一种VPX射频板卡的制作方法

一种vpx射频板卡
技术领域
1.本实用新型涉及无线电通信技术领域，具体涉及一种vpx射频板卡。


背景技术：

2.随着集成电路、计算机处理技术和软件技术的飞速发展，航天航空领域的数据处理系统平台呈现出以下发展趋势：通信带宽越来越宽、传输速率越来越高、实时处理性能也对处理平台的性能提出了更高的要求。另外由于军事、航空、航天等领域的特殊要求，pci、pci-e等传统的计算总线架构已经不能够满足测试对总线带宽、系统坚固性等方面的需求。因此，需要数据处理平台具有更高的总线传输带宽、更强的运算能力和更灵活的数据交互能力。而基于传统分级共享式并行总线的处理平台如cpci(compact peripheral component interconnect)、vme(versa module eurocard)等平台，总线时钟频率和总线接口宽度决定了共享式并行总线处理平台的基本性能注定不能满足这些新的需求。
3.协议交换(versatile protocol switch，vpx)是由vita(vme bus international trade association)组织制定的用以满足恶劣环境下高可靠性，高带宽要求的下一代高级计算平台标准，已经被ansi(american national standards institute)所采用。vpx总线技术现在也逐渐用于信号处理领域。
4.根据软件无线电技术特点的要求，射频收发板卡应可配置为满足现有及将出现的不同体制的通信标准的需求。而每一种通信标准具有各自不同的中心频率、信道带宽、噪声指标、线性度指标、发射功率等。因此收发机射频前端电路应有大的动态范围，接收发送参数可配置等特性。同时，收发机射频前端应有标准可通用的控制数据接口。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种vpx射频板卡，能够通过vpx总线实现射频板卡中心频率、接收带宽、发射功率等参数的配置，适用于标准vpx机箱内射频信号的传输、控制、处理。
6.本实用新型提供的vpx射频板卡，包括：主体及安装在所述主体上的射频收发电路板、本振模块电路板、控制系统电路板、数字基带板、射频接插件以及vpx混装接插件，所述vpx混装接插件上设置有能够与不同电路板连接的vpx总线接口，用以通过所述vpx总线接口进行不同参数的配置以及不同功能的控制。
7.进一步，所述vpx总线接口包括射频接口模块、高低频混装基础接口模块、差分接口模块以及预留接口模块，所述射频接口模块、所述高低频混装基础接口模块以及所述差分接口模块分别与所述射频接插件、所述控制系统电路板以及所述数字基带板相接。
8.进一步，所述射频接口模块与所述射频接插件之间通过射频线缆连接。
9.进一步，所述射频接口模块包括用于输入射频信号的输入接口，以及用于输出射频信号的输出接口；所述射频收发电路板上设置有接收支路及发射支路。
10.进一步，所述射频接插件包括接收支路射频接插件及发射支路射频接插件，所述
输入接口与所述接收支路射频接插件相接，所述输出接口与所述发射支路射频接插件相接。
11.进一步，所述接收支路包括自动增益控制电路，所述自动增益控制电路与所述接收支路射频接插件连接。
12.进一步，所述本振模块电路板内部设置有接收本振电路及发射本振电路，所述本振模块电路板上连接有恒温晶振。
13.进一步，所述vpx混装接插件为基于vpx总线的接插件。
14.进一步，所述射频接插件为阻抗匹配的50欧姆smp接插件。
15.进一步，所述vpx射频板卡为标准6u板卡。
16.进一步，所述vpx射频板卡为fr4材质的pcb电路板，所述主体上设置有锁紧条及助拔器。
17.本实用新型的有益效果主要在于：通过在电路板上连接的vpx混装接插件，以及在混装接插件上设置的vpx总线接口及射频接口，能够实现vpx总线控制型的射频收发板卡，以实现在该板卡上中心频率、接收带宽以及发射功率等参数可通过vpx总线进行配置。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
19.图1为本实用新型中vpx射频板卡的工作原理图；
20.图2为本振信号的合成原理图；
21.图3为自动增益控制电路的工作原理图；
22.图4为输出支路的工作原理图；
23.图5为本实用新型中vpx射频板卡的外部结构示意图。
24.图中：
25.1-主体；2-vpx混装接插件；3-锁紧条；4-助拔器。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
31.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.请参照图1，并结合图5，本实用新型提供的一种vpx射频板卡，包括：主体及安装在所述主体上的射频收发电路板、本振模块电路板、控制系统电路板、数字基带板、射频接插件以及vpx混装接插件，所述vpx混装接插件上设置有能够与不同电路板连接的vpx总线接口，用以通过所述vpx总线接口进行不同参数的配置以及不同功能的控制。
34.本实用新型中的vpx射频板卡，具体为能够对不同的参数进行配置以及控制不同功能单元的vpx总线控制型射频收发板卡，通过在vpx混装接插件2上设置的vpx总线接口，能够实现在收发机前端设置标准可通用的控制数据接口，有效对不同体制的通信标准进行统一。
35.vpx射频板卡的主要功能具体是通过连接在射频板卡上的具有不同功能的电路板完成的，通过将vpx总线接口设置在前端，并将该vpx总线接口与各模块单元的电路板连接，能够有效实现对不同参数配置的统一性，极大提高了集成性能。
36.vpx总线接口具体包括射频接口模块、高低频混装基础接口模块、差分接口模块以及预留接口模块，通过不同的接口模块能够实现不同模块单元与vpx总线接口的连接。其中射频接口模块与射频接插件连接，且射频接插件与射频收发电路板相接，用于射频信号的传输；高低频混装基础接口模块与控制系统电路板连接，能够将控制信号通过高低频混装基础接口输入vpx射频板卡；差分接口模块与数字基带板连接。
37.vpx射频板卡在处理信号过程中，s波段射频信号首先从射频接口模块进入，经过接收通道后输出不同频率和带宽的中频信号，然后进入数字基带板进行处理，数字基带板输出的中频信号经过发射通道后分成不同输出功率的射频信号，通过射频接口模块输出。
38.在其中一个实施例中，射频接口模块与射频接插件之间通过定制的射频线缆连接，中频信号具体通过射频线缆进行传输。射频电缆是传输射频范围内电磁能量的电缆，由互相同轴的内导体、外导体以及支撑内外导体的介质组成，具有良好的电器性能及机械性能。
39.电器性能包括具有特性阻抗、传输损耗及其频率特性、温度特性、屏蔽特性、额定功率、最大耐压；机械性能包括具有最小弯曲半径、单位长度的重量、容许最大的拉力、以及电缆的老化特性和一致性。通过射频线缆输送中频信号，能够有效保证信号传输的稳定性。
40.本实施例中的射频接口模块包括用于输入射频信号的输入接口，以及用于输出射频信号的输出接口；在射频收发电路板的内部设置有接收支路及发射支路；接收支路具体设置在接收通道中，发射支路具体设置在发射通道中。
41.其中，射频接插件包括相应的接收支路射频接插件以及发射支路射频接插件，输入接口具体与接收支路射频接插件相接，输出接口与发射支路射频接插件相接，以使中频信号能够进行顺畅传输。
42.接收支路包括自动增益控制电路，自动增益控制电路与接收支路射频接插件连接。中频信号在从输入接口进入后，通过接收支路射频接插件进入自动增益控制电路，并在自动增益控制电路中得到处理。
43.在另一个实施例中，本振模块电路板的内部设置有接收本振电路及发射本振电路，在本振模块电路板上连接有恒温晶振。
44.本实施例中的射频板本振模块能够为接收支路和发射支路提供混频所需的本振信号。其中，本振信号包括在接收本振电路中传输的接收本振信号，以及在发射本振电路中传输的发射本振信号。
45.射频板本振模块采用100mhz恒温晶振，通过pll vco的方案合成输出两路本振信号。
46.恒温晶振、接收本振电路以及发射本振电路都设置在射频本振模块电路板上，电气直连。
47.本实施例中本振信号在1khz处的相位噪声为-100dbc/hz，同时还将100mhz恒温晶振的信号输出给数字基带板作为参考信号。
48.参见图1，两路本振信号中，一路本振信号频率为l01，功分为5路，作为接收本振信号；一路本振信号为l02，作为发射本振信号，本振信号的频率可通过控制系统配置更新。
49.接收支路收到四路射频信号rf1-rf4电平范围(0～-100dbm)，经过agc电路将电平控制到0dbm，起控电平-50dbm，射频信号小于-50dbm保证30db增益，同时给出agc的功率遥测量(5v对应0dbm，0v对应-50dbm，小于-50dbm遥测量都为0v，0dbm～-50dbm和5v～0v线性对应)，经过agc放大的信号进入选择开关。
50.if5中频自检信号与接收本振信号l01相混频后上变频到射频，经过滤波放大功分后变为4路，也进入选择开关1～4，作为自检功能使用。选择开关1～4由外部控制信号控制，选择将射频信号输出到后端还是将本地上变频信号输出到后端。
51.经过选择后的4路射频信号，与接收本振信号相混频，下变频到中频,经过滤波放大后从if1～if4输出到选择开关5，可选择接收通道的中心频率和工作带宽，接收带宽12.5/25/50/100mhz四档可选，最后输出给数字基带板做信号处理。
52.数字基带板输出的if6一路直接放大滤波作为自检信号从if7输出，另一路经过滤波放大以后功分出一路与发射本振信号相混频，上变频到射频，射频信号经过滤波放大以后功分四路直接通过rf5-rf8输出，可通过控制系统调整输出功率，发射功率1w/2w/5w/10w四档可选。
53.参见图2，控制系统更新pll内部寄存器修改本振频点来实现修改接收通道中心频率，接收通道选用不用带宽的带通滤波器来实现接收通道的不同工作带宽，最后通过开关选择通道。
54.参见图3中的自动增益控制方案，将耦合出的射频信号检波放大成模拟电压量进入压控衰减器形成自闭环，进而控制压控衰减器的衰减量来实现增益的自动控制。
55.参见图4，通过控制驱动放大器的增益和选用不同的末级功率管来实现发射通道不同的输出功率。
56.结合图5中的vpx射频板卡的外部结构，vpx混装接插件2为基于vpx总线的接插件，射频接插件为阻抗匹配的50欧姆smp接插件。
57.主体电路板为fr4材质的pcb电路板，铅锡孔化，顶层阻焊，根据各模块单元功能不同分为独立电路板。
58.主体1为铝合金材质，外表白色导电氧化，内部根据不同功能电路板分出独立互通腔体。
59.在主体1上还设置有结构主体的锁紧条3及助拔器4，锁紧条3为楔形电路板锁紧装置，助拔器4为不锈钢材质定制金属件。vpx射频板卡、vpx混装接插件2、锁紧条3、助拔器4均通过螺钉固定在主体1上。
60.本实用新型中的vpx射频板卡为标准6u板卡尺寸，适用于6u机箱，所有电路板通过螺钉固定在主体1相应的腔体内，通过穿线相连。锁紧条3安装在vpx射频板卡的边缘，通过压力改变自身厚度压紧vpx射频板卡和机箱板槽之间的间隙，使得vpx射频板卡与机箱牢固连接，助拔器4通过螺钉固定安装在vpx射频板卡尾端，实现板卡稳定的插拔和紧固。
61.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。