一种数字USB应答机的制作方法

文档编号:14478162
研发日期:2018/5/19

本实用新型涉及一种数字USB应答机。



背景技术:

随着信息技术的发展,小卫星通信设备小型化、数字化设计已成为一种必要趋势。传统的小卫星USB应答机采用模拟器件进行设计,产品调试较为困难,而且产品重量和功耗较大。模拟USB应答机自身不具备下位机功能,应答机自身的遥测需借助外部其他设备进行遥测辅助采集。

目前小型化数字USB应答机在国内还较为少见。



技术实现要素:

本实用新型解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种数字USB应答机,解决了USB应答机中频信号的数字化处理和自身遥测的下位机采集。

本实用新型的技术方案是:一种数字USB应答机,仅包括射频板和基带板两块单板;

所述射频板包括时钟电路、射频发射模块和射频接收模块;所述基带板包括电源模块、数字基带、下位机;

时钟电路为基带板、射频接收模块、射频发射模块分别提供时钟;

射频发射模块和射频接收模块通过微波网络完成USB应答机信号的发射和接收;

数字基带分别与射频发射模块和射频接收模块相连;

电源模块从外部引入一次电源母线电压并经电源转换后,为射频板和基带板上各单机提供所需电压;

下位机完成卫星星务计算机与其他执行单元的通信。

所述数字基带包括FPGA、A/D模块和D/A模块;A/D模块和D/A模块分别与FPGA相连。

所述下位机选用ARM芯片LPC2292。

所述数字基带的A/D模块选用ADI公司的AD9627;

所述数字基带的D/A模块选用ADI公司的AD9767;

所述数字基带FPGA为FLASH型A3PE3000。

本实用新型与现有技术相比的优点在于:

本实用新型与现有技术相比的优点:系统将设备进行了数字化、小型化设计。与传统模拟USB应答机相比:

1)微波网络直接在射频通道中实现,设计简化、重量减轻;

2)采用一片FPGA替代原有模拟电路,完成AD采样、PM解调、BPSK副载波解调和PM调制等一系列任务;

3)增加了下位机功能,用于采集自身遥测;

4)单机重量由3.4kg减少至400g;

5)单机尺寸由202mm×90mm×140mm减少至96mm×99.2mm×1.57mm;

3)单机功耗由11W减少至6W。

附图说明

图1应答机组成及接口框图;

图2应答机基带板组成框图。

具体实施方式

一种数字USB应答机,由两块PC104板组成,分别为射频板和基带板。射频板包括时钟电路、微波网络、射频发射模块、射频接收模块。基带板包括电源、数字基带、下位机模块。

时钟电路产生三路20MHz时钟,分别提供给射频接收模块、射频发射模块、数字基带。微波网络直接在射频通道中实现以简化设计和减轻重量。基带板数字基带将下行中频信号送射频板发射模块,经上变频、射频滤波、功率放大后产生的射频信号被送至微波网络,由天线发射到地面测控站,构成下行链路。射频板接收模块对来自地面测控站的上行射频信号进行带通滤波、低噪声放大、下变频、中频滤波、中频信号放大和AGC控制后,产生的中频信号送数字基带进行A/D采样。

基带板数字基带核心器件FPGA为一片300万门FLASH型A3PE3000。基带板数字基带FPGA将完成PM解调、BPSK副载波解调和PM调制等一系列任务,同时还负责与各外部接口的通信。中频采样输入信号由接收通道对上行射频信号进行一次下变频,经中频滤波、中频信号放大和AGC控制之后得到,其包含了上行遥控信息和测距音信息。中频信号经AD采样后,进入PM解调模块实现对载波的捕获和跟踪。首先通过锁频环跟踪载波频率变化,修正本地频率控制字,调整本地载波频率使得与输入信号载波频率保持一致。其次,锁相环跟踪残余频差与相位变化,并通过相位旋转消除相位偏差。之后,通过幅度调整之后输出遥控副载波和测距音副载波。遥控副载波输入至BPSK副载波解调模块,通过锁相环之后进行位同步,得到最佳的抽样判决时刻,并由副载波锁定判决模块判定副载波解调环路是否正常工作,输出PCM码流、同步时钟及门控信号。测距音副载波输入至下行PM调制模块,和经过BPSK调制的输入遥测数据一起作为PM调制的副载波,经DA输出后送给发射通道,在发射通道完成一次变频,从而实现了数字化设计。

基带板数字基带的A/D模块选用ADI公司的AD9627,双通道,12位,数据输入及时钟输入均采用差分形式,支持高达150MSPS的数据处理能力。具有CMOS模式和LVDS模式两种工作模式。

基带板数字基带的D/A模块选用ADI公司的AD9767,具有两路模拟输出,14位的转换精度,以满足输出数字信号指标要求。

电源模块与从外部引入一次电源母线电压,经过限流、消浪涌、EMI滤波器后,通过DC/DC进行二次电源转换为基带板FPGA、ARM、DAC及ADC模块等提供所需电压;通过LDO进行三次电源转换为射频板各模块提供所需电压。

基带板下位机选用ARM芯片LPC2292,用于采集自身的模拟遥测量,转换为数字状态遥测量,通过CAN总线或I2C总线送至卫星星务计算机,同时接收来自卫星星务计算机的间接指令,送其他单元执行。

基于小型化产品中的设计,尽量提高可靠性设计的前提下,本实用新型设计采用了复位机制,每次上电后应答机都会完成一次完整的复位。

USB应答机发射机工作状态包括相干发射和非相干发射,上下行相干转发频比为上行/下行=221/240;在相干和非相干模式下工作时,USB应答机下行载频的频率源均由FPGA模块提供,是否相干转发由FPGA根据遥控指令和应答机工作状态来判定。

本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

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