。2)本发明给出的基于PXIe高速总线的微波变频装置，可保证信号幅相的高度稳定性，并能够较大的提高通信信号附加信息的保真度。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例提供的基于PXIe高速总线的微波变频装置的组成示意图；
图2为本发明实施例提供的频率综合模块组成示意图；
图3为本发明实施例提供的上变频模块组成示意图；
图4为本发明实施例提供的控制单元的组成示意图；
图5为本发明具体实施方式提供的控制单元。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
如图1所示的本发明实施例提供的基于PXIe高速总线的微波变频装置的组成示意图；所述微波变频装置包括频率综合模块、下变频模块、上变频模块和控制单元。
频率综合模块产生X波段射频信号，根据IEEE 521-2002标准，X波段是指频率在8-12GHz的无线电波波段，在电磁波谱中属于微波。
该X波段射频信号作为本振信号分别输入上变频模块和下变频模块，下变频模块用于根据本振信号，将Ku波段的输入信号转换为C波段的输出信号。其中Ku波段的频率为12-18GHz频段，C波段，是频率从4.0-8.0GHz的一段频带，作为通信卫星下行传输信号的频段。
上变频模块用于根据本振信号，将C波段的输入信号转换为Ku波段的输出信号。
控制单元包括控制器和PXIe总线接口单元，其中，控制器用于实现装置的参数配置，参数包括频率，衰减等。PXIe总线接口单元实现PXIe总线的协议解析，控制数据格式的转换，串行接口至并行接口的转换，对外控制接口的分配。
图2为本发明具体实施方式提供的频率综合模块，首先10MHz参考信号有两种产生方式，一是外界提供，二是模块内部晶振产生，参考信号选定后经过倍频产生100MHz时钟信号，经功分器，一路提供给外界，一路提供给锁相源，经倍频锁相产生X波段本振信号，经滤波器后提供本振信号的频谱质量，以保证上下变频信号的频谱质量。
图4为本发明具体实施方式提供的下变频模块，Ku波段射频输入信号输入至限幅器，限幅器用于限制信号的幅度以使得信号符合低噪放大器的要求,将低噪放大器的要求置于射频接收链路的第一级，第一级的低噪放可以保证整个接收链路的噪声系数很小，从而保证整个系统的有很好的信噪比，有利于后端对射频信号进行无失真采样。
低噪放大器的输出作为混频器的中频输入与频率综合模块的本振信号混频，经过滤波器组、温补衰减器、放大器和幅度均衡器后得到C波段信号，在保证宽温环境下功率稳定性的同时，可保证信号幅相的高度稳定性，提高通信信号附加信息的保真度。此外,当系统设置两组温补衰减器、放大器的组合时,信号保真度具有最佳值。
图3为本发明具体实施方式提供的上变频模块，该上变频模块将来自输入端口的C波段信号，经过温补衰减器和幅度均衡器后与来自频率综合模块的本振信号进行混频，之后经过滤波器组和放大器，再经过46.5dB的高速数控衰减器，最后得到衰减可控的Ku波段射频输出信号，在保证宽温环境下功率稳定性的同时，可保证信号幅相的高度稳定性，提高通信信号附加信息的保真度。
图5为本发明具体实施方式提供的控制单元，主要包括控制器和PXIe总线接口组成，控制器用于实现变频组件的频率、衰减等参数的配置，控制器的控制指令由PXIe高速总线实现信息交互和控制。其中，PXIe总线实现PXIe总线的协议解析，将点对点的PXIe高速串行总线转换为32位位宽的并行控制总线，同时具备地址译码、接口分配等功能。
上变频模块，下变频模块中的滤波器采用最平延时设计，并采用微组装焊装，确保滤波器端口负载匹配。使得相应模块具有延时波动小的特点。保证信号幅相的高度稳定性，提高通信信号附加信息的保真度。
装置选用频响小的元器件(请具体指出哪些部件才选用频响小的元器件)，并采用微组装工艺，确保装联的匹配性极好。具有增益频响小的特点。可保证信号幅相的高度稳定性，提高通信信号附加信息的保真度。
综上所述，本发明实施例提供了一种基于PXIe高速总线的微波变频装置，本发明给出的基于PXIe高速总线的微波变频装置具备模块化、可重构、总线接口标准化、控制接口多样化的特点，同时可保证信号幅相的高度稳定性，并能够较大的提高通信信号附加信息的保真度。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于PXIe高速总线的微波变频装置，其特征在于，所述微波变频装置包括频率综合模块、下变频模块、上变频模块和控制单元；所述频率综合模块用于产生X波段射频信号，所述X波段射频信号作为本振信号分别输入所述上变频模块和所述下变频模块；所述下变频模块用于根据本振信号，将Ku波段的输入信号转换为C波段的输出信号；所述上变频模块用于根据本振信号，将C波段的输入信号转换为Ku波段的输出信号；控制单元包括控制器和PXIe总线接口单元；所述控制器用于实现装置的参数配置，参数包括频率、衰减；
其中，所述上变频模块包括温补衰减器，幅度均衡器，混频器，滤波器，放大器，高速数控衰减器；C波段的输入信号依次经过所述温补衰减器和所述幅度均衡器，在所述混频器中与所述频率综合模块输出的本振信号进行混频，再依次经过所述滤波器和所述放大器，后输入所述高速数控衰减器，继而输出衰减可控的Ku波段射频输出信号；
所述频率综合模块包括10MHz参考信号源，倍频器，功分器，和倍频锁相单元，所述10MHz参考信号源经过所述倍频器产生100MHz时钟信号，所述100MHz时钟信号经功分器后进入所述倍频锁相单元后输出X波段射频信号。
2.根据权利要求1所述的基于PXIe高速总线的微波变频装置，其特征在于，所述PXIe总线接口单元用于实现PXIe总线的协议解析，控制数据格式的转换，串行接口至并行接口的转换，以及对外控制接口的分配。
3.根据权利要求1所述的基于PXIe高速总线的微波变频装置，其特征在于，所述10MHz参考信号源是由外部信号源输入或由内部晶振产生，所述X波段射频信号经过滤波器后输出所述频率综合模块。
4.根据权利要求1或2所述的基于PXIe高速总线的微波变频装置，其特征在于，所述下变频模块包括限幅器、低噪放大器，混频器，滤波器、温补衰减器、放大器和幅度均衡器，所述限幅器接收Ku波段的输入信号，所述低噪放大器接收限幅器的输出，所述混频器用于将所述低噪放大器的输出与所述频率综合模块输出的本振信号混频，混频后信号依次经过所述滤波器，所述温补衰减器、所述放大器和所述幅度均衡器后输出。
5.根据权利要求4所述的基于PXIe高速总线的微波变频装置，其特征在于，所述下变频模块还包括第二温补衰减器和第二放大器。
6.根据权利要求1所述的基于PXIe高速总线的微波变频装置，其特征在于，所述高速数控衰减器是46.5dB的高速数控衰减器。
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