本發(fā)明涉及星載多通道數(shù)字柔性轉(zhuǎn)發(fā)器硬件平臺(tái)，特別適用于大容量數(shù)據(jù)交換的寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)換技術(shù)處理帶寬靈活性差、交換容量小、體積重量功耗受限等問(wèn)題。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)通信衛(wèi)星一般采用“彎管”式轉(zhuǎn)發(fā)器，只完成信號(hào)放大和頻率切換，與信號(hào)形式無(wú)關(guān)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議透明。這雖然具有簡(jiǎn)單、靈活的特點(diǎn)，但隨著寬帶業(yè)務(wù)的需求日益高漲，對(duì)信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、頻率的使用效率和數(shù)據(jù)的傳輸速度等都提出了更高的要求，這就需要新一代的寬帶衛(wèi)星具有更為復(fù)雜的混合柔性轉(zhuǎn)發(fā)功能，以實(shí)現(xiàn)更高效的信息傳輸。具有大帶寬、靈活性和適應(yīng)性強(qiáng)的柔性轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)和未來(lái)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種星載多通道數(shù)字柔性轉(zhuǎn)發(fā)器硬件平臺(tái)。本平臺(tái)設(shè)計(jì)在硬件電路實(shí)現(xiàn)上簡(jiǎn)單、體積小、功耗低，同時(shí)交換容量大、帶寬大、適應(yīng)性強(qiáng)，解決了現(xiàn)有轉(zhuǎn)發(fā)器技術(shù)不足的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種星載多通道數(shù)字柔性轉(zhuǎn)發(fā)器硬件平臺(tái)，包括多個(gè)通道單元、信號(hào)交換單元17、電源單元18和時(shí)鐘單元16，電源單元18為每個(gè)通道單元和信號(hào)交換單元提供時(shí)鐘，時(shí)鐘單元16為每個(gè)通道單元提供時(shí)鐘；每個(gè)通道單元均包括第一濾波器1、第一下變頻2、第二濾波器3、第一放大器4、第二下變頻5、第三濾波器6、第一數(shù)控7、信號(hào)分析和綜合單元8、第四濾波器9、第二數(shù)控10、第一上變頻11、第五濾波器12、第二放大器13、第二上變頻14、第六濾波器15；其特征在于：在每個(gè)通道單元內(nèi)，C波段信號(hào)依次經(jīng)過(guò)第一濾波器1將外部輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行第一次濾波后輸出至第一下變頻2；第一下變頻2對(duì)信號(hào)進(jìn)行下變頻處理輸出到第二濾波器3；第二濾波器3對(duì)下變頻信號(hào)進(jìn)行第二次濾波后輸出至第一放大器4；第一放大器4將放大的信號(hào)輸出到第二下變頻5；第二下變頻5對(duì)信號(hào)進(jìn)行第二次下變頻處理輸出到第三濾波器6；第三濾波器6對(duì)第二次下變頻信號(hào)進(jìn)行抗混疊濾波后輸出至第一數(shù)控7；第一數(shù)控7對(duì)信號(hào)進(jìn)行增益大小調(diào)整后送入信號(hào)分析和綜合單元8進(jìn)行信號(hào)分析；分析后得到的I、Q兩路信號(hào)輸出到信號(hào)交換單元17，信號(hào)交換單元17根據(jù)外部輸入控制信號(hào)進(jìn)行通道單元間的信號(hào)交換；交換后的信號(hào)輸出到信號(hào)分析和綜合單元8進(jìn)行信號(hào)綜合；綜合后的信號(hào)輸出至第四濾波器9；第四濾波器9對(duì)信號(hào)濾波后輸出到第二數(shù)控10；第二數(shù)控10將進(jìn)行增益調(diào)節(jié)后的信號(hào)輸出到第一上變頻11；第一上變頻11對(duì)信號(hào)進(jìn)行第一次上變頻處理后輸出到第五濾波器12；第五濾波器12對(duì)第一次上變頻信號(hào)進(jìn)行濾波后輸出到第二放大器13；第二放大器13將放大的信號(hào)輸出到第二上變頻14；第二上變頻14將第二次上變頻后的信號(hào)輸出到第六濾波器15；第六濾波器15將信號(hào)濾波后送出。

其中，所述的信號(hào)分析和綜合單元8包括A/D轉(zhuǎn)換器8-1、第一FPGA8-2、D/A轉(zhuǎn)換器8-3、高速連接器頭8-4；A/D轉(zhuǎn)換器8-1將第一數(shù)控7調(diào)節(jié)增益后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，第一FPGA8-2對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信號(hào)分析處理，輸出I、Q兩路信號(hào)，高速連接器頭8-4將信號(hào)分析處理的I、Q兩路信號(hào)傳輸給交換單元17進(jìn)行交換，交換后的數(shù)據(jù)再通過(guò)高速連接器頭8-4傳輸?shù)降谝籉PGA8-2中進(jìn)行信號(hào)綜合，D/A轉(zhuǎn)換器8-3將綜合后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出。

其中，所述的信號(hào)交換單元17包括多個(gè)高速連接器座17-1、第二FPGA17-2、第三FPGA17-3、RS422驅(qū)動(dòng)17-4；高速連接器組中的多個(gè)高速連接器座17-1分別與多個(gè)通道單元中的信號(hào)分析和綜合單元8一一對(duì)應(yīng)連接；高速連接器座17-1將高速連接器頭8-4傳輸?shù)腎、Q兩路信號(hào)分別一一對(duì)應(yīng)輸出給第二FPGA17-2和第三FPGA17-3，第二FPGA17-2對(duì)多通道的I路信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一交換，第二FPGA17-3對(duì)多通道的Q路信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一交換，高速連接器座17-1再將交換后的I、Q兩路信號(hào)傳輸給高速連接器頭8-4，RS422驅(qū)動(dòng)17-4傳輸平臺(tái)輸出的控制信號(hào)到第二FPGA17-2和第三FPGA17-3。

本發(fā)明相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道超大容量的數(shù)據(jù)交換；

2.本發(fā)明與國(guó)內(nèi)相同功能的其他硬件平臺(tái)相比，具有電路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、功耗低、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)；

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電原理方框圖。

圖2是本發(fā)明信號(hào)分析和綜合單元的電原理方框圖。

圖3是本發(fā)明信號(hào)交換合單元的電原理方框圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，一種具有星載多通道數(shù)字柔性轉(zhuǎn)發(fā)器硬件平臺(tái)，包括多個(gè)通道單元、交換單元、電源單元和時(shí)鐘單元，每個(gè)通道單元均包括第一濾波器1、第一下變頻2、第二濾波器3、第一放大器4、第二下變頻5、第三濾波器6、第一數(shù)控7、信號(hào)分析和綜合單元8、第四濾波器9、第二數(shù)控10、第一上變頻11、第五濾波器12、第二放大器13、第二上變頻14、第六濾波器15；圖1為本發(fā)明一種星載多通道數(shù)字柔性轉(zhuǎn)發(fā)器硬件平臺(tái)的實(shí)施例電原理圖。

所述的一種星載多通道數(shù)字柔性轉(zhuǎn)發(fā)器硬件平臺(tái)第一濾波器1的作用是濾除接收到的C波段信號(hào)帶外的信號(hào)和噪聲。濾波器后的信號(hào)送入第一下變頻2，將C波段信號(hào)下變頻到第一中頻，混頻器最好采用無(wú)源器件。第一中頻送入第二濾波器3，濾除混頻后的高頻信號(hào)和噪聲。濾波后的信號(hào)送入第一放大器4，放大信號(hào)的功率。放大后的信號(hào)送入第二下變頻5，將第一中頻下變頻到第二中頻。第二中頻信號(hào)送入第三濾波器6，主要對(duì)信號(hào)進(jìn)行抗混疊濾波。濾波后的信號(hào)送入第一數(shù)控7，對(duì)信號(hào)增益進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后的第二中頻信號(hào)送入信號(hào)分析和綜合單元8，對(duì)信號(hào)進(jìn)行子信道分離。分離后的信號(hào)進(jìn)入交換單元17，對(duì)多個(gè)通道的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一交換。交換后的信號(hào)送入信號(hào)分析和綜合單元8，對(duì)子信道進(jìn)行重新組合。重新組合后的信號(hào)送入第四濾波器9，對(duì)信號(hào)進(jìn)行抗混疊濾波。濾波后的信號(hào)送入第二數(shù)控10，對(duì)信號(hào)增益進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整后的信號(hào)送入第一上變頻11，對(duì)信號(hào)進(jìn)行第一次上變頻處理。第一次上變頻的信號(hào)送入第五濾波器12，濾除混頻后帶外的信號(hào)和噪聲。濾波后的信號(hào)送入第二放大器13，放大信號(hào)的功率。放大后的信號(hào)送入第二上變頻14，對(duì)信號(hào)進(jìn)行第二次上變頻處理。上變頻到C波段信號(hào)送入第六濾波器15，經(jīng)過(guò)濾波后送出。

所述的信號(hào)分析和綜合單元8包括A/D轉(zhuǎn)換器8-1、第一FPGA 8-2、D/A轉(zhuǎn)換器8-3、高速連接器頭8-4，實(shí)施例按照?qǐng)D2連接線路。A/D轉(zhuǎn)換器8-1將第一數(shù)控7調(diào)節(jié)增益后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器采用TI公司的ADS5463。第一FPGA 8-2對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行子信道分離，形成I、Q兩路信號(hào)，高速連接器頭8-4將信號(hào)分析處理的I、Q兩路信號(hào)傳輸給交換單元17進(jìn)行交換，交換后的數(shù)據(jù)再通過(guò)高速連接器頭8-4傳輸?shù)降谝籉PGA 8-2中進(jìn)行子信道重新組合，一片F(xiàn)PGA中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)通道的分析和綜合，高速數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)FPGA內(nèi)的GTP實(shí)現(xiàn)。D/A轉(zhuǎn)換器8-3將綜合后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出，D/A轉(zhuǎn)換器采用TI公司的DAC5682Z，具有內(nèi)插、上變頻等功能。

所述的信號(hào)交換單元17包括多個(gè)高速連接器座17-1、第二FPGA 17-2、第三FPGA 17-3、RS422驅(qū)動(dòng)17-4；高速連接器座17-1將高速連接器頭8-4傳輸?shù)腎、Q兩路信號(hào)分別一一對(duì)應(yīng)輸出給第二FPGA 17-2和第三FPGA 17-3，第二FPGA 17-2對(duì)多個(gè)通道的I路信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一交換，第三FPGA 17-3對(duì)多個(gè)通道的Q路信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一交換，高速連接器座17-1再將交換后的I、Q兩路信號(hào)傳輸給高速連接器頭8-4，RS422驅(qū)動(dòng)17-4根據(jù)外部輸入控制信號(hào)控制第二FPGA17-2和第三FPGA17-3進(jìn)行信號(hào)交換，并將數(shù)據(jù)請(qǐng)求信息對(duì)外輸出，RS422驅(qū)動(dòng)包含發(fā)送和接收驅(qū)動(dòng)，采用的型號(hào)分別為：DS26LS31和DS26LS32。

實(shí)施例中的各FPGA均采用Xilinx原廠生產(chǎn)的XC5VSX240T型號(hào)。

發(fā)明實(shí)現(xiàn)原理

星載多通道數(shù)字柔性轉(zhuǎn)發(fā)器硬件平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)通道信號(hào)的分析、交換和綜合，輸入的C波段信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器濾除帶外噪聲，經(jīng)過(guò)第一次下變頻到合適中頻，通過(guò)濾波器濾除混頻后的高頻信號(hào)和噪聲，通過(guò)放大器提高信號(hào)功率，經(jīng)過(guò)第二次下變頻到需要的低中頻，經(jīng)過(guò)抗混疊濾波器濾波，通過(guò)數(shù)控對(duì)信號(hào)增益進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)分析、信號(hào)交換、信號(hào)綜合后，通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)，然后，通過(guò)濾波器進(jìn)行抗混疊濾波，通過(guò)數(shù)控對(duì)信號(hào)增益進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過(guò)第一次上變頻到合適中頻，通過(guò)濾波器濾除混頻后帶外的信號(hào)和噪聲，通過(guò)放大器提高信號(hào)功率，經(jīng)過(guò)第二次上變頻到C波段，最后通過(guò)濾波器濾波后送出。時(shí)鐘單元提供ADC和DAC的采樣時(shí)鐘，電源單元為整個(gè)硬件平臺(tái)供電。