CN216086660U - 一种便携式x波段扩频测控地面测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种便携式X波段扩频测控地面测试设备，包括机箱，所述机箱包括：上盖板，设置在所述机箱上面；侧板，设置在所述机箱四周侧面，内部嵌设有DC连接器、USB连接器、测试连接器、第一射频连接器和第二射频连接器；下盖板，设置在所述机箱底面；电路板，设置在所述下盖板上面；所述电路板上设有多个信号处理组件。本实用新型提供的一种便携式X波段扩频测控地面测试设备，通过在电路板上合理部署各种信号处理组件实现了测试设备的小尺寸，机箱整体采用散热快且质量轻的合金金属，实现了测试设备的低质量，为卫星测试设备的地面测试提供方便便捷的测试环境，降低测试成本，提高测试的充分性。

Description

一种便携式X波段扩频测控地面测试设备

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种便携式X波段扩频测控地面测试设备。

背景技术

随着无线通信技术发展，全球发射小卫星数量与日俱增，而与小卫星进行无线通信的测控通信设备则是每颗卫星必备的平台设备。卫星测控通信设备在卫星发射前需要经过充分的测试，包括力学实验、高低温实验和热真空实验等等。每个实验均需要与地面检测设备配合，以验证星上测试设备的接收和发射功能是否正常。现有的商业地检设备体积大、重量大且价格高，测试过程不够方便快捷，测试成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种便携式X波段扩频测控地面测试设备，以使卫星测控通信设备的地面测试方便快捷。

基于上述目的，本实用新型提供了一种便携式X波段扩频测控地面测试设备，包括机箱，所述机箱包括：

上盖板，设置在所述机箱上面；

侧板，设置在所述机箱四周侧面，内部嵌设有DC连接器、USB连接器、测试连接器、第一射频连接器和第二射频连接器；

下盖板，设置在所述机箱底面；

电路板，设置在所述下盖板上面；

电源组件，位于所述电路板上，通过所述DC连接器与外部电源电连接；

本振组件，位于所述电路板上，与所述电源组件连接；

基带接口组件，位于所述电路板上，分别与所述电源组件和所述本振组件连接，并通过所述USB连接器和所述测试连接器与外部上位机连接；

发射射频组件，位于所述电路板上，分别与所述本振组件和所述基带接口组件连接，并通过所述第一射频连接器输出射频信号；

接收射频组件，位于所述电路板上，分别与所述本振组件和所述基带接口组件连接，并通过所述第二射频连接器接收所述射频信号。

进一步的，所述本振组件顺次包括晶振、频率综合器、放大器和功分器，所述晶振与所诉基带接口组件连接，所述功分器分别与所述发射射频组件和所述接收射频组件连接。

进一步的，所述本振组件输出的本振频率为5100MHZ。

进一步的，所述频率综合器包括环路滤波器，所述环路滤波器由3个电容和2个电阻组成，所述电容容量分别为1nF、15nf和470pF，所述电阻阻值分别为1.5kΩ和3kΩ。

进一步的，所述基带接口组件顺次包括USB转串口芯片、FPGA芯片和射频芯片，所述USB转串口芯片通过所述USB连接器与外部PC机连接，所述FPGA芯片通过所述测试连接器与外部PC机连接，所述射频芯片与所述晶振连接。

进一步的，所述射频芯片的接收中频频率范围为3-3.4GHZ，发射中频频率范围为2.1-2.3GHZ。

进一步的，发射射频组件顺次包括第一射频变压器、第一滤波器、第一混频器和第二滤波器，所述第一射频变压器与所述射频芯片连接，所述第一混频器与所述功分器连接。

进一步的，所述接收射频组件顺次包括第三滤波器、第二混频器、第四滤波器和第二射频变压器，所述第二射频变压器与所述射频芯片连接，所述第二混频器与所述功分器连接。

进一步的，所述上盖板、所述侧板和所述下盖板的材质均为铝合金或镁合金。

进一步的，所述电路板由多层耐燃材料组成。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的一种便携式X波段扩频测控地面测试设备，通过在电路板上合理部署各种信号处理组件实现了测试设备的小尺寸，具体尺寸可达105mm×76mm×20.5mm，重量为170g。机箱整体采用散热快且质量轻的合金金属，实现了测试设备的低质量，为卫星测试设备的地面测试提供方便便捷的测试环境，降低测试成本，提高测试的充分性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型实施例的一种便携式X波段扩频测控地面测试设备的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一种便携式X波段扩频测控地面测试设备的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例的一种便携式X波段扩频测控地面测试设备的测试原理示意图；

图4为本实用新型实施例的环路滤波器的原理示意图。

附图标记：

1、机箱；2、上盖板；3、侧板；4、DC连接器；5、USB连接器；6、测试连接器；7、第一射频连接器；8、第二射频连接器；9、下盖板；10、电路板；11、电源组件；12、本振组件；121、晶振；122、频率综合器；123、放大器；124、功分器；13、基带接口组件；131、USB转串口芯片；132、FPGA芯片；133、射频芯片；14、发射射频组件；141、第一射频变压器； 142、第一滤波器；143、第一混频器；144、第二滤波器；15、接收射频组件； 151、第三滤波器；152、第二混频器；153、第四滤波器；154、第二射频变压器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

以下结合附图对本实用新型提供的一种便携式X波段扩频测控地面测试设备进行详细说明。

参考图1、图2和图3，本实用新型提供的一种便携式X波段扩频测控地面测试设备，包括机箱1，所述机箱1包括上盖板2，设置在所述机箱1 上面；

侧板3，设置在所述机箱1四周侧面，内部嵌设有DC连接器4、USB 连接器5、测试连接器6、第一射频连接器7和第二射频连接器8；

下盖板9，设置在所述机箱1底面；

电路板10，设置在所述下盖板9上面；

电源组件11，位于所述电路板10上，通过所述DC连接器4与外部电源电连接；

本振组件12，位于所述电路板10上，与所述电源组件11连接；

基带接口组件13，位于所述电路板10上，分别与所述电源组件11和所述本振组件12连接，并通过所述USB连接器5和所述测试连接器6与外部上位机连接；

发射射频组件14，位于所述电路板10上，分别与所述本振组件12和所述基带接口组件13连接，并通过所述第一射频连接器7输出射频信号；

接收射频组件15，位于所述电路板10上，分别与所述本振组件12和所述基带接口组件13连接，并通过所述第二射频连接器8接收所述射频信号。

具体的，在本实施例中，由上盖板2、下盖板9和侧板3组成机箱，电路板10设置在下盖板9上，电路板10上部署了各种信号处理组件，通过各信号处理组件之间的相互配合实现射频的发射与接收。侧板3上嵌设有与电路板10上各信号处理组件连接的连接器，通过连接器与外部设备连接。第一射频连接器7和第二射频连接器8型号均为SMA-KFD84。上盖板2同时为大功耗器件提供散热凸台。整个机箱1的尺寸为105mm×76mm×20.5mm，重量小于170g。

外部上位机通过USB口与地面测试设备通信，可以通过上位机配置发射频率、接收频率、码速率、输出功率的衰减值、扩频码多项式、RS发包数、信号源发射使能和接收使能等参数。同时，上位机也可以实时显示地面测试设备的工作状态，包括接收的CRC正确计数和错误计数，接收信号的多普勒、射频芯片133的接收和发射频率等，显示地面测试设备的工作状态和解调数据状态之间的切换。

在一些实施例中，所述电源组件11包括两个DC/DC芯片，其中一个 DC/DC芯片与所述本振组件12连接，另一个所述DC/DC芯片与所述基带接口组件13连接。与所述本振组件12连接的DC/DC芯片型号为 TPS62130RGTR，输出电压为5.9V，与所述基带接口组件13连接的DC/DC 芯片型号为LTM4644，输出4路独立电压，分别为1.8V、3.3V、1.0V和2.5V，分别为FPGA芯片和各接口供电。

在一些实施例中，所述本振组件12顺次包括晶振121、频率综合器122、放大器123和功分器123，所述晶振121与所诉基带接口组件13连接，所述功分器123分别与所述发射射频组件14和所述接收射频组件15连接。

具体的，晶振121为频率40MHZ的温补晶振，型号为TG5501CA-40MHZ，用于为频率综合器122提供高稳定性的参考时钟。频率综合器122为集成了压控振荡器VCO的微波宽带频率合成器，型号为ADF5355，用于对参考频率进行倍频，输出5100MHZ的本振信号。放大器123为低噪声放大器，型号为TQP3M9037，用于对频率综合器122输出的本振信号进行放大，使得本振信号幅度能够达到约10dBm。功分器124型号为SCG-2-592+，用于对放大后的本振信号进行功分，分别提供给发射射频组件14和接收射频组件 15。

在一些实施例中，所述频率综合器122包括环路滤波器，环路滤波器由 3个电容和2个电阻组成，电容容量分别为1nF、15nF和470pF，电阻阻值分别为1.5kΩ和3kΩ，如图4所示。

在一些实施例中，所述基带接口组件13顺次包括USB转串口芯片131、FPGA芯片132和射频芯片133，所述USB转串口芯片131通过所述USB连接器5与外部PC机连接，所述FPGA芯片132通过所述测试连接器6与外部PC机连接，所述射频芯片133与所述晶振121连接。

射频芯片133用于实现射频信号的接收和发射功能，接收功能包括：放大、二次下变频、滤波、自动增益(AGC)控制和ADC采样。发射功能包括：滤波、DAC转换、上变频，射频芯片133型号为AD9361。

扩频测控软件在FPGA芯片132中运行，FPGA芯片132具有发射和接收功能，发射功能包括：对串口发送过来的数据进行接收、组帧、编码、码型变换、调制和滤波后发送给射频芯片133。接收功能包括：完成对输入ADC 采样信号的多普勒频率估计、捕获、环路跟踪、位同步和帧同步后，经由串口发送给上位机。

在一些实施例中，所述射频芯片133的接收中频频率范围为3-3.4GHZ，发射中频频率范围为2.1-2.3GHZ。

在一些实施例中，所述发射射频组件14顺次包括第一射频变压器141、第一滤波器142、第一混频器143和第二滤波器144，所述第一射频变压器 141与所述射频芯片133连接，所述第一混频器143与所述功分器123连接。

具体的，第一射频变压器141型号为NCS2-33+，用于将发射差分信号转成单端信号。第一滤波器142型号为BFCN-3115+，用于滤除信号中的带外干扰和本振信号。第一混频器143芯片型号为HMC787ALC3B，用于将 2.1GHZ～2.3GHZ中频信号上变频到射频7.2～7.4GHZ。第二滤波器144型号为BFCN-7200+，用于滤除混频后的镜像信号和本振信号。

在一些实施例中，所述接收射频组件15顺次包括第三滤波器151、第二混频器152、第四滤波器153和第二射频变压器154，所述第二射频变压器 154与所述射频芯片133连接，所述第二混频器153与所述功分器123连接。

具体的，第三滤波器151型号为BFCN-8000+，用于滤除输入信号中的带外干扰。第二混频器152型号为HMC787ALC3B，用于将8.1～8.5GHZ射频信号下变频到3～3.4GHZ。第四滤波器153型号为BFCN-3115+，用于滤除混频后的镜像信号。第二射频变压器154型号为NCS2-33+，用于将单端信号转成差分信号，并发送给射频芯片133。

在一些实施例中，所述上盖板2、所述侧板3和所述下盖板9的材质均为铝合金或镁合金，具体分别为2A12铝合金和MB15镁合金，铝合金或镁合金质量较轻且导热性能良好，能够提升机箱1的散热性能且降低整个机箱 1的重量。

在一些实施例中，所述电路板10由多层耐燃材料组成，耐燃材料为FR4 板材，本实施例中耐燃材料为10层。

本实用新型提供的测试设备能够实现收发频率可配置，发射频率配置范围为7.2GHZ-7.4GHZ，接收频率配置范围为8.1GHZ-8.5GHZ。测试设备的最大输出功率为-40dbm，输出衰减配置范围为0-80dB。扩频测控信号源支持 4096bps、16384bps等常用数据速率，高速上行信号源支持200kbps,400kbps 和1Mbps等数据速率。扩频码速率支持3.069Mbps、10.23Mbps、码型GOLD 码，码长1023。信号接收支持4096bps、16384bps等常用扩频体制数据速率。测试设备采用12V电源供电，功耗小于5W。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式X波段扩频测控地面测试设备，其特征在于，包括机箱，所述机箱包括：

上盖板，设置在所述机箱上面；

侧板，设置在所述机箱四周侧面，内部嵌设有DC连接器、USB连接器、测试连接器、第一射频连接器和第二射频连接器；

下盖板，设置在所述机箱底面；

电路板，设置在所述下盖板上面；

电源组件，位于所述电路板上，通过所述DC连接器与外部电源电连接；

本振组件，位于所述电路板上，与所述电源组件连接；

基带接口组件，位于所述电路板上，分别与所述电源组件和所述本振组件连接，并通过所述USB连接器和所述测试连接器与外部上位机连接；

发射射频组件，位于所述电路板上，分别与所述本振组件和所述基带接口组件连接，并通过所述第一射频连接器输出射频信号；

接收射频组件，位于所述电路板上，分别与所述本振组件和所述基带接口组件连接，并通过所述第二射频连接器接收所述射频信号。

2.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述本振组件顺次包括晶振、频率综合器、放大器和功分器，所述晶振与所诉基带接口组件连接，所述功分器分别与所述发射射频组件和所述接收射频组件连接。

3.根据权利要求1或2所述的测试设备，其特征在于，所述本振组件输出的本振频率为5100MHZ。

4.根据权利要求2所述的测试设备，其特征在于，所述频率综合器包括环路滤波器，所述环路滤波器由3个电容和2个电阻组成，所述电容容量分别为1nF、15nf和470pF，所述电阻阻值分别为1.5kΩ和3kΩ。

5.根据权利要求2所述的测试设备，其特征在于，所述基带接口组件顺次包括USB转串口芯片、FPGA芯片和射频芯片，所述USB转串口芯片通过所述USB连接器与外部PC机连接，所述FPGA芯片通过所述测试连接器与外部PC机连接，所述射频芯片与所述晶振连接。

6.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述射频芯片的接收中频频率范围为3-3.4GHZ，发射中频频率范围为2.1-2.3GHZ。

7.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述发射射频组件顺次包括第一射频变压器、第一滤波器、第一混频器和第二滤波器，所述第一射频变压器与所述射频芯片连接，所述第一混频器与所述功分器连接。

8.根据权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述接收射频组件顺次包括第三滤波器、第二混频器、第四滤波器和第二射频变压器，所述第二射频变压器与所述射频芯片连接，所述第二混频器与所述功分器连接。

9.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述上盖板、所述侧板和所述下盖板的材质均为铝合金或镁合金。

10.根据权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述电路板由多层耐燃材料组成。

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