本实用新型涉及雷达信号处理领域，具体涉及一种多功能数字收发板。
背景技术：
随着大规模集成电路技术的迅速发展，不同功能的集成电路在工业控制方面的需求越来越大，因此对于不同的场合，市场上出现各种各样的集成模块，但这些不同种类的模块不能同时满足用户的多项需求，急需一种可以集成同时拥有多项功能的板卡。
在过去电子技术和数字技术的发展中，雷达领域对集成电路的使用已经逐渐成熟，其中波控计算、ad接收、dds、定时器及雷达控制器是雷达领域中需要的最基本的功能。在传统雷达技术领域中，这些基本功能需要通过单一的多个模块进行实现，所以在工业生产或军工企业里，往往逐一购买不同的模块来满足雷达的需求，而这种单一叠加的方式，不仅推高了生产成本，在体积重量中还需要预留较大的空间，限制了工业技术的发展。
因此，一种具有多种功能且体积小的数字板卡亟待研究。
技术实现要素：
本实用新型在多功能数字收发板上集成ad模块、da模块、fpga芯片，具有信号收发、雷达控制、数字正交等功能，旨在提供一种多功能、集成度高的数字板卡。
一种多功能数字收发板，包括数字收发板，数字收发板上设有fpga芯片、电连接器、千兆网口、光模块和ad模块、da模块；
fpga芯片通过电连接器连接外部功能模块，实现控制功能；
千兆网口接收数据发送至fpga芯片，fpga芯片对该输入的数据进行解析，产生参数进入dds模块并通过duc上变频模块产生信号数据送入da模块以实现信号产生功能；
ad模块采样数据并发送至所述fpga芯片解析处理，生成i/q基带信号，然后通过光模块传送至数据处理终端，实现信号接收功能。
作为优选，千兆网口依次连接fpga芯片中的网口数据解析单元的输入端、控制模块的输入端、dds模块的输入端、duc上变频模块的输入端和fir滤波器的输入端以及da模块的输入端以实现信号产生功能。
作为优选，da模块的多路输出端口连接发射机以实现发射功能。
作为优选，ad模块依次连接fpga芯片中的ddc直接数字控制器、fir滤波器、光模块和数据收发单元以实现信号接收功能。
作为优选，ad模块的多路输入端口连接接收机的输出端口以实现接收功能。
作为优选，ad模块的多路输入端口和da模块的多路输出端口连接t/r组件以实现收发功能。
作为优选，da模块可产生多路波形、所述ad模块可实现多通道信号采集。
作为优选，与电连接器连接的外部功能模块包括寻北仪、bd/gps模块、频综模块、tr组件、发射机、接收机、伺服。
作为优选，数字收发板为采用fr-4材料的pcb板。
有益效果：
(1)本实用新型集成了ad、da模块、fpga芯片，具有雷达控制、信号产生、信号接收、数模转化、模数转换、数字正交、光电接口等功能，数字收发板的集成度高、体积小且可实现的功能多；
(2)本实用新型的多功能数字收发板具有信号产生功能、信号接收功能，并可选择性地外接接收机、发射机、t/r组件以实现接收、发射功能，灵活性强。
附图说明
图1为本实用新型的一个实施例的多功能数字收发板的原理图；
图2为本实用新型的一个实施例的多功能数字收发板的信号产生原理图；
图3为本实用新型的一个实施例的多功能数字收发板的信号接收原理图；
图4为本实用新型的一个实施例的多功能数字收发板的接收功能实现原理图；
图5为本实用新型的一个实施例的多功能数字收发板的发射功能实现原理图；
图6为本实用新型的一个实施例的多功能数字收发板的收发功能实现原理图；
图7为本实用新型的一个实施例的多功能数字收发板的控制功能实现原理图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本实用新型主要采用xilinxzynq7100硬件平台，但不限制于此平台，可根据需要更换，本申请对此不作限制。xilinxzynq7100中ps(arm核)支持运行freertos操作系统(自由软件)，能够完成多种指令控制，可以作为雷达控制器，xilinxzynq7100中pl逻辑可以实现波控计算以及雷达定时器等功能，同时可以实现dds、duc、ddc、cic、fir、数据合成等信号处理算法功能。本实用新型公开的多功能数字收发板所使用的芯片及软件功能为现有技术，本实用新型集成雷达控制、信号产生、信号接收、数模转化、模数转换、数字正交、光电接口等功能于一体则是依赖于多功能数字收发板的硬件结构。本实用新型有效集成了多项功能，体积小、功耗低，能够应用于多种雷达产品。
如图1所示，为本实用新型多功能数字收发板的原理图。
一种多功能数字收发板，采用fr-4材料的pcb板，尺寸约为160mm×100mm。数字收发板上有fpga芯片、电连接器、千兆网口、光模块和ad模块、da模块。本实施例优选光模块为40ghz的qsfp 光模块和4gsfp 光纤模块，该qsfp 光模块为四通道小型可插拔光模块，传输速率可达到40gbps，它具有四个相互独立的发射和接收光信号通道，每通道可支持10gbps的数据传输，适合高密度高集成的高速可插拔数字收发板；该sfp 光纤模块是一种可热插拔的，独立于通信协议的光学收发器，通常传输光的波长是850nm,1310nm或1550nm，sfp 光纤模块的封装紧凑，外形尺寸小，适用于高集成的数字收发板。fpga芯片通过电连接器连接与多个外部功能模块相连接以实现雷达控制功能。本实施例的电连接器优选j30j微型矩形电连接器，j30j的接口连接寻北仪接口以控制正北脉冲和方位脉冲增量，连接bd/gps接口以控制秒脉冲ttl电平、时间/位置信息串口等，连接时统接口以控制秒脉冲，连接姿态接口以控制正北脉冲、舰艏、横摇、纵摇、航向、航速、车首等。千兆网口接收到的数据发送至fpga芯片中的网口数据解析单元、控制模块单元，依次经由dds模块、duc上变频模块以及fir滤波器进行解析处理，产生信号波形并传送至da模块生成中频信号实现信号产生功能。ad模块从模拟收发通道采样数据并依次发送至fpga芯片的ddc信号接收器、和fir滤波器进行解析处理，经过ddc直接数字控制器和fir滤波器生成i/q基带信号通过光模块中的光口发送至数据处理终端，实现信号接收功能。
如图2所示，为本实用新型多功能数字收发板的信号产生原理图。
千兆网口将接收的数据发送至fpga中的网口数据解析单元进行分析，然后发送至控制单元，定时器连接控制单元和发送单元，实现信号同步。数据经由控制模块传输至dds模块以产生信号，经过duc上变频模块的上变频，把输入信号向频谱高的一端搬移。经过上变频处理的信号需要经过滤波，本实施例优选fir滤波器，fir滤波器主要作用是对整个信道进行整形滤波，在实现过程中，fir滤波器采用对称结构可以降低一半的硬件资源。滤波处理产生规定脉宽和带宽的线性调频信号，经由发送单元发送至da模块产生发射的中频信号，以实现信号产生功能。本实施例中发送单元优选jesd204b数据端口，jesd204b数据端口是一种新型的基于高速serdes的adc/dac数据传输接口，不再采用数据接口，时序控制简单，布线方便，减少了pcb布板空间和封装大小。
如图3所示，为本实用新型多功能数字收发板的信号接收原理图。
ad模块采样数据发送给接口单元后放入存储单元存储，然后对该数据进行数字化正交等处理。本实施例中，接口单元优选lvds接口单元，lvds是一种低振幅差分信号技术。它使用幅度非常低的信号(约350mv)通过一对差分pcb走线或平衡电缆传输数据，它能以高达数千mbps的速度传送串行数据。本实施例的多功能数字收发板预留了多对差分信号，可以用于数据的中近距离抗干扰传输。存储单元将存储的信号发送给下变频器生成零频信号。下变频处理生成的零频信号同样需要经过滤波单元进行滤波。经过滤波单元的数据发送至抽取单元进行抽取，以减小数据量，便于传输。千兆网口收到数据并依次发送给网口数据收发单元、网口数据解析单元以及控制单元进行处理，以解析数据来控制下变频、滤波器和抽取单元的具体参数。角度信息、时钟同步信息等数据经过bd/gps接口传输至接口数据收发单元，并经过接口数据解析单元的解析，与经过抽取单元抽取的数据、经控制单元控制的数据统一传输至数据打包单元进行整合，整合后发送至光模块发送单元并通过光口进行数据交互。
如图4所示，为本实用新型多功能数字收发板的接收功能实现原理图。
接收机的输出端口连接ad模块的多路输入端口，ad模块的输出端口连接fpga芯片的输入端口，fpga芯片的输出端口连接光口和网口，分别与数据处理终端进行数据交互和网口交互。在接收机中,经过射频前端处理的射频信号通过ad模块转换为数字中频信号，该数字信号通过处理进入光模块进行传输。多功能数字收发板在具有信号接收的功能的基础上，外接接收机，实现接收功能。
如图5所示，为本实用新型多功能数字收发板的发射功能实现原理图。
发射机的输入端口连接da模块的多路输出端口，da模块的输入端口连接fpga芯片的输出端口，fpga芯片连接光口和网口，分别与数据处理终端进行数据交互和网口交互。发射机中，基带数字信号通过转到模拟中频信号,通过中频放大后直接混频到射频段，通过天线发射出去。多功能数字收发板在具有信号产生功能的基础上，外接发射机，实现发射功能。
如图6所示，为本实用新型多功能数字收发板的收发功能实现原理图。
ad模块的多路输入端口和多路da模块的输出端口连接t/r组件以实现收发功能。t/r组件是一个无线收发系统中射频与天线之间的部分，即t/r组件一端接天线，一端接中频处理单元就构成一个无线收发系统。在多功能数字收发板具有信号产生和信号接收的原理上，外接t/r组件，使其具有收发功能。
如图7所示，为本实用新型多功能数字收发板的功能控制实现原理图。
j30j接口可同时连接频综模块控制端口，为雷达提供参频率源，连接t/r组件控制端口，控制t/r组件的供电电源时序和组合脉冲方法等，连接发射机控制端口、接收机控制端口、伺服控制端口等，以控制发射机、接收机的数据传输方式和雷达的位置、方位状态等输出量。
本实用新型有效集成了多种功能，体积小，功耗低，发热量小，环境适应性好，“一板多用”，能够应用于多种雷达产品。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。
1.一种多功能数字收发板，其特征在于：所述数字收发板上设有fpga芯片、电连接器、千兆网口、光模块和ad模块、da模块；所述fpga芯片通过所述电连接器连接外部功能模块，实现控制功能；
所述千兆网口接收数据并输入所述fpga芯片，所述fpga芯片对该输入的数据进行解析，产生参数进入dds模块并通过duc上变频模块产生信号数据送入所述da模块以实现信号产生功能；所述ad模块采样数据并发送至所述fpga芯片解析处理，生成i/q基带信号后通过光模块发送至数据处理终端，实现信号接收功能。
2.根据权利要求1所述的多功能数字收发板，其特征在于：所述千兆网口依次连接所述fpga芯片中的网口数据解析单元的输入端、控制模块的输入端、dds模块的输入端、duc上变频模块的输入端、fir滤波器的输入端以及da模块的输入端以实现信号产生功能。
3.根据权利要求2所述的多功能数字收发板，其特征在于：所述da模块的多路输出端口连接发射机的输入端口以实现发射功能。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的多功能数字收发板，其特征在于：所述ad模块依次连接所述fpga芯片中的ddc直接数字控制器、fir滤波器、光模块和数据收发单元以实现信号接收功能。
5.根据权利要求4所述的多功能数字收发板，其特征在于：所述ad模块的多路输入端口连接接收机的输出端口以实现接收功能。
6.根据权利要求4所述的多功能数字收发板，其特征在于：所述ad模块的多路输入端口和所述da模块的多路输出端口连接t/r组件以实现收发功能。
7.根据权利要求6所述的多功能数字收发板，其特征在于：所述da模块可产生多路波形、所述ad模块可实现多通道信号采集。
8.根据权利要求7所述的多功能数字收发板，其特征在于：与所述电连接器相连接的外部功能模块包括寻北仪、bd/gps模块、频综模块、tr组件、发射机、接收机、伺服。
9.根据权利要求8所述的多功能数字收发板，其特征在于：所述数字收发板为采用fr-4材料的pcb板。
技术总结