一种射频直采基带处理系统技术方案

技术编号：44839944 阅读：8 留言：0更新日期：2025-04-01 19:38

本发明专利技术属于基带信号处理技术领域，特别涉及一种射频直采基带处理系统。其技术方案为：一种射频直采基带处理系统，包括依次连接的前端放大器、前端滤波器、基带信号处理器、后端放大器和后端滤波器，基带信号处理器为JFM9RFVU3P5G可编程逻辑射频芯片，基带信号处理器的外围连接射频前端电路、时钟电路、存储电路、接口电路、PA单元功率监测电路和电源电路。本发明专利技术形成一种多输入多输出、处理频率可任意更改的多场景应用的射频直采基带处理方案，可替换传统的模拟超外差上、下变频结合低中频信号数模变换实现方案及采用高速射频直采ADC/DAC芯片结合高性能处理器实现数字基带信号的处理方案。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于基带信号处理，特别涉及一种射频直采基带处理系统。

技术介绍

1、在雷达、电子对抗、通信等应用领域中，基带信号处理为实现上述功能的核心部分。当前现有技术实现主要有两种，一种采用模拟超外差上、下变频结合低中频信号数模变换实现数字基带信号的处理，另一种为采用高速射频直采ad/da芯片结合高性能处理器实现数字基带信号的处理。

2、采用模拟超外差上、下变频结合低中频信号数模变换实现数字基带信号的处理方案实现原理框图如图3所示。该架构工作原理是将接收到的高频信号，通过一系列的放大、滤波等处理后，再进行一次或多次变频，将其变为中频信号，以便于后续的信号处理和解调，同时将da转换后的中频信号，经上变频处理得到高频信号，经功率放大、滤波处理后由天线辐射出去。从原理框图上看，信号处理电路冗余复杂，体积大，成本高，可靠性较差。

3、采用高速射频直采ad/da芯片结合高性能处理器实现数字基带信号的处理方案如图4所示。该方案利用高速ad/da芯片的高采样率特性，对射频信号进行直接数模变换，通过高速ad/da芯片jesd204b/c高速接口进行数据传输，利用离散化和解卷积来实现信号处理，该方案采用直接射频采样技术可以在有限的计算资源下实现高性能的信号处理，从而降低系统的复杂性。但是该方案对基带信号处理器的信能要求较高，独立的ad/da及信号处理器之间需要使用jesd204b/c高速接口，关键信号的抗干扰性差，功耗高，布板布线风险大，容易出现信号完整性及电源完整性问题。

技术实现思路</p>

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种射频直采基带处理系统。

2、本专利技术所采用的技术方案为：

3、一种射频直采基带处理系统，包括依次连接的前端放大器、前端滤波器、基带信号处理器、后端放大器和后端滤波器，基带信号处理器为jfm9rfvu3p5g可编程逻辑射频芯片，基带信号处理器的外围连接射频前端电路、时钟电路、存储电路、接口电路、pa单元功率监测电路和电源电路。

4、针对当前在雷达、电子对抗、通信等领域对基带处理方面的多路射频信号输入及输出、基带处理器大算力等需求。本专利技术采用集成六路射频输入ad、六路射频输出da的可编程逻辑器件jfm9rfvu3p5g为基带信号处理器，在外部集成高精度频率源及一颗集成任意频率发生器的高速多通路时钟发生器（可产生频率范围内的任意频率），设计1553b、rs422、大量的离散量控制接口、外部pa单元功率监测接口等丰富接口，形成一种多输入多输出、处理频率可任意更改的多场景应用的射频直采基带处理方案，可替换传统的模拟超外差上、下变频结合低中频信号数模变换实现方案及采用高速射频直采adc/dac芯片结合高性能处理器实现数字基带信号的处理方案。本专利技术具备体积小、功耗低、片上算力丰富、adc/dac采样率高、性能指标优越、通用化程度高等特点。

5、作为本专利技术的优选方案，所述射频前端电路包括射频smp连接器和巴伦变换器；在接收端，射频smp连接器将待采样射频信号送至巴伦变换器，待采样射频信号经巴伦变换器巴伦变换为差分信号后输入基带信号处理器的射频输入端口；在发送端，基带信号处理器数模变换后生成的射频信号经巴伦变换器巴伦变换后输出到射频smp连接器的端口。

6、作为本专利技术的优选方案，所述时钟电路包括时钟发生器，时钟发生器板载温补晶振；时钟发生器产生多路时钟，分别作为ad部分的采样时钟、da部分采样时钟、fpga逻辑运行部分的逻辑参考时钟、各处模块的同步触发时钟，对外提供一路同步参考时钟，对内提供一路同步触发时钟。

7、作为本专利技术的优选方案，所述温补晶振的频率稳准度为0.5ppm。

8、作为本专利技术的优选方案，所述存储电路包括sdram和flash。

9、作为本专利技术的优选方案，所述sdram包括四颗ddr4存储颗粒，ddr4存储颗粒的型号为sm40a512m16，用于基带处理过程中动态数据的存储；flash的数量为两颗，flash的型号为efm25qu512-e8，用于配置程序的存储及部分需掉电记忆数据的存储。

10、作为本专利技术的优选方案，所述接口电路包括1553b接口电路、隔离rs422电路、32根离散量控制io接口和调试jtag接口；其中，1553b接口电路、隔离rs422电路、32根离散量控制io接口用于业务数据通信及参数配置，调试jtag接口电路用于软件调试。

11、作为本专利技术的优选方案，所述pa单元功率监测电路采用检波器检测pa单元输出末级能量后将检波器输出的直流电压送入基带信号处理器内部自带的多路xadc输入端口，完成对外部pa单元的功率监测。

12、作为本专利技术的优选方案，所述电源电路将来自外部的+12v直流电压经dcdc变换器及ldo器件变换为0.85v、0.9v、1.2v、1.8v、2.5v、3.3v、5v，为所需电压器件提供供电电源。

13、本专利技术的有益效果为：

14、本专利技术采用集成六路射频输入ad、六路射频输出da的可编程逻辑器件jfm9rfvu3p5g为基带信号处理器，在外部集成高精度频率源及一颗集成任意频率发生器的高速多通路时钟发生器（可产生频率范围内的任意频率），设计1553b、rs422、大量的离散量控制接口、外部pa单元功率监测接口等丰富接口，形成一种多输入多输出、处理频率可任意更改的多场景应用的射频直采基带处理方案，可替换传统的模拟超外差上、下变频结合低中频信号数模变换实现方案及采用高速射频直采adc/dac芯片结合高性能处理器实现数字基带信号的处理方案。本专利技术具备体积小、功耗低、片上算力丰富、adc/dac采样率高、性能指标优越、通用化程度高等特点。

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【技术保护点】

1.一种射频直采基带处理系统，其特征在于：包括依次连接的前端放大器（1）、前端滤波器（2）、基带信号处理器（3）、后端放大器（4）和后端滤波器（5），基带信号处理器（3）为JFM9RFVU3P5G可编程逻辑射频芯片，基带信号处理器（3）的外围连接射频前端电路、时钟电路、存储电路、接口电路、PA单元功率监测电路和电源电路。

2.根据权利要求1所述的一种射频直采基带处理系统，其特征在于：所述射频前端电路包括射频SMP连接器和巴伦变换器；在接收端，射频SMP连接器将待采样射频信号送至巴伦变换器，待采样射频信号经巴伦变换器巴伦变换为差分信号后输入基带信号处理器（3）的射频输入端口；在发送端，基带信号处理器（3）数模变换后生成的射频信号经巴伦变换器巴伦变换后输出到射频SMP连接器的端口。

3.根据权利要求1所述的一种射频直采基带处理系统，其特征在于：所述时钟电路包括时钟发生器，时钟发生器板载温补晶振；时钟发生器产生多路时钟，分别作为AD部分的采样时钟、DA部分采样时钟、FPGA逻辑运行部分的逻辑参考时钟、各处模块的同步触发时钟，对外提供一路同步参考时钟，对内提供一路同步触发时钟。

4.根据权利要求3所述的一种射频直采基带处理系统，其特征在于：所述温补晶振的频率稳准度为0.5ppm。

5.根据权利要求1所述的一种射频直采基带处理系统，其特征在于：所述存储电路包括SDRAM和FLASH。

6.根据权利要求5所述的一种射频直采基带处理系统，其特征在于：所述SDRAM包括四颗DDR4存储颗粒，DDR4存储颗粒的型号为SM40A512M16，用于基带处理过程中动态数据的存储；FLASH的数量为两颗，FLASH的型号为EFM25QU512-E8，用于配置程序的存储及部分需掉电记忆数据的存储。

7.根据权利要求1所述的一种射频直采基带处理系统，其特征在于：所述接口电路包括1553B接口电路、隔离RS422电路、32根离散量控制IO接口和调试JTAG接口；其中，1553B接口电路、隔离RS422电路、32根离散量控制IO接口用于业务数据通信及参数配置，调试JTAG接口电路用于软件调试。

8.根据权利要求1所述的一种射频直采基带处理系统，其特征在于：所述PA单元功率监测电路采用检波器检测PA单元输出末级能量后将检波器输出的直流电压送入基带信号处理器（3）内部自带的多路XADC输入端口，完成对外部PA单元的功率监测。

9.根据权利要求1所述的一种射频直采基带处理系统，其特征在于：所述电源电路将来自外部的+12V直流电压经DCDC变换器及LDO器件变换为0.85V、0.9V、1.2V、1.8V、2.5V、3.3V、5V，为所需电压器件提供供电电源。

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【技术特征摘要】

1.一种射频直采基带处理系统，其特征在于：包括依次连接的前端放大器（1）、前端滤波器（2）、基带信号处理器（3）、后端放大器（4）和后端滤波器（5），基带信号处理器（3）为jfm9rfvu3p5g可编程逻辑射频芯片，基带信号处理器（3）的外围连接射频前端电路、时钟电路、存储电路、接口电路、pa单元功率监测电路和电源电路。

2.根据权利要求1所述的一种射频直采基带处理系统，其特征在于：所述射频前端电路包括射频smp连接器和巴伦变换器；在接收端，射频smp连接器将待采样射频信号送至巴伦变换器，待采样射频信号经巴伦变换器巴伦变换为差分信号后输入基带信号处理器（3）的射频输入端口；在发送端，基带信号处理器（3）数模变换后生成的射频信号经巴伦变换器巴伦变换后输出到射频smp连接器的端口。

3.根据权利要求1所述的一种射频直采基带处理系统，其特征在于：所述时钟电路包括时钟发生器，时钟发生器板载温补晶振；时钟发生器产生多路时钟，分别作为ad部分的采样时钟、da部分采样时钟、fpga逻辑运行部分的逻辑参考时钟、各处模块的同步触发时钟，对外提供一路同步参考时钟，对内提供一路同步触发时钟。

4.根据权利要求3所述的一种射频直采基带处理系统，其特征在于：所述温补晶振的频率稳准度为0.5ppm。

5.根据权利要求1所述的一种射频直采基...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昱，李永科，孔薇，钟森，胡诗朋，钟炳辉，张敏，吕盛勇，
申请(专利权)人：成都航天通信设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：

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