一种卫星地面站信道产品通用监控电路的制作方法

1.本发明涉及微波通信领域，特别是卫星地面站微波收发信道装置中的监控电路。


背景技术：

2.传统的微波通信收发信道控制电路板由于多采用定制化导致重复开发、周期长、成本高，极大的限制了其广泛的应用。


技术实现要素：

3.本发明的技术解决问题是：提供一种通用的，能够实现上、下变频的频率和衰减控制，低噪声放大器的衰减控制、功率放大器的衰减控制、2选1同轴开关的通道切换、波导开关的通道切换、移相器的相位切换、校零变频器的频率控制电路，通过分析各个模块的常用接口的特性后，设计了一种通用的电路，可以适配于各个模块，解决了传统的根据配置不同的模块而进行重复性开发工作。
4.本发明的技术解决方案是：一种卫星地面站信道产品通用监控电路，包括：处理器芯片、电源转换芯片、4
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4按键检测电路、led灯驱动电路、存储芯片、dc/dc电源转换模块、十二个接口保护电路、100m/10m以太网通信转换模块、rs
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422\rs
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485通信转换模块、rs
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232通信转换电路、3.3v转5v电平转换电路、5v转3.3v电平转换电路、时钟电路、oled驱动电路、调试接口电路、模式切换电路、cn1到cn15接口、sw1接口、lan1接口；时钟电路包括：50m时钟电路和25m时钟电路；
5.其中，电源转换芯片和dc/dc电源转换模块的输入端连接cn9接口，输出端根据电压给监控电路中对应模块电路供电；所述cn2接口依次通过第一保护电路、4
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4按键检测电路后连接处理器芯片，处理器芯片通过oled驱动电路连接cn3接口，cn4接口依次通过第二保护电路、5v转3.3v电平转换电路后连接处理器芯片，cn5接口依次通过第三保护电路、5v转3.3v电平转换电路后连接处理器芯片，sw1接口通过调试接口连接处理器芯片，lan1接口依次通过第四保护电路、100m/10m以太网通信转换模块后连接处理器芯片，100m/10m以太网通信转换模块还连着50m时钟电路；处理器芯片连接3.3v转5v电平转换电路后，3.3v转5v电平转换电路再分别通过第五保护电路连接cn7接口、通过第六保护电路连接cn8接口；处理器芯片连接rs
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232通信转换电路的一端，rs
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232通信转换电路的另一端分别通过第七保护电路连接cn11接口、通过第八保护电路连接cn10接口；处理器芯片连接rs
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422\rs
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485通信转换模块，rs
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422\rs
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485通信转换模块再分别通过第九保护电路连接cn15接口、通过第十保护电路连接cn14接口、通过第十一保护电路连接cn13接口、通过第十二保护电路连接cn12接口；cn6接口通过模式切换电路连接处理器芯片，处理器芯片通过led灯驱动电路连接cn1接口，处理器芯片还直接连接存储芯片，处理器芯片还连着25m时钟电路。
6.进一步的，处理器芯片为北京兆易创新科技股份有限公司旗下的gd32系列mcu，电源转换芯片为广东华冠半导体有限公司的ldo芯片lm1086s
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3.3/tr，存储芯片为北京兆易创新科技股份有限公司旗下的gd25q系列nor flsah芯片，dc/dc电源转换模块为广州金升
阳科技有限公司的带隔离dc/dc模块b0505t
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1wr3，100m/10m以太网通信转换模块为为深圳市和芯润德科技有限公司的sr8201f，rs
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422\rs
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485通信转换电路为芯力特电子科技有限公司的rs
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422\rs
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485芯片，rs
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232通信转换电路为芯力特电子科技有限公司的rs
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232芯片，3.3v转5v电平转换电路为深圳市奥伦德科技股份有限公司的光电耦合器，5v转3.3v电平转换电路为深圳市奥伦德科技股份有限公司的光电耦合器；时钟电路为深圳扬兴科技有限公司的25mhz、50mhz的有源晶振。
7.本发明中，通用控制电路板通用性强，能满足多种型号需求，可板级通用；通用控制电路板上面的所有元器件均可采用国产元器件，自主可控；电路板的5vttl的通用输出接口高达40路，可以同时满足多个模块的控制，并且采用光电耦合器进行电气隔离；电路板的5vttl的通用输入接口达到32路，可以同时满足多个模块的输入信号采集，并且采用光电耦合器进行电气隔离；电路板的标准rs
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422通信接口达6路，可以同时满足与多个模块的通信；所有的对外输入、输出接口电路在器件选型时就设计了tvs保护器件，提高了电磁兼容和可靠性。mcu选用北京兆易创新科技股份有限公司的gd32系列，该系列产品可靠稳定，开发资源齐全，利于产品开发；所有连接器均选用国产长江连接器公司的a3963系列、a2001及a2006系列连接器，可靠性高、成本低，体积小。
附图说明
8.图1为本发明一种卫星地面站信道产品通用监控电路的布局图。
9.图中，100.通用控制电路板，1.处理器芯片，2.电源转换芯片，3.4
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4按键检测电路，4.led灯驱动电路，5.存储芯片，6.dc/dc电源转换电路，7.接口保护电路，8.100m/10m以太网通信转换模块，9.rs
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422\rs
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485通信转换模块，10.rs
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232通信转换电路，11.3.3v转5v电平转换电路，12.5v转3.3v电平转换电路，13.25m时钟电路，14.50m时钟电路，15.oled驱动电路。
具体实施方式
10.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
11.一种新型通用控制电路板100，包括mcu芯片1、ldo电源芯片2、4
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4按键检测电路3、led指示灯驱动电路4、存储电路5、dc/dc电源转换模块6、接口保护电路7、100m/10m以太网通信转换模块8、rs
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422\rs
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485通信转换模块9、rs
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232通信转换电路10、3.3v转5v电平转换电路11、5v转3.3v电平转换电路12、25m时钟电路13、50m时钟电路14、oled驱动电路15、连接器组合如图1所示，图中的电路板设计用于控制变频模块、本振模块、低噪声放大器、功率放大器、2选1同轴开关、移相器、波导开关以及校零变频器，布局如图所示。
12.所述的连接器组合，包括连接器cn1、cn2、cn3、cn4、cn5、cn6、cn7、cn8、cn9、cn10、cn11、cn12、cn13、cn14、cn15、lan1、sw1。
13.所述的cn9放在通用控制电路板100的最右侧，作为 5v的输入接口，将电源送至电源转换电路。
14.所述的电源转换电路包括ldo电源转换芯片2和dc/dc电源转换模块6；
15.所述的连接器cn2设置在电路板的右下角，用于采集4
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4按键检测电路3检测的输
入电平信号，并将信号输入至mcu的gpio；
16.所述的连接器cn3设置在电路板的右下角，连接器cn2的右边，用于驱动oled显示屏显示；
17.所述的连接器cn1设置在电路板的下边沿，连接器cn1的左边，用于驱动发光二极管发光；
18.所述的连接器cn10、cn11设置在电路板的左边沿，用于2路rs
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422/rs
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485通信或2路rs
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232通信；
19.所述的连接器cn12设置在电路板的左下角，用于1路rs
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422/rs
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485通信；
20.所述的连接器cn13设置在电路板的左下角，连接器cn12的左边，用于1路rs
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422/rs
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485通信；
21.所述的连接器cn14设置在电路板的左下角，连接器cn13的左边，用于1路rs
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422/rs
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485通信；
22.所述的连接器cn15设置在电路板的左下角，连接器cn14的左边，用于1路rs
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422/rs
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485通信；
23.上述所述的rs
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422/rs
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485通信或rs
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232通信，采用专用的rs
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422/rs
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485转换芯片和专用的rs
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232转换芯片实现；
24.所述的连接器lan1设置在电路板的上边沿，用于100m/10m网口的通信；
25.所述的100m/10m网口的通信采用专用的物理层以太网口芯片实现，将物理层数据传递给mcu自带的mac层；
26.所述的连接器cn7设置在电路板的左上角，用于5vttl信号的输出；
27.所述的连接器cn8设置在电路板的左上角，连接器cn7的左边，用于5vttl信号的输出；
28.上述所述的5vttl信号的输出，采用光电耦合器进行实现，在光耦的一侧输入mcu的输入信号，在光耦的另外一侧输出转换完的电信号；
29.所述的连接器cn4设置在电路板的右上角，用于5vttl信号的输入；
30.所述的连接器cn5设置在电路板的右上角，连接器cn4的左边，用于5vttl信号的输入；
31.上述所述的5vttl信号的输入，采用光电耦合器进行实现，在光耦的一侧输入5vttl信号，在光耦的另外一侧输出转换完的电信号给mcu；
32.当电路板实现远控控制功能时，通过cn10～cn15中的任意一个或lan1接收远控输入的控制指令信息，通过通信转换模块接收的上级系统信息转换为mcu能够识别的信息，由mcu芯片将该指令信息经过处理后，通过3.3v转5v电平转换电路转换后通过cn7、cn8控制相应的外部模块，或通过通信转换模块转换后通过cn10～cn15(除被用作远控输入的那一路)控制相应的外部模块。
33.当电路板实现本地控制功能时，通过cn2接收本地输入的控制指令信息,通过4
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4按键检测电路将外部输入的信息转换为mcu能够识别的信息，由mcu芯片将该指令信息经过处理后，通过3.3v转5v电平转换电路转换后通过cn7、cn8控制相应的外部模块，或通过通信转换模块转换后通过cn10～cn15(除被用作远控输入的那一路)控制相应的外部模块。
34.当电路板实现远控查询功能时，cn10～cn15中的任意一个或lan1接收远控输入的
查询指令信息，通过通信转换模块接收的上级系统信息转换为mcu能够识别的信息，由mcu芯片将该指令信息经过处理后，将需要回复的信息通过通信转换模块转换后通过cn10～cn15中的任意一个或lan1返回给远控。
35.当电路板实现本地查询功能时，通过cn2接收本地输入的控制指令信息，通过4
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4按键检测电路将外部输入的查询指令信息转换为mcu能够识别的信息，由mcu芯片将该指令信息经过处理后，将查询的信息通过显示屏驱动电路传递后cn3接口，发送到oled显示屏上。
36.所述的通信转换模块为100m/10m自适应以太网、rs422/rs485总线转换模块、rs
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232总线转换模块。
37.当电路板实现led指示灯功能时，mcu芯片通过cn4、cn5或者cn10～cn15(除被用作远控输入的那一路)等输入接口，读取外部输入模块的状态，经过转换为mcu能够识别的信息后，经过mcu的处理后，经过led驱动电路转换后通过cn1将相应的控制信号传递给led指示灯进行显示。
38.通用控制电路板：
39.电路板尺寸为200mm
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70mm，在通用监控板上面设置18个连接器cn1～cn15、lan1和sw1，其中cn11、cn10放置在板子左侧，cn8、cn7、lan1、sw1、cn5、cn4依次从左到右，放置在板子的上边沿，cn15、cn14、cn13、cn12、cn6、cn1、cn2、cn3依次从左到右，放置在板子的下边沿，cn9放置在板子的右侧。
40.本发明提出了一种采用纯国产化器件组成的用于卫星地面站信道产品通用监控电路，其特征在于，所述的通用监控电路包括包括处理器芯片、电源转换芯片、4
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4按键检测电路、led指示灯驱动电路、存储芯片、dc/dc电源转换模块、接口保护电路、10m/100m以太网通信转换模块、rs
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422\rs
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485通信转换模块、rs
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232通信转换电路、3.3v转5v电平转换电路、5v转3.3v电平转换电路、时钟电路、连接器组合；
41.所述的处理器芯片选用国产北京兆易创新科技股份有限公司旗下的gd32系列mcu作为通用控制电路板的主控制芯片，进行逻辑控制，信号接收与输出；所述的电源转换芯片选用国产广东华冠半导体有限公司的ldo芯片lm1086s
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3.3/tr将5v电源转换为3.3v，供给处理器及其他芯片使用；所述的存储芯片选用北京兆易创新科技股份有限公司旗下的gd25q系列nor flsah芯片用于实现特征数据的存储；所述的dc/dc电源转换模块选用国产广州金升阳科技有限公司的dc/dc模块b0505t
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1wr3实现5v转5v，用于光电耦合器的5v电平供电；所述的10m/100m以太网通信转换模块采用phy芯片选用国产深圳市和芯润德科技有限公司的sr8201f实现100m/10m的物理层链路，并将接收到的数据传送给mcu的mac层；所述的10m/100m以太网通信转换模块还包括网络变压器，所述的网络变压器选用中山市汉仁电子有限公司的hr641680网络变压器，实现前后级电气信号的电气隔离；所述的rs
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422\rs
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485通信转换模块选用国产芯力特电子科技有限公司的rs
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422\rs
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485芯片实现外部的rs
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422信号、rs
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485信号的输入与输出的实现；所述的rs
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422\rs
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485通信转换模块还包括tvs管，所述的tvs管选用上海雷卯电子科技有限公司的sm712用于瞬态过压保护；所述的rs
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422\rs
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485通信转换模块还包括高速光耦器件，所述的高速光耦器件选用深圳市奥伦德科技股份有限公司的高速光电耦合器or
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6n137实现处理器与rs
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422\rs
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485芯片的电气隔离；所述的rs
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232通信转换模块选用国产芯力特电子科技有限公司的rs
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232芯片实现外部
的rs
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232信号的输入与输出的实现；所述的rs
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232通信转换模块还包括高速光耦器件，所述的高速光耦器件选用深圳市奥伦德科技股份有限公司的高速光电耦合器or
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6n137实现处理器与rs
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232芯片的电气隔离；所述的3.3v转5v电平转换电路采用国产深圳市奥伦德科技股份有限公司的光电耦合器实现处理器芯片的3.3v信号接收，将其转换为5v信号输出给相应的模块；所述的5v转3.3v电平转换电路采用国产深圳市奥伦德科技股份有限公司的光电耦合器实现外部的5v信号接收，将其转换为3.3v信号输入给处理器芯片；所述的时钟电路选用国产深圳扬兴科技有限公司的25mhz、50mhz的有源晶振作为时钟信号提供给mcu和网口phy芯片；所述的连接器组合选用国产长江连接器公司的a3963系列，实现5v、12v的电源输入；所述的连接器组合还包括选用国产长江连接器公司的a2001、a2006系列连接器。