具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路，包括AC-DC電源模塊、嵌入式控制芯片MCU模塊、射頻與邏輯電路FPGA模塊和人機界面模塊；所述AC-DC電源模塊為所述控制電路提供電源，所述MCU模塊接收所述人機界面的信號，采集各項參數(shù)，與所述FPGA模塊通過SPI控制線和數(shù)據(jù)總線與所述FPGA模塊進行數(shù)據(jù)交換，實時監(jiān)控所述FPGA模塊的射頻指標(biāo)，并對所述FPGA模塊的發(fā)射功率和衰減值進行補償計算。本發(fā)明提供的具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路實現(xiàn)了對衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)的射頻邏輯部分電路的射頻指標(biāo)的實時監(jiān)控，并以人機界面顯示出來，實現(xiàn)了人機交互，方便了系統(tǒng)的維修、維護與升級操作。
【專利說明】具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星通信包括空間站和地面站兩部分?？臻g站以衛(wèi)星為主體，地面站包括了支持用戶訪問衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，并實現(xiàn)用戶間通信能力的所有設(shè)施，衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器就是其中之一。作為用戶和衛(wèi)星之間的橋梁，衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器非常重要。
[0003]目前常用的調(diào)制解調(diào)器為comtec570，在調(diào)制解調(diào)方式上僅實現(xiàn)了 BPSK，而QPSK和16QAM調(diào)制方式尚沒有實現(xiàn)。另外，在調(diào)制解調(diào)器使用過程中，需要對衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器的各項功能進行實時監(jiān)控，了解衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器的各項工作狀態(tài)，并通過外接人機界面模塊事實顯示出。目前已存在的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器在使用過程中，無法與外部設(shè)備進行實時數(shù)據(jù)交換，為現(xiàn)場工作人員調(diào)試帶來很大的困難，而且系統(tǒng)維護和軟件改進都非常不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器的控制電路，以實現(xiàn)對衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器的實時監(jiān)控并通過人機界面與用戶進行交互。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路，包括AC-DC電源模塊、嵌入式控制芯片MCU模塊、射頻與邏輯電路FPGA模塊和人機界面模塊，其特征在于，所述電源模塊輸入220V交流電，輸出24V直流電，給所述控制電路供電，所述MCU模塊包括數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述MCU模塊通過RS232串口連接所述人機界面，通過通信接口連接外部設(shè)備，接收所述人機界面或所述外部設(shè)備的監(jiān)控命令，通過所述數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元采集電源電壓、電流、溫度參數(shù)，通過SPI控制線和數(shù)據(jù)總線與所述FPGA模塊進行數(shù)據(jù)交換，對所述FPGA模塊的發(fā)射功率、衰減值、頻率、誤碼率、接收靈敏度、上下變頻狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并通過查詢溫度表、頻率表，結(jié)合誤碼率、接收靈敏度參數(shù)，對所述FPGA模塊的發(fā)射功率和衰減值進行補償計算。
[0006]所述MCU模塊接收到所述人機界面信號后，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元采集相關(guān)參數(shù)，與所述FPGA模塊進行數(shù)據(jù)交換，對所述FPGA的發(fā)射功率、衰減值、頻率、誤碼率、接收靈敏度、上下變頻狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并通過查詢溫度表、頻率表，再結(jié)合誤碼率、接收靈敏度參數(shù)，對所述FPGA模塊的發(fā)射功率和衰減值進行補償計算或參數(shù)微調(diào)。
[0007]進一步地，所述AC-DC電源模塊將220V交流電轉(zhuǎn)換為24V，并分成6個不同支路給所述控制電路供電。
[0008]進一步地，所述嵌入式控制芯片MCU模塊為LPC2468芯片。
[0009]進一步地，所述通訊接口為串口、程序燒寫調(diào)試接口或10/100M網(wǎng)口。
[0010]進一步地，所述控制電路還包括測試接口。[0011]進一步地，所述控制電路還包括IIC (集成電路總線)接口數(shù)據(jù)存儲芯片，用于臨時數(shù)據(jù)的緩沖、存儲和預(yù)讀。
[0012]進一步地，所述控制電路還包括輸出接口，包括串口、網(wǎng)口、USB 口或El接口等。
[0013]進一步地，所述控制電路還包括通訊耦合電路，實現(xiàn)多信號的調(diào)制。
[0014]進一步地，所述控制電路還包括晶振輸出電路，采用高精度恒溫晶振，所述高精度是指所述恒溫晶振的頻率準(zhǔn)確度≤±0.01ppm@25°C、溫度頻率穩(wěn)定度為±0.0Olppm，所述MCU模塊、FPGA模塊以及所述調(diào)制解調(diào)器調(diào)制電路組件共用所述晶振輸出電路提供的晶振源。
[0015]進一步地，所述控制電路還包括USB接口。
[0016]進一步地，所述控制電路還包括串口調(diào)試通道。
[0017]進一步地，所述FPGA模塊由FPGA芯片、本振、RX/TX射頻電路和PLL芯片組成。
[0018]本發(fā)明提供的具有人機界面衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路實現(xiàn)了對衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)的射頻邏輯部分電路的射頻指標(biāo)的實時監(jiān)控，能夠根據(jù)監(jiān)控所得到的各項參數(shù)來進行溫度、頻率的補償計算，并以此達到快速調(diào)整射頻輸出功率和中頻接收功率到一個較為理想的范圍內(nèi)，從而解決了不同的環(huán)境與溫度對設(shè)備各項射頻指標(biāo)的影響，使其能夠始終工作在一個較為穩(wěn)定的狀態(tài)中。并提供了一組以人機界面為主，各外設(shè)界面為輔助的完善通信環(huán)境，用戶可以根據(jù)需要，對系統(tǒng)進行配置、管理以及監(jiān)控。并可將一些重要的實時參數(shù)轉(zhuǎn)化成電壓輸出甚至可以形成報表輸出到外設(shè)或存儲設(shè)備，以方便工程人員和維修人員進行參考。能僅利用U盤這種簡單的外部存儲器對設(shè)備進行軟件升級和更新。又同時具有電路簡潔、可靠性強、成本低廉的特點。
[0019]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的一個較佳實施例的電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，本發(fā)明具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路包括為控制電路板供電的AC-DC電源模塊、用于實時監(jiān)控和調(diào)整的嵌入式控制芯片MCU模塊、用于射頻收發(fā)的射頻與邏輯電路FPGA模塊，以及用于人機交互的人機界面模塊。MCU模塊包括數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，MCU模塊通過RS232串口與人機界面進行通訊，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元采集所述調(diào)制解調(diào)器的各項參數(shù)，通過SPI控制線和數(shù)據(jù)總線與FPGA模塊進行數(shù)據(jù)交換，對FPGA模塊的射頻指標(biāo)進行實時監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控所得到的各項參數(shù)對所述FPGA模塊的溫度和頻率進行補償計算。
[0022]其中，AC-DC電源模塊將市電220V轉(zhuǎn)換為24V，整個控制電路均從電源模塊直接取電，只需一路40?24V的輸入電壓，就可以分成6路不同需求的電壓對電路各部分進行供電，且電源電路經(jīng)過良好的濾波處理，盡量降低噪聲及紋波的影響，從而進一步降低輸入電源的實際功耗。對于電路總體功耗、噪聲干擾等指標(biāo)起到至關(guān)重要的作用。
[0023]MCU模塊使用LPC2468芯片作為MCU，該芯片中集成了 Flash、EEPROM、RAM、外部存儲控制器、ADC、SC1、SP1、USB接口等多種功能設(shè)備與接口，不僅大大簡化了電路，節(jié)約了成本，而且提高了運行的可靠性和穩(wěn)定性。MCU模塊的作用如下:
[0024](I)在一般工作環(huán)境下，未檢測到外部設(shè)備的接入，則控制電路默認(rèn)以人機界面為默認(rèn)通訊輸出接口。如有外部設(shè)備接入，則以該設(shè)備為主設(shè)備進行通訊，人機界面鎖定。當(dāng)U盤或類似外部存儲介質(zhì)插入USB接口后，則可通過人機界面選項來進行軟件更新升級。
[0025](2)當(dāng)電路確定通信接口之后，則響應(yīng)相應(yīng)設(shè)備的監(jiān)控命令，根據(jù)AD采集到的電源電壓、電流、溫度參數(shù)等各項參數(shù)，又根據(jù)本地射頻參數(shù)表及遠程配置文件來配置室外單元的各項射頻參數(shù)、設(shè)備信息、模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)對照表、溫度補償表、功率修正的各項參數(shù)來進行功率頻率的補償。
[0026](3)實時采集控制板及射頻板的多點溫度值，并計算出一個較為合理的實時溫度，通過溫度補償表，確定各項溫度補償值。再根據(jù)當(dāng)前頻率，對照溫度頻率表，確定該溫度下的頻率補償值。最后將兩個補償值與當(dāng)前采集的功率電壓結(jié)合計算，確定當(dāng)前ODU需要達到的發(fā)射功率目標(biāo)電平值。
[0027](4)提供一個快速精確的算法控制，根據(jù)發(fā)射功率目標(biāo)電平值通過控制4組射頻通路數(shù)字衰減器(SPI到FPGA邏輯電路進行控制)來快速調(diào)整并穩(wěn)定實際輸出功率值。從而保證了在不同環(huán)境、溫度和頻率的情況下，其輸出功率始終能夠保持在一個穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
[0028](5)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換(AD)實時高速采集中頻接收功率電平信號，得到當(dāng)前接收功率值，并對應(yīng)MCU中的接收功率表，結(jié)合溫度及頻率補償值進行計算，最終確定中頻接收功率目標(biāo)電平值，MCU根據(jù)該值并通過控制4組射頻通路數(shù)字衰減器來快速調(diào)整并穩(wěn)定實際中頻接收功率值。
[0029](6)實時采集各路射頻、中頻信號，對射頻、邏輯電話的發(fā)射功率、衰減值、頻率、誤碼率、接收靈敏度、上下變頻狀態(tài)進行實時監(jiān)控，對照相關(guān)的溫度表、頻率表，再結(jié)合誤碼率、接收靈敏度等參數(shù)并進行溫度、頻率的補償計算或參數(shù)微調(diào)，MCU將會根據(jù)要求判斷當(dāng)前電路是否工作正常，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況則及時產(chǎn)生相應(yīng)的告警標(biāo)志，一方面通知當(dāng)前通訊設(shè)備，另一方面亮起相應(yīng)的告警小燈。
[0030](7)實時監(jiān)測各路鎖相環(huán)狀態(tài)，MCU模塊將會根據(jù)要求判斷當(dāng)前PLL電路部分是否工作正常，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況則及時產(chǎn)生相應(yīng)的告警標(biāo)志，一方面通知當(dāng)前通訊設(shè)備，另一方面亮起相應(yīng)的告警小燈。
[0031](8)為邏輯電路的FPGA主芯片進行邏輯燒寫。每次開電以及必要情況下，MCU可利用FPGA的PS下載方式，對FPGA進行程序的寫入。用戶就可以以此很方便的利用同一個文件同一個U盤存儲器同一個USB接口完成整個系統(tǒng)的包括MCU的控制部分包括FPGA的邏輯部分的所有軟件的升級和更新。
[0032]FPGA模塊內(nèi)含F(xiàn)PGA芯片、本振、RX/TX射頻電路、PLL芯片等。該模塊完成射頻收發(fā)功能，以及對數(shù)據(jù)進行調(diào)制解調(diào)算法處理等功能，與控制電路板通過SPI控制線和數(shù)據(jù)總線進行數(shù)據(jù)交換。完成射頻收發(fā)功能，以及對數(shù)據(jù)進行調(diào)制解調(diào)算法處理等功能。MCU模塊和FPGA模塊之間的數(shù)據(jù)總線上可以連接有32M或64M閃存，用于存儲數(shù)據(jù)。
[0033]人機界面模塊中含有顯示屏和鍵盤，通過一個SPI總線或者RS232串口與控制電路連接，用戶可通過該界面的液晶顯示屏和鍵盤來對整個調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)人機界面的交互。同時，還能與外部設(shè)備進行實時數(shù)據(jù)交換。并且為方便工程人員現(xiàn)場調(diào)試，又備有一個額外的串口調(diào)試通道，以保證在一些特殊情況下，可使用特定調(diào)試軟件進行通訊調(diào)試，以達到直接調(diào)試衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器的目的。且無論是人機界面或外部設(shè)備都必須具有隨時進行配置與控制的能力。現(xiàn)場操作人員還可以通過U盤等USB存儲器件，進行在線軟件升級等工作，方便以后的維護和軟件加強。
[0034]該控制電路的工作過程為:MCU模塊接收到人機界面或外部設(shè)備信號后，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元采集相關(guān)參數(shù)后，與FPGA模塊進行數(shù)據(jù)交換，對FPGA的發(fā)射功率、衰減值、頻率、誤碼率、接收靈敏度、上下變頻狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并通過查詢溫度表、頻率表，再結(jié)合誤碼率、接收靈敏度參數(shù)，對所述射頻邏輯電路的發(fā)射功率和衰減值進行補償計算或參數(shù)微調(diào)。
[0035]該控制電路還包括一個通訊耦合電路，通過此電路能實現(xiàn)多信號的調(diào)制，最終達到本控制電路與BUC (上變頻功率放大器)、LNB (下變頻低噪聲放大器)之間的信息接收和發(fā)送的目的。這個設(shè)計方案使電源信號與射頻信號耦合到一條線路中。信號可以通過串口、程序燒寫調(diào)試接口、10/100M網(wǎng)口等方式輸入。
[0036]該控制電路還包括晶振輸出處理電路:采用高精度恒溫晶振，高精度是指其頻率準(zhǔn)確度≤±0.01ppm@25°C、溫度頻率穩(wěn)定度達±0.0Olppm,同時保證MCU、FPGA, PLL、調(diào)制電路、AD、DA多組件共用晶振源,在時鐘同步的基礎(chǔ)上相互之間做到零干擾。
[0037]該控制電路電路提供一些可測試接口，用于產(chǎn)品研發(fā)及后期生產(chǎn)時自動化測試使用。還包括IIC接口的數(shù)據(jù)存儲芯片，用于臨時數(shù)據(jù)的緩沖、存儲和預(yù)讀。
[0038]該控制電路有額外的串口調(diào)試通道，以保證在一些特殊情況下，可使用特定調(diào)試軟件進行通訊調(diào)試，以達到直接調(diào)試衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器的目的。且無論是人機界面或外部設(shè)備都必須具有隨時進行配置與控制的能力?，F(xiàn)場操作人員還可以通過U盤等USB存儲器件，進行在線軟件升級等工作，方便以后的維護和軟件加強。
[0039]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路，包括AC-DC電源模塊、嵌入式控制芯片MCU模塊、射頻與邏輯電路FPGA模塊和人機界面模塊，其特征在于，所述AC-DC電源模塊輸入220V交流電，輸出24V直流電，給所述控制電路供電，所述MCU模塊包括數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，所述MCU模塊通過RS232串口連接所述人機界面，通過通信接口連接外部設(shè)備，接收所述人機界面或所述外部設(shè)備的監(jiān)控命令，使用所述數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元采集電源電壓、電流、溫度參數(shù)，通過SPI控制線和數(shù)據(jù)總線與所述FPGA模塊進行數(shù)據(jù)交換，對所述FPGA模塊的發(fā)射功率、衰減值、頻率、誤碼率、接收靈敏度、上下變頻狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并通過查詢溫度表、頻率表，結(jié)合誤碼率、接收靈敏度參數(shù)，對所述FPGA模塊的發(fā)射功率和衰減值進行補償計算。
2.如權(quán)利要求1所述的具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路，其中所述通訊接口為串口、程序燒寫調(diào)試接口或10/100M網(wǎng)口。
3.如權(quán)利要求1所述的具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路，其中所述MCU模塊為LPC2468芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路，其中所述控制電路包括晶振輸出電路， 采用高精度恒溫晶振，其頻率準(zhǔn)確度彡±0.01ppmi25°C、溫度頻率穩(wěn)定度為±0.0Olppm，所述MCU模塊、FPGA模塊以及所述調(diào)制解調(diào)器調(diào)制電路組件共用所述晶振輸出電路提供的晶振源。
5.如權(quán)利要求1所述的具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路，其中所述控制電路包括USB接口。
6.如權(quán)利要求1所述的具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路，其中所述控制電路包括串口調(diào)試通道。
7.如權(quán)利要求1所述的具有人機界面的衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器控制電路，其中所述FPGA模塊由FPGA芯片、本振、RX/TX射頻電路和PLL芯片組成。
【文檔編號】H04B7/185GK103427896SQ201310338240
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】汪家齊, 薛雷, 肖長春, 戴磊 申請人:上海靈亨信息技術(shù)有限公司