CN218387509U - 一种基于PXIe总线的射频信号综合测试模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于PXIe总线的射频信号综合测试模块，包括数字信号处理板、射频收发板、网络参数测量板以及PXIe接口模块。数字信号处理板实现电路控制、信号采集和信号合成以及数字信号处理，射频收发板实现射频信号的接收和发射，网络参数测量板实现对被测件的矢量网络参数测量。本实用新型同时具备射频信号的接收及频谱分析功能、射频信号的生成及发射功能和网络参数分析三种功能，在一定程度上解决当前传统测量仪器功能单一、延展性较差、难以适应多变环境等问题。同时还采用了小型化低功耗的设计理念，有效解决了多种测试仪器组成的测试系统便携性、灵活性不足，不试用于现场快速测试的问题。

Description

一种基于PXIe总线的射频信号综合测试模块

技术领域

本实用新型属于电子测量技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于PXIe(PCIExtensions for Instrumentation)总线的射频信号综合测试模块。

背景技术

电子测量仪器在飞速发展的今天被应用于各行各业，尤其是社会生产相关的部分。随着被测设备发展，电子测量仪器测量的速度越来越快，测量的精度也越来越高，涉及的领域也越来越广，包括经济、生活、科研、工程等。在保证高性能的前提下，逐渐朝着多功能、高集成、数字化的方向迈进。

在被测设备发展的同时，对测试的环境要求也越来越苛刻，如果新的测试仪器不能满足小型化、模块化的特点，很可能被市场所淘汰。因此许多新的新型电子测量测量仪器应运而生。伴随着现在计算机技术的高速发展，电子测量仪器的发展跨越了模拟仪器、智能仪器、虚拟仪器等几个阶段后应用范围越来越广。如今电子测量仪器发展趋势包括以下两点：

(1)、电子测量仪器需要更强的通用性，比起传统的测量仪器，新型测量仪器应能根据不同的测试环境通过改变模块构成和软件架构来实现仪器本身的功能重构，使其能应用于更多更复杂的测试环境；

(2)、在保证模块功能完备、性能优越的前提下尽量减少各模块间互相通信的时间或模块自身的配置时间，使电子测量仪器做到更高速更全面的使用，使各模块之间的配合变得更加成熟；在现代化高度集成的今天，模块化的设计已经成为了电子测量仪器的发展趋势之一。

因此目前传统的专用仪器已经从模拟、独立的系统发展成为了数字、综合及可重构的系统。

现有射频信号发生器、频谱分析仪、网络参数分析仪三种测量各自独立，测量功能单一、延展性较差、难以适应多变环境等，同时，将三种测试仪器组成的测试系统，其便携性、灵活性不足，不适用于现场快速测试。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于PXIe总线的射频信号综合测试模块，将射频信号发生器、频谱分析仪、网络参数分析仪三种测量功能集成于单一模块，以在一定程度上解决当前传统测量仪器功能单一、延展性较差、难以适应多变环境等问题，有效解决三种测试仪器组成的测试系统的便携性、灵活性不足，不试用于现场快速测试的问题。

为实现上述实用新型目的，本实用新型基于PXIe总线的射频信号综合测试模块，其特征在于，包括：数字信号处理板、射频收发板、网络参数测量板以及PXIe接口模块，其中，数字信号处理板和射频收发板用于信号收发及处理，网络参数测量板用于网络参数测量，PXIe接口模块通过PXIe机箱的PXIe背板与上位机连接，实现数字信号处理板与上位机的交互；

所述数字信号处理板安装于模块内部，用于雷达、通信系统调试及性能测试和网络参数测量时，完成对信号进行频谱分析、多普勒平移或者网络参数分析的信号处理，由FMC(FPGA Mezzanine Card，简称FMC)板卡连接器、高速连接器、PXIe接口电路、FPGA数字信号处理模块和时钟模块组成；FMC板卡连接器实现与射频收发板之间的通讯、高速连接器实现与网络参数测量板之间的通讯，PXIe接口电路通过所述PXIe接口电路实现FPGA数字信号处理模块与上位机的交互，接收上位机的控制信号，并将处理后的数据传到上位机做进一步处理，时钟模块为整个电路系统以及FPGA数字信号处理模块提供一个标准的参考时钟，方便各部分的同步工作；

所述两块射频收发板安装于模块内部，射频收发板用于射频信号的接收、发射以及幅度调理；当接收到射频信号后，自动进行幅度调理，并在完成解调后输出基带信号给数字信号处理板，当需要进行信号发射时，将基带信号调制成射频信号，并在完成幅度调理后输出网络参数测量板；所述射频收发板由FMC板对板连接器、频射频收单元、射频接收幅度调理电路、射频发射幅度调理电路四部分组成；射频收发单元为两个双收双发的频射频收单元，共四个接收通道和四个发射通道，通过FMC板对板连接器与网络参数测量板连接，其中一路发射通道用于射频信号发生器的信号输出，一路接收通道用于频谱分析仪的信号接收，剩下的通道中选取一路发射通道和三路接收通道用于网络参数测量；接收到的射频信号在射频接收幅度调理电路进行接收幅度调理后，在频射频收单元中实现滤波、幅度调理、正交解调、ADC(Analog-to-Digital Converter)采样出基带信号后，利用FMC板卡连接器传给数字信号处理板，数字信号处理板利用FMC板卡连接器将基带信号传送到频射频收单元，实现DAC(Digital-to-Analog Converter)转换、调制、滤波、幅度调理输出射频信号，然后在射频发射幅度调理电路中进行发射幅度调理后输出；

所述网络参数测量板安装于模块内部，网络参数测量板实现对单端口或者双端口的网络参数测量，包括功分器电路、射频开关选择电路、定向耦合器电路；网络参数测量板需要使用射频收发板中的一个发射源和三个接收机，以实现整个射频信号综合测试模块内部独立完成对网络参数的测量；发射源从射频收发板的第二个发射通道输出，与网络参数测量板相连，发射源从第二发送接口输入，通过功分器分为两路，一路直接输出，连接至第二接收接口与频射频收单元的第二个接收通道相连，用其测量输入的激励信号的幅频特性，另一路信号通过开关选择，进入不同的定向耦合器，分别对端口一或端口二进行测量。

本实用新型的目的是这样实现的。

本实用新型基于PXIe总线的射频信号综合测试模块包括数字信号处理板、射频收发板、网络参数测量板以及PXIe接口模块。数字信号处理板实现电路控制、信号采集和信号合成以及数字信号处理，射频收发板实现射频信号的接收和发射，网络参数测量板实现对被测件的矢量网络参数测量。工程人员可以根据数字信号处理板采集或者合成基带信号，再结合射频收发板以及网络参数测量板接收或者发射信号分别实现射频信号接收、射频信号合成和矢量网络分析功能。本实用新型同时具备射频信号的接收及频谱分析功能、射频信号的生成及发射功能和网络参数分析三种功能，在一定程度上解决当前传统测量仪器功能单一、延展性较差、难以适应多变环境等问题。同时还采用了小型化低功耗的设计理念。将射频信号发生器、频谱分析仪、网络参数分析仪集成于单一模块中，有效解决了多种测试仪器组成的测试系统便携性、灵活性不足，不试用于现场快速测试的问题。

附图说明

图1是本实用新型基于PXIe总线的射频信号综合测试模块一种具体实施方式原理图；

图2是图1所示数字信号处理板一种具体实施方式原理图；

图3是图1所示射频收发板一种具体实施方式原理图；

图4是图1所示网络参数测量板一种具体实施方式原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图1是本实用新型基于PXIe总线的射频信号综合测试模块一种具体实施方式原理图。

在本实施例中，如图1所示，本实用新型基于PXIe总线的射频信号综合测试模块包括数字信号处理板1、射频收发板2、网络参数测量板3以及PXIe接口模块4，其中，数字信号处理板1和射频收发板2用于信号收发及处理，网络参数测量板3用于网络参数测量，PXIe接口模块4通过PXIe机箱的PXIe背板与上位机连接，实现数字信号处理板1与上位机的交互。

所述数字信号处理板安装于模块内部，用于雷达、通信系统调试及性能测试和网络参数测量时，完成对信号进行频谱分析、多普勒平移或者网络参数分析的信号处理。在本实施例中，如图2所示，数字信号处理板由FMC(FPGA Mezzanine Card，简称FMC)板卡连接器101、高速连接器102、PXIe接口电路103、FPGA数字信号处理模块104和时钟模块组成105。FMC板卡连接器101实现与射频收发板2之间的通讯、高速连接器实现与网络参数测量板3之间的通讯，PXIe接口电路103通过所述PXIe接口电路103实现FPGA数字信号处理模块104与上位机的交互，接收上位机的控制信号，并将处理后的数据传到上位机做进一步处理，时钟模块105为整个电路系统以及FPGA数字信号处理模块105提供一个标准的参考时钟，方便各部分的同步工作。

所述两块射频收发板安装于模块内部，射频收发板用于射频信号的接收、发射以及幅度调理；当接收到射频信号后，自动进行幅度调理，并在完成解调后输出基带信号给数字信号处理板，当需要进行信号发射时，将基带信号调制成射频信号，并在完成幅度调理后输出网络参数测量板。在本实施例中，如图3所示，所述射频收发板由FMC板对板连接器201、频射频收单元202、射频接收幅度调理电路203、射频发射幅度调理电路204四部分组成；射频收发单元202为两个双收双发的频射频收单元，型号为AD9361，共四个接收通道和四个发射通道，通过FMC板对板连接器201与网络参数测量板3连接，其中一路发射通道用于射频信号发生器的信号输出，一路接收通道用于频谱分析仪的信号接收，剩下的通道中选取一路发射通道和三路接收通道用于网络参数测量；接收到的射频信号在射频接收幅度调理电路203进行接收幅度调理后，在频射频收单元中实现滤波、幅度调理、正交解调、ADC(Analog-to-Digital Converter)采样出基带信号后，利用FMC板卡连接器101传给数字信号处理板1，如图2所示。数字信号处理板1利用FMC板卡连接器101将基带信号传送到频射频收单元202，实现DAC(Digital-to-Analog Converter)转换、调制、滤波、幅度调理输出射频信号，然后在射频发射幅度调理电路204中进行发射幅度调理后输出；

所述网络参数测量板安装于模块内部，网络参数测量板实现对单端口或者双端口的网络参数测量。在本实施例中，如图4所示，网络参数测量板包括功分器电路301、射频开关选择电路302、定向耦合器电路303；网络参数测量板需要使用射频收发板中的一个发射源和三个接收机，以实现整个射频信号综合测试模块内部独立完成对网络参数的测量；发射源从射频收发板的第二个发射通道输出，与网络参数测量板相连，发射源从第二发送接口TX2输入，通过功分器分为两路，一路直接输出，连接至第二接收接口RX2与频射频收单元的第二个接收通道相连，用其测量输入的激励信号的幅频特性，另一路信号通过开关选择，进入不同的定向耦合器，分别对端口一或端口二进行测量。

在本实施例中，以测量端口一为例，为了耦合反射信号，将定向耦合器303反向放置，当信号从定向耦合器303输出端进入后直接从输入端输出，在进入下级开关二后直通到端口一，信号通过被测件传输后从端口二输出，通过开关四和五的选择进入第三接收接口Rx3，将输出信号传输至射频收发板的第三个接收通道以测得。激励信号在输入到被测件端口一时产生的反射信号，通过开关二传输到定向耦合器的输入端，再从耦合端输出，最后通过开关三传输至第四接收接口Rx4，通过射频收发板的第四个接收通道接收测得。完成对被测件端口一的S参数测量。将所有开关切换到另一端，即可完成对端口二的测量。

在实用新型中，具体测量可以根据具体情况进行设置，各个部分的控制也属于现有技术，不在本实用新型的保护范围内，在此不再赘述。

尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本是下辖的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种基于PXIe总线的射频信号综合测试模块，其特征在于，包括：数字信号处理板、射频收发板、网络参数测量板以及PXIe接口模块，其中，数字信号处理板和射频收发板用于信号收发及处理，网络参数测量板用于网络参数测量，PXIe接口模块通过PXIe机箱的PXIe背板与上位机连接，实现数字信号处理板与上位机的交互；

所述数字信号处理板安装于模块内部，用于雷达、通信系统调试及性能测试和网络参数测量时，完成对信号进行频谱分析、多普勒平移或者网络参数分析的信号处理，由FMC板卡连接器、高速连接器、PXIe接口电路、FPGA数字信号处理模块和时钟模块组成；FMC板卡连接器实现与射频收发板之间的通讯、高速连接器实现与网络参数测量板之间的通讯，PXIe接口电路通过所述PXIe接口电路实现FPGA数字信号处理模块与上位机的交互，接收上位机的控制信号，并将处理后的数据传到上位机做进一步处理，时钟模块为整个电路系统以及FPGA数字信号处理模块提供一个标准的参考时钟，方便各部分的同步工作；

所述两块射频收发板安装于模块内部，射频收发板用于射频信号的接收、发射以及幅度调理；当接收到射频信号后，自动进行幅度调理，并在完成解调后输出基带信号给数字信号处理板，当需要进行信号发射时，将基带信号调制成射频信号，并在完成幅度调理后输出网络参数测量板；所述射频收发板由FMC板对板连接器、频射频收单元、射频接收幅度调理电路、射频发射幅度调理电路四部分组成；射频收发单元为两个双收双发的频射频收单元，共四个接收通道和四个发射通道，通过FMC板对板连接器与网络参数测量板连接，其中一路发射通道用于射频信号发生器的信号输出，一路接收通道用于频谱分析仪的信号接收，剩下的通道中选取一路发射通道和三路接收通道用于网络参数测量；接收到的射频信号在射频接收幅度调理电路进行接收幅度调理后，在频射频收单元中实现滤波、幅度调理、正交解调、ADC采样出基带信号后，利用FMC板卡连接器传给数字信号处理板，数字信号处理板利用FMC板卡连接器将基带信号传送到频射频收单元，实现DAC转换、调制、滤波、幅度调理输出射频信号，然后在射频发射幅度调理电路中进行发射幅度调理后输出；

所述网络参数测量板安装于模块内部，网络参数测量板实现对单端口或者双端口的网络参数测量，包括功分器电路、射频开关选择电路、定向耦合器电路；网络参数测量板需要使用射频收发板中的一个发射源和三个接收机，以实现整个射频信号综合测试模块内部独立完成对网络参数的测量；发射源从射频收发板的第二个发射通道输出，与网络参数测量板相连，发射源从第二发送接口输入，通过功分器分为两路，一路直接输出，连接至第二接收接口与频射频收单元的第二个接收通道相连，用其测量输入的激励信号的幅频特性，另一路信号通过开关选择，进入不同的定向耦合器，分别对端口一或端口二进行测量。

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