行业与应用

Cn频段导通一体化信号性能地面验证和演示平台

发布时间:2020-07-23

方案亮点
★多板卡同步设计,高精度公共信号和采样时钟信

   号严格同步;

★具有四通道中频频率为140MHz信号同步采

   集和回放能力;

★设备支持10MHz外参考输入、具有高速接口,通

   信速率≥8GB/s,机箱系统数据总线带宽≥10GB;

★可通过PXIe接口加载不同程序进行二次开发实

   现功能的重构。 

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应用背景

探索Cn频段在卫星导航系统中的应用,开展真实空间信道环境下Cn频段导航体制的探索及与相邻射电天文、微波着陆频段的兼容性外场实地测试;在现有卫星资源的条件下,设计基于Cn频段兼具导航测距和数据通信功能的一体化信号,构建导通一体化信号功能、性能试验平台,对信号性能进行验证,为未来北斗卫星导航系统Cn频段信号的应用提供参考、为卫星导航与通信的结合提供技术和应用支撑。

系统描述

该平台能够对设计的信号体制进行半物理平台的仿真分析,反馈信号设计存在的问题;用于开展Cn频段导通一体化试验中下行导航信号测距性能外场试验任务以及部分射频兼容性测试任务,能够对卫星下行Cn频段信号的基本性能进行测试和分析。 该平台是一款独立的开放系统,需研制一台覆盖800~6500MHz的双通道射频收发单元、一台中频为140MHz的四通道信号采集存储回放单元、一套L/C发射天线和一台不间断电源。信号调理采集存储单元的4路中频信号产生和接收采集可同时工作,具备高速存储功能,FPGA资源面向用户开放,同时提供数据控制接口及驱动。

系统架构

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系统由信号调理采集存储处理单元(显示器)、射频收发单元(含中功率功放)、不间断电源和发射天线组成。

信号调理采集存储回放单元在单机模式下,无需时钟参考、触发、及控制信号,可通过GUI独立操作,完成实验室条件下中频140MHz、带宽80MHz以内的采集存储分析以及回放验证工作;联机模式下,万兆以太网模块与远端服务器通TCP/IP协议传输命令及数据,成一些实时类的工作需求。

射频收发单元由100MHz锁相功分模块、收发模块及电源模块组成,完成140MHz中频调制信号至800MHz~6500MHz任意频率段的上变频以及将800MHz~6500MHz任意频率段信号下变频至140MHz中频,同时可为外置的中功率功放模块提供电源。使用时为降低损耗,射频收发单元应尽量靠近天线端,140MHz中频信号使用较长的射频线缆与信号调理采集存储回放单元连接,射频收发单元的变频、增益调整指令使用100M/1000M以太网接口控制。发射天线使用短射频线缆与功放直连,将导行波转化成电磁波,向空间定向辐射。

Cn导通配图4.jpg
系统工作模式
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PXI机箱中信号调理模块、信号采集模块、浮点运算模块及数据存储模块均为我司自研产品。除数据存储模块外,三种模块均使用一块FPGA板实现了PCIe协议架构,同时前面板使用Aurora协议的4发4收接口可与浮点运算模块使用菊花链结构进行实时数据传输。信号调理模块、信号采集模块中FPGA板的FMC接口与ADC、DAC板卡使用JESD204B进行数据交互,浮点运算模块中FPGA的FMC接口与ZYNQ板卡使用Aurora协议进行数据交互。万兆太网接口模块前面板具有两个QSFP+接口,使用TCP/IP协议与中心站收发服务器进行通信。





DataPipePCIe框架代码提供给用户一套可二次开发的HDL代码,用户可在框架代码下编写实现自定义的逻辑功能,并最终在对应的硬件上运行。框架代码提供给用户如下功能:
1) 访问硬件资源的接口;
2) 实现上位机按字访问的数据端口,该端口可与用户代码中的任意信号进行连接,从而实现上位机对用户代码中的信号进行读取/写入操作;
3) 实现与上位机的数据流接口,用户代码中的数据流可通过该接口以DMA的方式 读取/写入上位机内存空间。

应用领域
◆卫星导航模拟仿真测试  ◆卫星导航模拟信号源     ◆航空电子系统   ◆高精度航迹测量系统  


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