[发明专利]一种宽带射频信号直接采样模块及直接采样方法

说明书

本发明提供一种宽带射频信号直接采样模块及直接采样方法，该模块包括信号输入输出接口、输入输出信号匹配链路、模数转换电路区、FPGA、QDR‑IV区、PXIe接口、系统时统电路区。该模块装配完成后可插入标准3U PXIe机箱的通用功能槽位，通过机箱背板12V供电工作，机箱的PXIe控制器能够与FPGA进行高速通讯。该模块中每个输入通道的最高模数转换速率为3GSPS，可以将4个输入通道的采样数据分别通过PXIe接口发送给控制器，亦可以把4路数据拼接为1路12GSPS的高速数据，实现高速采样。该模块同时可以接收控制器的控制信息，在FPGA内完成算法处理，并把处理后的数据通过PXIe接口发送给控制器。

技术领域

本发明属于宽带射频信号直采研究领域，具体涉及一种宽带射频信号直接采样模块及直接采样方法。

背景技术

美国科学家Joe.Mitola在1992年首次提出了SDR(software defined radio)的基本概念和体系结构，其主要内容是把宽带模数、数模变换的模块尽可能的靠近天线。软件无线电通过通用的硬件平台收发信号，通过特定的软件来处理不同的信号。它最大限度的利用软件来实现对不同工种频段、通信协议等射频信号的适应。

其中，模数转换模块是实现软件无线电各种任务的前提。对于X波段(8～12GHz)范围内的射频信号，传统做法是先通过模拟混频电路把高频信号降低到相对较低的中频信号，通过较低转换速率的AD完成模数转换。然而，为了实现把射频信号变频到合适的范围，需要有测频机配合才能实现，除此之外信号链路中还需增加有滤波、混频等专用芯片，不仅繁琐，而且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带射频信号直接采样模块及直接采样方法，能够减少设备的成本及复杂程度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种宽带射频信号直接采样模块，包括：

信号输入输出接口，用于接收采样时钟信号以及需要采样的模拟信号；

输入输出信号匹配链路，用于对信号输入输出接口接收的采样时钟信号和模拟信号进行阻抗转换；

模数转换电路区，用于对在输入输出信号匹配链路中完成阻抗转换后的信号进行模拟信号到数字信号的变换，并对变换得到的数字信号按照JESD204B协议编码；

FPGA，用于对模数转换电路区按照JESD204B协议要求进行配置，并用于对在模数转换电路区中进行编码后的数字信号进行接收并解码，对解码后的数字信号进行混频、抽取、滤波及数据打包处理；

QDR-IV区，用于对FPGA处理后的数字信号进行缓存；

PXIe接口，用于FPGA接收外部控制命令和时钟同步信号，并用于FPGA向外部发送采样后的数字信号；

系统时统电路区，用于向宽带射频信号直接采样模块的各部件提供基准工作时钟；

多通道电源转换电路，用于向宽带射频信号直接采样模块的各部件供电。

所述信号输入输出接口包括4路模拟信号输入接口和2路时钟输入接口；所述输入输出信号匹配链路包括4路模拟信号输入接口的相应阻抗变换电路和2路时钟输入接口的相应阻抗变换电路。

所述模数转换电路区中设有4个模拟信号的输入通道，每个输入通道的最高模数转换速率为3GSPS，将4个输入通道的采样数据分别通过PXIe接口发送给外部的控制器，或者将4个输入通道的采样数据按照时间交错采样方式拼接为1路12GSPS的数据，通过PXIe接口发送给外部的控制器。

还包括JTAG接口接插件及其配置电路，用于对宽带射频信号直接采样模块进行在线调试。

该宽带射频信号直接采样模块的外形尺寸为标准3U结构，能够插入标准3U PXIe机箱的通用功能槽位中，通过机箱背板12V供电工作，机箱的PXIe控制器通过机箱背板的PXIe总线和PXIe接口连接后与FPGA进行120Gbps的高速通讯。