CN212909516U

CN212909516U - 一种用于信号处理的新型数字板卡

Info

Publication number: CN212909516U
Application number: CN202022191798.6U
Authority: CN
Inventors: 邓华军; 沈仕乐
Original assignee: Guangzhou Kaixin Communication System Co ltd
Current assignee: Guangzhou Kaixin Communication System Co ltd
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2030-09-29

Abstract

本实用新型公开一种用于信号处理的新型数字板卡，包括：多路中频接收电路、FPGA电路、多路中频和射频发射电路、时钟电路、多路参考输出电路，多级电源电路、MCU电路和接口电路；多路中频接收电路能够同时接收任意中频信号；多路中频和射频发射电路可以将接收到的信号转换为多路任意射频信号或多路任意中频信号或多路任意射频和中频信号输出；接口电路提供多种对外接口，使得数字板卡能与多种网络通信，FPGA电路可以同时接收、处理或输出任意网络、频率、制式的信号，处理功能强大，兼容多种网络；数字板卡具备多路的信号处理功能，能实现多路任意频率、制式、网络的信号的接收、处理、输出，板卡功能强大且集成度高，减少数字板卡的体积。

Description

一种用于信号处理的新型数字板卡

技术领域

本实用新型涉及涉及移动通信领域，尤其涉及一种用于信号处理的新型数字板卡。

背景技术

随着移动通信技术和数字技术的不断发展，尤其是5G移动通信技术的发展，对通信覆盖的质量要求也越来越高。天线收发信道的要求也从最初的1T1R到2T2R，再到4T4R，到5G的64T64R，对设备的射频收发和信号处理要求也越来越高。传统的覆盖措施是采用叠加复制的方式实现多路收发覆盖，使得信号处理板卡的体积和成本的急剧上升。

实用新型内容

根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于信号处理的新型数字板卡，包括：多路中频接收电路、FPGA电路、多路中频和射频发射电路、时钟电路、多路参考输出电路、多级电源电路、MCU电路和接口电路；

多路中频接收电路能够同时接收多路任意中频信号并对任意中频信号进行处理，将处理后的信号输出至FPGA电路；

FPGA电路包括多片FPGA芯片，用于接收多路中频接收电路输出的信号并对接收到的信号进行处理，将处理完成后的信号输出至中频和射频发射电路；

多路中频和射频发射电路用于接收FPGA电路输出的多路信号并对接收到的多路信号进行处理，将处理后的多路信号转换为多路任意射频信号或多路任意中频信号输出或多路任意射频和中频信号输出；

时钟电路用于时钟的产生和分发，并为整块新型数字板卡提供工作时钟；

多路参考输出电路用于输出多路相同频率相同相位的参考信号；

多级电源电路用于为整块新型数字板卡的各个电路提供所需的具备一定顺序需求的供电电压及电流。

板卡上设置FPGA电路、多路中频接收电路和多路中频和射频发射电路可实现多发多收，具备多路的信号处理功能，能实现多路任意频率、制式的信号的接收、处理、输出，板卡功能强大且集成度高，减少数字板卡的体积。

在一些实施方式中，接口电路包括RS232和RS485接口电路、多路光口电路、以太网接口电路、总线接口电路。提供多种外部接口电路，可实现与光网络的数据处理和传输、与以太网的数据处理和传输以及其他网络的数据处理和传输。

在一些实施方式中，多路中频接收电路包括中频输入端口、中频放大器、阻抗变换器、抗混叠滤波器、模数转换芯片；中频输入端口接收到的任意中频信号经过中频放大器进行信号放大后经过阻抗变换器进行阻抗变换为差分中频信号后经过抗混叠滤波器滤波后进入模数转换芯片将差分中频信号转换为并行差分数字信号输出至FPGA电路。

在一些实施方式中，中频输入端口为MCX接头。MCX接头体积小、重量轻、可靠性高，可以使板卡的体积进一步减小。

在一些实施方式中，FPGA电路包括三片FPGA芯片，其中FPGA1芯片和FPGA3芯片能够同时接收多路中频接收电路输出的并行差分数字信号并对接收到的并行差分数字信号处理，信号处理包括插值、抽取、滤波、数字信号变换、数字信号合成、数字信号分发、数字信号采集、数字信号比较中的一种或多种处理，输出所需的算法处理结果给FPGA2或者MCU电路；FPGA2芯片能够接收FPGA1芯片和FPGA3芯片传来的并行数字信号；同时能够将所需的数字信号转换为高速串行电信号输出至光口电路以及接收光口电路传输的高速电信号；光口电路能够将接收到的高速电信号转换为光信号以及将接收到的光信号转换高速电信号输出。

在一些实施方式中，中频和射频发射电路包括数模转换芯片、滤波器、调制器、本振信号输入端口、中频和射频输出端口，中频和射频发射电路接收到来自FPGA1芯片或FPGA3芯片输出的信号和来自外部的任意本振信号，来自FPGA1芯片或FPGA3芯片输出的信号经过数模转换芯片将数字信号转换为模拟中频信号输出至调制器；调制器将接收到的外部本振信号和模拟中频信号调制为任意射频信号通过中频和射频输出端口输出，或，将接收到的模拟中频信号以相同频率的中频信号输出。

在一些实施方式中，中频和射频输出端口为MCX接头，本振信号的输入端口为MCX接头。MCX接头体积小、重量轻、可靠性高，可以使板卡的体积进一步减小。

在一些实施方式中，时钟电路采用两片时钟芯片实现时钟的产生和分发，其中时钟芯片1的参考输入有TCXO、VCXO和来自FPGA2的时钟；时钟芯片2的参考输入来自时钟芯片1。

在一些实施方式中，参考输出电路，其输入参考来源于时钟芯片，参考输出电路包括滤波器、放大器、功分器及参考输出接口，用于输出多路时钟参考信号，参考输出接口为MCX接头。

在一些实施方式中，MCU电路具有配置三片FPGA芯片的功能，具备与三片FPGA芯片通信和数据读写的功能；具备通过FPGA芯片访问模数转换芯片和数模转换芯片的功能。

附图说明

图1为本实用新型一些实施方式的用于信号处理的新型数字板卡的结构框图；

图2为本实用新型一些实施方式的用于信号处理的新型数字板卡的中频接收电路的结构图；

图3为本实用新型一些实施方式的用于信号处理的新型数字板卡的FPGA电路的结构图；

图4为本实用新型一些实施方式的用于信号处理的新型数字板卡的中频和射频发射电路的结构图；

图5为本实用新型一些实施方式的用于信号处理的新型数字板卡的时钟电路的结构图；

图6为本实用新型一些实施方式的用于信号处理的新型数字板卡的参考输出电路的结构图；

图7为本实用新型一些实施方式的用于信号处理的新型数字板卡的MCU电路的结构图；

图8为本实用新型一些实施方式的用于信号处理的新型数字板卡的电源电路的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的一种用于信号处理的新型数字板卡。如图所示，该数字板卡包括多路中频接收电路、FPGA电路、多路中频和射频发射电路、时钟电路、MCU电路、接口电路、多路参考输出电路和多级电源电路。

如图1、2所示，本实施例中的中频接收电路设置为八路，每路中频接收电路包括中频输入端口、中频放大器、巴伦阻抗变换器、抗混叠滤波器、模数转换芯片；中频输入端口采用MCX接头，接收中频频率可达491.52MHz；中频输入端口接收到的任意中频信号经过中频放大器进行信号放大后经过巴伦阻抗变换器进行阻抗变换为差分中频信号后经过抗混叠滤波器滤波后进入模数转换芯片将差分中频信号转换为并行差分数字信号输出至FPGA电路；模数转换芯片采用双通道模数转换芯片，支持两路差分中频信号同时输入，四路经过模数转换后的并行差分数字信号输出至FPGA1，另外四路并行差分数字信号输出至FPGA3。

如图1、3所示，FPGA电路包括三片FPGA芯片，FPGA1芯片、FPGA2芯片、FPGA3芯片之间能够互相通信，其中FPGA1芯片能够同时接收四路中频接收电路输出的并行差分数字信号，FPGA3芯片能够同时接收另外四路中频接收电路输出的并行差分数字信号，并对接收到的并行差分数字信号进行数字域信号处理，信号处理包括插值、抽取、滤波、数字信号变换、数字信号合成、数字信号分发、数字信号采集、数字信号比较中的一种或多种处理，输出所需的算法处理结果给FPGA2或者MCU电路。

FPGA2芯片能够接收FPGA1芯片和FPGA3芯片传来的并行数字信号；FPGA2芯片连接多路光口电路、以太网接口电路，支持高速串行电信号传输，支持CPRI协议传输，输出恢复时钟作为时钟电路的时钟芯片1的参考输入。FPGA2芯片能够将所需的数字信号转换为高速串行电信号输出至光口电路以及接收光口电路传输的高速电信号；FPGA2芯片具有接收光口电路传输的高速串行数字电信号进行解码、解压缩、分发、滤波等功能；并将处理后的部分或全部信号通过并行连接电路分别传至FPGA1或FPGA3。

如图1、4所示，本实施例中的中频和射频发射电路设置为八路，每路中频和射频发射电路包括数模转换芯片、滤波器、调制器、本振信号输入端口、中频和射频输出端口，中频和射频输出端口采用MCX接头，中频和射频发射电路接收到来自FPGA1芯片或FPGA3芯片输出的数字信号和来自外部的任意本振信号LO，来自FPGA1芯片或FPGA3芯片输出的数字信号经过数模转换芯片将数字信号转换为模拟中频信号输出至调制器；调制器将接收到的外部本振信号和模拟中频信号调制为任意射频信号通过中频和射频输出端口输出，或，将接收到的模拟中频信号以任意频率的中频信号输出，或，将收到的模拟中频信号转换为任意射频和中频信号输出。

数字板卡上设置FPGA电路、八路中频接收电路和八路中频和射频发射电路，支持八路外部本振信号出入可实现和兼容8T8R的收发通道，能实现多路任意频率、制式的信号的接收、处理、输出；接收任意频率的中频信号，通过FPGA电路进行信号处理，接收任意外部本振信号再调制为任意频率的射频信号输出，兼容各种通信制式，灵活度和适应性好；中频输入端口、中频和射频输出端口、本振信号输入端口均采用MCX接头，MCX接头体积小、重量轻、可靠性高，可以使数字板卡的体积进一步减小；本实用新型的用于信号处理的新型数字板卡具备多路的信号处理功能，功能强大且集成度高，减少数字板卡的体积。

如图1、5所示，时钟电路采用两片时钟芯片实现时钟的产生和分发，并为整块新型数字板卡提供工作时钟，其中时钟芯片1的参考输入有30.72MHz的TCXO、122.88MHz的VCXO和来自FPGA2的时钟；时钟芯片2的参考输入来自时钟芯片1；时钟电路为FPGA1、FPGA2、FPGA3、双通道模数转换芯片1-N、数模转换芯片1-N提供需求的时钟频率，为FPGA1、FPGA2、FPGA3提供大于等于2路的时钟信号。

如图1、6所示，多路参考输出电路，其输入参考来源于时钟芯片，参考输出电路包括滤波器、放大器、功分器及参考输出接口，用于输出多路时钟参考信号，功分器包括一个二功分器和两个四功分器，来源于时钟芯片的输入参考经过放大器进行放大，在经过二功分器分为功率相同的两路，经过二功分器的参考再经过两个四功分器分为八路同功率的参考，参考输出接口为MCX接头，MCX接头数量为八个，通过八个MCX接头分别输出八路相同频率相同相位的参考信号。

如图1、7所示，MCU电路具有配置三片FPGA芯片的功能，具备与三片FPGA芯片通信和数据读写的功能；具备通过FPGA芯片访问模数转换芯片和数模转换芯片的功能，具备24MHz、25MHz、66.667MHz三种晶振参考信号，支持DDR存储读写功能，支持RTC功能、支持看门狗功能、支持本地网口调测功能，具备与时钟芯片的通信电路。

如图1所示，接口电路包括RS232和RS485接口电路；多路光口电路，最大可支持11路光口电路，每路光口电路支持多种速率，最大可支持10Gbps的速率传输；以太网接口电路，为千兆透传网口，支持1Gbps的数据输入和输出，支持本地调试网口，具备外部告警输入的接口电路，具备干节点电路，具备两个总线接口电路，其中一路具备RS232和RS485接口，另一路为FPGA电路控制信号的输入输出接口。

数字板卡提供多种接口电路，实现与其他系统的通信，使得该数字板卡应用更广泛。

如图1、8所示，多级电源电路为整块新型数字板卡的各个电路提供所需的具备一定顺序需求的供电电压及电流，其包括电源接口、电路开关、第一级电源芯片电路、第二及电源芯片电路、LDO电路；电源接口采用四芯电源接口，电路采用GND V+V+GND的顺序进行设计；电源电路支持28V和12V两种电源输入，在输入电压为28V时，将电路开关设置为连接第一级电源芯片电路，通过电源芯片DC-DC转换为12V输出，进入第二级电源芯片电路DC-DC1-N转换为需要的工作电压1-N；在输入电压为12V时，电路开关设置为连接第二级电源芯片电路转换为需要的工作电压1-N。

本实用新型提供的一种用于信号处理的新型数字板卡，克服了现有信号处理板卡应用时存在的缺点，具备多路的信号处理功能，可以以较小的尺寸和成本实现多种多路的信号处理，性价比最优。

以上的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种用于信号处理的新型数字板卡，其特征在于，包括：多路中频接收电路、FPGA电路、多路中频和射频发射电路、时钟电路、多路参考输出电路、多级电源电路、MCU电路和接口电路；

所述多路中频接收电路能够同时接收多路任意中频信号并对所述任意中频信号进行处理，将处理后的信号输出至FPGA电路；

所述FPGA电路包括多片FPGA芯片，用于接收多路中频接收电路输出的信号并对接收到的信号进行处理，将处理完成后的信号输出至中频和射频发射电路；

所述多路中频和射频发射电路用于接收FPGA电路输出的多路信号并对接收到的多路信号进行处理，将处理后的多路信号转换为多路任意射频信号或多路任意中频信号或多路任意射频和中频信号输出；

所述时钟电路用于时钟的产生和分发，并为整块新型数字板卡提供工作时钟；

所述多路参考输出电路用于输出多路相同频率相同相位的参考信号；

所述多级电源电路用于为整块新型数字板卡的各个电路提供所需的具备一定顺序需求的供电电压及电流。

2.根据权利要求1所述的用于信号处理的新型数字板卡，其特征在于，所述接口电路包括RS232和RS485接口电路、多路光口电路、以太网接口电路、总线接口电路。

3.根据权利要求2所述的用于信号处理的新型数字板卡，其特征在于，所述多路中频接收电路包括中频输入端口、中频放大器、阻抗变换器、抗混叠滤波器、模数转换芯片；中频输入端口接收到的任意中频信号经过中频放大器进行信号放大后经过阻抗变换器进行阻抗变换为差分中频信号后经过抗混叠滤波器滤波后进入模数转换芯片将差分中频信号转换为并行差分数字信号输出至FPGA电路。

4.根据权利要求3所述的用于信号处理的新型数字板卡，其特征在于，所述中频输入端口为MCX接头。

5.根据权利要求4所述的用于信号处理的新型数字板卡，其特征在于，所述FPGA电路包括三片FPGA芯片，其中FPGA1芯片和FPGA3芯片能够同时接收多路中频接收电路输出的并行差分数字信号并对接收到的并行差分数字信号进行数字域信号处理，信号处理包括插值、抽取、滤波、数字信号变换、数字信号合成、数字信号分发、数字信号采集、数字信号比较中的一种或多种处理，输出所需的算法处理结果给FPGA2或者MCU电路；FPGA2芯片能够接收FPGA1芯片和FPGA3芯片传来的并行数字信号；同时能够将所需的数字信号转换为高速串行电信号输出至光口电路以及接收光口电路传输的高速电信号；所述光口电路能够将接收到的高速电信号转换为光信号以及将接收到的光信号转换高速电信号输出。

6.根据权利要求5所述的用于信号处理的新型数字板卡，其特征在于，所述中频和射频发射电路包括数模转换芯片、滤波器、调制器、本振信号输入端口、中频和射频输出端口，中频和射频发射电路接收到来自FPGA1芯片或FPGA3芯片输出的信号和来自外部的任意本振信号，来自FPGA1芯片或FPGA3芯片输出的信号经过数模转换芯片将数字信号转换为模拟中频信号输出至调制器；调制器将接收到的外部本振信号和模拟中频信号调制为任意射频信号通过中频和射频输出端口输出，或，将接收到的模拟中频信号以相同频率的中频信号输出。

7.根据权利要求6所述的用于信号处理的新型数字板卡，其特征在于，所述中频和射频输出端口为MCX接头，所述本振信号的输入端口为MCX接头。

8.根据权利要求7所述的用于信号处理的新型数字板卡，其特征在于，所述时钟电路采用两片时钟芯片实现时钟的产生和分发，其中时钟芯片1的参考输入有TCXO、VCXO和来自FPGA2的时钟；时钟芯片2的参考输入来自时钟芯片1。

9.根据权利要求8所述的用于信号处理的新型数字板卡，其特征在于，所述参考输出电路，其输入参考来源于所述时钟芯片，所述参考输出电路包括滤波器、放大器、功分器及参考输出接口，用于输出多路时钟参考信号，所述参考输出接口为MCX接头。

10.根据权利要求9所述的用于信号处理的新型数字板卡，其特征在于，所述MCU电路具有配置三片FPGA芯片的功能，具备与三片FPGA芯片通信和数据读写的功能；具备通过FPGA芯片访问模数转换芯片和数模转换芯片的功能。