一种多通道数字TR组件制造技术

本发明专利技术公开了一种多通道数字TR组件，它包括FPGA芯片、系统时钟网络、ADC芯片、DAC数模转换芯片、增益控制器、接收接口和发射接口，所述的接收接口接收中频信号并传输到ADC芯片转换为数字信号并传输到FPGA芯片，FPGA芯片完成8路接收信号的数字下变频处理，最后发出处理后的信号；同时，FPGA芯片接收数字波束合成信号，完成8路发射信号综合处理后，将数字信号送入2片DAC数模转换芯片完成DUC上变频和DAC数模转换，数模转换后的模拟信号经增益控制器控制后输出中频模拟信号到发射接口。该系统单个TR组件支持8个接收通道和8个发射通道。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道数字TR组件
本专利技术涉及数字信号处理领域，特别是一种多通道数字TR组件。
技术介绍
在通信、雷达和空间探测等领域，相控阵天线的应用已经越来越广泛。作为相控阵天线的核心部件TR也是在不断的更新换代当中，逐步趋向于小型化，集成化。传统的TR组件主要有以下几个方面的制约因素：无频率变换，无信号产生，无频率源，系统设计比较单一。然而数字TR组件可以很好地解决这些问题，同时可以大幅度减小TR组件的体积，实现系统的集成化。传统的TR组件在射频频段通过移相器和衰减器来实现对信号的幅度和相位加权，这种方式主要有以下制约因素：射频移相器位数不能做的很高，波束跃度比较大；模拟器件重复性不高，不便于维护和集成；相控阵对TR组件一致性有较高要求，而射频器件由于生产可控性差，因此带来生产调试时间成本高，量产化难度大。然而数字TR组件可以很好地解决这些问题，同时可以大幅度减小TR组件的体积，实现系统的集成化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多通道数字TR组件，该组件利用FPGA实现数字上下变频和群延时均衡的功能，采用数字信号处理，在前端采用ADC芯片将模拟信号转换为数字信号进行处理，就可以在一片FPGA芯片中实现发射和接收通道的所有功能。单个FPGA芯片集成了信号处理所有功能，不仅体积非常小，而且采用低电压供电技术，系统的功耗和发热量都成倍减小，可以实现集成化、小型化设计。采用数字信号处理，只有0和1两个状态，不存在中间值，不会受到温度和外部模拟信号的干扰，可到性非常高。在实现正交信号处理时，利用数字信号产生器产生数字化正交信号，sin和cos信号实现90度相位差，误差在2％以内。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多通道数字TR组件，它包括FPGA芯片、系统时钟网络、ADC芯片、DAC数模转换芯片、增益控制器、接收接口和发射接口，所述的接收接口接收中频信号并传输到ADC芯片转换为数字信号并传输到FPGA芯片，FPGA芯片完成8路接收信号的数字下变频处理，最后发出处理后的信号；同时，FPGA芯片接收数字波束合成信号，完成8路发射信号综合处理后，将数字信号送入2片DAC数模转换芯片完成DUC上变频和DAC数模转换，数模转换后的模拟信号经增益控制器控制后输出中频模拟信号到发射接口。该TR组件还包括温度采集模块，温度采集模块采集组件系统温度并传输到FPGA芯片。所述的系统时钟网络的本振源采用集成PLL芯片，参考240MHz，鉴相频率20MHz，采用整数分频模式功分为四路信号传输到收发本振、锁相环和ADC芯片，提供ADC芯片转换的采样时钟，收发本振各自功分4路为每个支路混频器提供本振激励信号，锁相环提供DAC数模转换芯片的参考时钟。所述的FPGA芯片完成接收通道的信号处理和发射通道的信号处理。接收接口接收两路接收通道的300MHz±51MHz的模拟中频信号送入ADC芯片进行数字采样，采样时钟240MHz，每个ADC数据输出送入FPGA终端数字下变频器进行数字下变频，下变频后的基带I/Q数据通过数据输出接口输出，所述的数字下变频器包含有两个级联信号处理级，分别处理两个通道的信号，所述的级联信号处理级包括频率转换器、混频器、FIR抽取滤波器和复系数FIR均衡滤波器，FPGA中的数字信号产生器产生的数字信号经频率转换器转换为正交的sin(wt)和cos(wt)，并分别传输到混频器与左右旋信号进行混频，将输入的中频信号混频到基带的I、Q信号，I、Q信号再传输到FIR抽取滤波器进行抽取滤波，得到的I、Q数据通过一个复系数FIR均衡滤波器对群时延引起的非线性相位进行校正，得到的通道1、2的基带I、Q数据4:1复用后通过数据输出接口输出。通道1、2的基带IQ数据通过数据输入接口输入，经过复系数FIR滤波后进入数字上变频器进行上变频，所述的数字上变频器包括一级FIR内插滤波器、2级半带内插滤波器、1级频率转换器和一级混频器，经过复系数FIR滤波后的基带IQ数据依次通过一级FIR内插滤波器、2级半带内插滤波器后传输到混频器，与经频率转换器转换的正交的sin(wt)和cos(wt)进行混频，混频后的基带IQ数据传输到线极化分量产生模块产生线性极化分量并传输到DAC数模转换芯片进行模数转换，数模转换后的模拟信号经增益控制器控制后输出中频模拟信号到发射接口。所述的频率转换器为12位频率转换器。所述的FIR抽取滤波器的抽取系数为2。所述的半带内插滤波器的内插系数为2，所述的频率转换器和第二级半带内插滤波器采用并行处理结构。所述的FIR内插滤波器采用50阶FIR滤波器，所述的第一级半带内插滤波器采用18阶半带滤波器，所述的第二级半带内插滤波器采用40阶半带滤波器。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种多通道数字TR组件，该组件利用FPGA实现数字上下变频和群延时均衡的功能，采用数字信号处理，在前端采用ADC芯片将模拟信号转换为数字信号进行处理，就可以在一片FPGA芯片中实现发射和接收通道的所有功能。单个FPGA芯片集成了信号处理所有功能，不仅体积非常小，而且采用低电压供电技术，系统的功耗和发热量都成倍减小，可以实现集成化、小型化设计。采用数字信号处理，只有0和1两个状态，不存在中间值，不会受到温度和外部模拟信号的干扰，可到性非常高。在实现正交信号处理时，利用数字信号产生器产生数字化正交信号，sin和cos信号实现90度相位差，误差在2％以内。该系统单个TR组件支持8个接收通道和8个发射通道。其中接收通道输入带宽100M，带内动态范围83dB，中频功率范围-71dBm-2dBm；发射通道输出带宽100M，中频功率范围-5dBm-1dBm；典型通道之间隔离度70dB,带内杂散抑制70dB。该硬件系统发射端包括ADC中频带通采样、数字正交下变频、FIR抽取滤波和带内群延时均衡滤波，接收端包括逆群延时滤波、HB插值滤波、数字正交上变频和DAC模拟输出。附图说明图1为系统硬件框图；图2为系统时钟网络示意图；图3为接收通道信号处理流程框图；图4为发射通道信号处理流程框图；图5为DAC同步网络框图。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种多通道数字TR组件，它包括FPGA芯片、系统时钟网络、ADC芯片、DAC数模转换芯片、增益控制器、接收接口和发射接口，所述的接收接口接收中频信号并传输到ADC芯片转换为数字信号并传输到FPGA芯片，FPGA芯片完成8路接收信号的数字下变频处理，最后发出处理后的信号；同时，FPGA芯片接收数字波束合成信号，完成8路发射信号综合处理后，将数字信号送入2片DAC数模转换芯片完成DUC上变频和DAC数模转换，数模转换后的模拟信号经增益控制器控制后输出中频模拟信号到发射接口。该TR组件还包括温度采集模块，温度采集模块采集组件系统温度并传输到FPGA芯片。如图2所示，所述的系统时钟网络的本振源采用集成PLL芯片，参考240MHz，鉴相频率20MHz，采用整数分频模式功分为四路信号传输到收发本振、锁相环和ADC芯片，提供两片ADC芯片转换的采样时钟，收发本振各自功分4路为每个支路混频器提供本振激励信号，锁相环提供2片DAC数模转换芯片的参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道数字TR组件，其特征在于：它包括FPGA芯片、系统时钟网络、ADC芯片、DAC数模转换芯片、增益控制器、接收接口和发射接口，所述的接收接口接收中频信号并传输到ADC芯片转换为数字信号并传输到FPGA芯片，FPGA芯片完成8路接收信号的数字下变频处理，最后发出处理后的信号；同时，FPGA芯片接收数字波束合成信号，完成8路发射信号综合处理后，将数字信号送入2片DAC数模转换芯片完成DUC上变频和DAC数模转换，数模转换后的模拟信号经增益控制器控制后输出中频模拟信号到发射接口。

【技术特征摘要】
1.一种多通道数字TR组件，其特征在于：它包括FPGA芯片、系统时钟网络、ADC芯片、DAC数模转换芯片、增益控制器、接收接口和发射接口，所述的接收接口接收中频信号并传输到ADC芯片转换为数字信号并传输到FPGA芯片，FPGA芯片完成8路接收信号的数字下变频处理，最后发出处理后的信号；同时，FPGA芯片接收数字波束合成信号，完成8路发射信号综合处理后，将数字信号送入2片DAC数模转换芯片完成DUC上变频和DAC数模转换，数模转换后的模拟信号经增益控制器控制后输出中频模拟信号到发射接口。2.根据权利要求1所述的一种多通道数字TR组件，其特征在于：该TR组件还包括温度采集模块，温度采集模块采集组件系统温度并传输到FPGA芯片。3.根据权利要求1所述的一种多通道数字TR组件，其特征在于：所述的系统时钟网络的本振源采用集成PLL芯片，参考240MHz，鉴相频率20MHz，采用整数分频模式功分为四路信号传输到收发本振、锁相环和ADC芯片，提供ADC芯片转换的采样时钟，收发本振各自功分4路为每个支路混频器提供本振激励信号，锁相环提供DAC数模转换芯片的参考时钟。4.根据权利要求1所述的一种多通道数字TR组件，其特征在于：所述的FPGA芯片完成接收通道的信号处理和发射通道的信号处理。5.根据权利要求4所述的一种多通道数字TR组件，其特征在于：接收接口接收两路接收通道的300MHz±51MHz的模拟中频信号送入ADC芯片进行数字采样，采样时钟240MHz，每个ADC数据输出送入FPGA终端数字下变频器进行数字下变频，下变频后的基带I/Q数据通过数据输出接口输出，所述的数字下变频器包含有两个级联信号处理级，分别处理两个通道的信号，所述的级联信号处理级包括频率转换器、混频器、FIR抽取滤波器和复系数FIR均...

【专利技术属性】
技术研发人员：任崇武，余华章，
申请(专利权)人：成都泰格微电子研究所有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51