技术领域
[0001] 本实用新型涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种卫星调制解调器。
背景技术
[0002] 卫星调制解调器应用于卫星通信领域，作为卫星通讯地面终端、信关站等的重要组件，其功能主要是将接收到的卫星L-Band
信号解调制为BBframe(基带
帧)数据流，并通过PCIE总线交互给数据控制中心(如数据交互
服务器等)，将数据控制中心发出的BBframe数据流调制为L-Band信号，通过后端激励器等设备传输给卫星。实现卫星与地面的数据通信。
[0003]
现有技术中的卫星调制解调器核心是专用的集成
电路芯片，当需要接收信号时，Tuner芯片将接收到的
射频信号进行放大并下变频至基带，专用的集成电路芯片将基带信号进行解析处理，还原成BBframe数据流。当需要发射信号时，专用的集成电路芯片将来自数据控制中心的BBframe数据流封装成协议规定的基带信号，再经过I/Q
调制器变换到射频频段再发射出去。专用芯片高度集成，接收部分的信号调理部分即LNA(低噪声
放大器)、IQ解调器、ADC等都集成在了芯片里面，由于高度集成，无法令信号调理部分的每个模
块都获得很好的性能，只能满足通用性要求，无法胜任高性能要求场合。实用新型内容
[0004] 本实用新型
实施例的目的是提供一种卫星调制解调器，能提高信号调理的性能。
[0005] 为实现上述目的，提供了一种卫星调制解调器，包括接收信号模块、发射信号模块、第一
模数转换模块、第二
数模转换模块及FPGA芯片，其中：
[0006] 所述接收信号模块用于对接收到的卫星射频
输入信号进行处理，输出第一模拟基带信号；
[0007] 所述第一模数转换模块与所述接收信号模块连接，用于对所述第一模拟基带信号进行处理，输出第一
数字信号；
[0008] 所述FPGA芯片与所述第一模数转换模块连接，用于对所述第一数字信号进行处理，输出相应的数据流给外部设备；或者，所述FPGA芯片用于将外部设备输入的数据流进行处理，输出第二数字信号；
[0009] 所述第二数模转换模块与所述FPGA芯片连接，用于对所述第二数字信号进行处理，输出第二模拟基带信号；
[0010] 所述发射信号模块与所述第二数模转换模块连接，用于对所述第二模拟基带信号进行处理，输出相应的射频
输出信号给所述卫星。
[0011] 在其中一种可能实现方式中，所述接收信号模块包括衰减量程切换模块、第一带通
滤波器、第一可变
衰减器、第一
低噪声放大器、第一IQ解调器、
可变增益放大器及可调
低通滤波器；
[0012] 所述衰减量程切换模块用于接收卫星发送的射频输入信号，对所述射频输入信号进行衰减或放大，并输出相应的第一射频输入信号；
[0013] 所述第一
带通滤波器与所述衰减量程切换模块连接，用于对所述第一射频输入信号进行滤波，输出第二射频输入信号；
[0014] 所述第一可变衰减器与所述第一带通滤波器连接，用于对所述第二射频输入信号进行衰减，输出第三射频输入信号；
[0015] 所述第一低噪声放大器与所述第一可变衰减器连接，用于对所述第三射频输入信号进行放大，输出第四射频输入信号；
[0016] 所述第一IQ解调器与所述第一低噪声放大器连接，用于对所述第四射频输入信号进行解调，输出解调后的模拟基带信号；
[0017] 所述可变增益放大器与所述第一IQ解调器连接，用于对所述解调后的模拟基带信号进行放大，输出放大后的模拟基带信号；
[0018] 所述可调低通滤波器与所述可变增益放大器连接，用于对所述放大后的模拟基带信号进行滤波，输出所述第一模拟基带信号。
[0019] 在其中一种可能实现方式中，所述衰减量程切换模块包括第一射频
开关、第二射频开关、第二低噪声放大器、固定衰减器；
[0020] 所述第一射频开关的一端接入卫星发送的射频输入信号，所述第一射频开关的另一端可连接所述第二低噪声放大器或所述固定衰减器；
[0021] 所述第二射频开关的一端可连接所述第二低噪声放大器或所述固定衰减器，所述第二射频开关的另一端连接所述第一带通滤波器，用于配合所述第一射频开关接通所述第二低噪声放大器或所述固定衰减器；
[0022] 所述第二低噪声放大器用于在其接入所述卫星调制解调器中时，对卫星发送的射频输入信号进行放大；
[0023] 所述固定衰减器用于在其接入所述卫星调制解调器中时，对卫星发送的射频输入信号进行衰减。
[0024] 在其中一种可能实现方式中，所述发射信号模块包括第一
功率放大器、第二可变衰减器、第二功率放大器、第二带通滤波器及第二IQ解调器；
[0025] 所述第二IQ解调器与所述第二数模转换模块连接，用于对所述第二模拟基带信号进行解调，输出解调后的射频信号；
[0026] 所述第二带通滤波器与所述第二IQ解调器连接，用于对所述解调后的射频信号进行滤波，输出滤波后的射频信号；
[0027] 所述第一功率放大器与所述第二带通滤波器连接，用于对所述滤波后的射频信号进行放大，输出放大后的射频信号；
[0028] 所述第二可变衰减器与所述第一功率放大器连接，用于对所述放大后的射频信号进行衰减，输出衰减后的射频信号；
[0029] 所述第二功率放大器与所述第二可变衰减器连接，用于对所述衰减后的射频信号进行放大，输出所述射频输出信号给所述卫星。
[0030] 在其中一种可能实现方式中，所述第一模数转换模块包括12位的
模数转换器。
[0031] 在其中一种可能实现方式中，所述第二数模转换模块包括16位的
数模转换器。
[0032] 在其中一种可能实现方式中，所述卫星调制解调器还包括
温度管理模块；
[0033] 所述温度管理模块与所述FPGA芯片连接。
[0034] 在其中一种可能实现方式中，所述卫星调制解调器还包括电源管理模块；
[0035] 所述电源管理模块与所述FPGA芯片连接。
[0036] 在其中一种可能实现方式中，所述FPGA芯片通过PCIE总线与所述外部设备连接。
[0037] 实施本实用新型实施例具有如下有益效果：本实用新型实施例提供了一种卫星调制解调器，包括接收信号模块、发射信号模块、第一模数转换模块、第二数模转换模块及FPGA芯片，所述接收信号模块用于对接收到的卫星射频输入信号进行处理，输出第一模拟基带信号。所述第一模数转换模块与所述接收信号模块连接，用于对所述第一模拟基带信号进行处理，输出第一数字信号。所述FPGA芯片与所述第一模数转换模块连接，用于对所述第一数字信号进行处理，输出相应的数据流给外部设备；或者，所述FPGA芯片用于将外部设备输入的数据流进行处理，输出第二数字信号。所述第二数模转换模块与所述FPGA芯片连接，用于对所述第二数字信号进行处理，输出第二模拟基带信号。所述发射信号模块与所述第二数模转换模块连接，用于对所述第二模拟基带信号进行处理，输出相应的射频输出信号给所述卫星。通过所述FPGA芯片可以根据用户的需求输出定向的射频信号，且可以在合理的成本优化的前提下，将通信数据带宽扩展到传统
卫星电视的几倍以上。通过将接收通道部分，信号调理部分采用了分离器件，可以让每个模块都达到较好的性能，具有很强的灵活性和扩展性。
附图说明
[0038] 图1是本实用新型实施例中一种卫星调制解调器的结构示意图；
[0039] 图2是本实用新型实施例中一种接收信号模块的结构示意图；
[0040] 图3是本实用新型实施例中另一种卫星调制解调器的结构示意图；
[0041] 图4是本实用新型实施例中衰减量程切换模块的结构示意图。
具体实施方式
[0042] 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作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。
[0043] 如背景技术中所述，现有技术中采用ASIC芯片来实现卫星调制解调器，这使得现有的卫星调制解调器因专用芯片高度集成，接收部分的信号调理部分即LNA(低噪声放大器)、IQ解调器、ADC等都集成在了芯片里面，由于高度集成，无法令信号调理部分的每个模块都获得很好的性能。
发明人在研究这个问题时，考虑使用FPGA芯片来代替ASIC芯片实现卫星调制解调器，接收通道部分与信号调理部分采用了分离器件，从而可以使得每个模块都达到较好的性能，具有很强的灵活性和扩展性。从本实用新型的发明构思可以看出，本实用新型对现有技术的贡献点在于使用FPGA芯片来代替ASIC芯片实现卫星调制解调器，并且在使用FPGA芯片实现卫星调制解调器时，将接收通道部分与信号调理部分采用了分离器件，解决芯片高度集成问题。
[0044] 参见图1，本实用新型实施例提供了一种卫星调制解调器，包括接收信号模块01、发射信号模块02、第一模数转换模块03、第二数模转换模块04及FPGA芯片05，下面具体说。
[0045] 所述接收信号模块01用于对接收到的卫星射频输入信号进行处理，输出第一模拟基带信号。在其中一种可能实现方式中，参见图2，所述接收信号模块01包括衰减量程切换模块06、第一带通滤波器07、第一可变衰减器08、第一低噪声放大器09、第一IQ解调器10、可变增益放大器11及可调低通滤波器12，下面具体说明。
[0046] 所述衰减量程切换模块06用于接收卫星发送的射频输入信号，对所述射频输入信号进行衰减或放大，并输出相应的第一射频输入信号。通过对射频输入信号衰减或放大，可以保证强弱信号均能接收。所述第一带通滤波器07与所述衰减量程切换模块06连接，用于对所述第一射频输入信号进行滤波，输出第二射频输入信号。通过所述第一带通滤波器07可以滤除干扰，保留预设
频率的射频信号。所述第一可变衰减器08与所述第一带通滤波器07连接，用于对所述第二射频输入信号进行衰减，输出第三射频输入信号。所述第一低噪声放大器09与所述第一可变衰减器08连接，用于对所述第三射频输入信号进行放大，输出第四射频输入信号。通过所述第一可变衰减器08与所述第一低噪声放大器09，调整整个射频链路的增益大小，配合所述FPGA芯片05实现自动增益控制，当输入信号较强时，降低射频链路增益，当输入信号较弱时，增加射频链路增益。所述第一IQ解调器10与所述第一低噪声放大器09连接，用于对所述第四射频输入信号进行解调，输出解调后的模拟基带信号。参见图
3，所述第一IQ解调器10可以为零中频架构，第一IQ解调器10包括有本机
振荡器。所述可变增益放大器11与所述第一IQ解调器10连接，用于对所述解调后的模拟基带信号进行放大，输出放大后的模拟基带信号。通过所述可变增益放大器11调整基带信号增益。所述可调低通滤波器12与所述可变增益放大器11连接，用于对所述放大后的模拟基带信号进行滤波，输出所述第一模拟基带信号。通过所述可调低通滤波器12调节基带信号带宽，降低系统噪声。
[0047] 在其中一种可能实现方式中，如图4所示，所述衰减量程切换模块06包括第一射频开关061、第二射频开关062、第二低噪声放大器063、固定衰减器064，下面具体说明。
[0048] 所述第一射频开关061的一端接入卫星发送的射频输入信号，所述第一射频开关061的另一端可连接所述第二低噪声放大器063或所述固定衰减器064。所述第二射频开关
062的一端可连接所述第二低噪声放大器063或所述固定衰减器064，所述第二射频开关062的另一端连接所述第一带通滤波器07，用于配合所述第一射频开关061接通所述第二低噪声放大器063或所述固定衰减器064。所述第二低噪声放大器063用于在其接入所述卫星调制解调器中时，对卫星发送的射频输入信号进行放大。所述固定衰减器064用于在其接入所述卫星调制解调器中时，对卫星发送的射频输入信号进行衰减。所述第一模数转换模块03与所述接收信号模块01连接，用于对所述第一模拟基带信号进行处理，输出第一数字信号。
[0049] 在本实用新型实施例中，接收信号模块01的输入的最前级采用射频开关选通第二低噪声放大器063或固定衰减器064的方式可获得较大动态范围。
[0050] 在其中一种可能实现方式中，所述第一模数转换模块03包括12位的模数转换器。所述12位的模数转换器可以为125MSPS ADC，其可以50MHz基带带宽信号，对应射频带宽
100MHz。
[0051] 所述FPGA芯片05与所述第一模数转换模块03连接，用于对所述第一数字信号进行处理，输出相应的数据流给外部设备；或者，所述FPGA芯片05用于将外部设备输入的数据流进行处理，输出第二数字信号。
[0052] 需要说明的是，所述FPGA芯片05即现场可编程
门阵列，FPGA芯片05内部有丰富的触发器和I/O引脚，由存放在芯片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片05将EPROM(可擦除可编程只读
存储器)中数据读入片内编程RAM(
随机存取存储器)中，配置完成后，FPGA芯片05进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA芯片05能够反复使用。FPGA芯片05的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要
修改FPGA芯片05功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。
[0053] 如图3所示，所述FPGA芯片05可以通过SPI
接口连接一闪存，或者通过DDR接口连接一DDR4，用于进行数据的存储。或者还可包括温度管理模块13，所述温度管理模块13与所述FPGA芯片05连接。或者还可包括电源管理模块14，所述电源管理模块14与所述FPGA芯片05连接。所述FPGA芯片05还可以连接RJ45，所述RJ45即布线系统中信息插座(即通信引出端连接器。所述FPGA芯片05还可以连接UART接口，所述UART即通用异步收发传输器。所述FPGA芯片05还可以与外部LED连接。
[0054] 在本实施例中，调制与解调的物理层协议由所述FPGA芯片05完成，调制通道的指标参数如表1，解调通道的指标参数如表2。
[0055]
[0056] 表1
[0057]
[0058] 表2
[0059] 在其中一种可能实现方式中，所述FPGA芯片05通过PCIE总线与所述外部设备连接。在其中一种可能实现方式中，所述FPGA芯片05接收外部设备的BBframe(基带帧)数据，将外部设备中心发出的BBframe数据流调制为L-Band信号。所述FPGA芯片05还可以通过PCIE总线接收外部设备的参数配置数据，FPGA芯片05根据参数配置数据进行FPGA芯片05内容的更改，即修改相应的参数和程序，使得FPGA芯片05可以以参数配置数据进行调制参数更改，进而输出相应的射频信号。由此实现
卫星信号格式的根据协议标准设计的，根据客户的需求定制出独有的一种协议标准，实现射频
信号传输。
[0060] 需要说明的是，本实用新型实施例克服现有偏见将常规使用的ASIC芯片替换成FPGA芯片05，充分利用FPGA芯片05能更改芯片内部参数程序的器件特性，根据客户需要实现定向制定。
[0061] 所述第二数模转换模块04与所述FPGA芯片05连接，用于对所述第二数字信号进行处理，输出第二模拟基带信号。
[0062] 在其中一种可能实现方式中，所述第二数模转换模块04包括16位的数模转换器。
[0063] 所述发射信号模块02与所述第二数模转换模块04连接，用于对所述第二模拟基带信号进行处理，输出相应的射频输出信号给所述卫星。
[0064] 在其中一种可能实现方式中，如图3所示，所述发射信号模块02包括第一功率放大器021、第二可变衰减器022、第二功率放大器023、第二带通滤波器024及第二IQ解调器025，下面具体说明。
[0065] 所述第二IQ解调器025与所述第二数模转换模块04连接，用于对所述第二模拟基带信号进行解调，输出解调后的射频信号。所述FPGA芯片05配合
采样率大于1.5GSPS的6位的数模转换器，可产生带宽600MHz的基带信号，其可处理射频带宽1GHz。在其中一种可能实现方式中，所述第二IQ解调器025将基带信号调制成射频信号，
频率范围950～2150MHz。所述第二带通滤波器024与所述第二IQ解调器025连接，用于对所述解调后的射频信号进行滤波，输出滤波后的射频信号。通过所述第二带通滤波器024滤除来自所述第二IQ解调器025之外的
干扰信号。所述第一功率放大器021与所述第二带通滤波器024连接，用于对所述滤波后的射频信号进行放大，输出放大后的射频信号。所述第二可变衰减器022与所述第一功率放大器021连接，用于对所述放大后的射频信号进行衰减，输出衰减后的射频信号。所述第二功率放大器023与所述第二可变衰减器022连接，用于对所述衰减后的射频信号进行放大，输出所述射频输出信号给所述卫星。
[0066] 实施本实施例具有如下特点：
[0067] 所述卫星调制解调器包括了接收信号模块01、发射信号模块02、第一模数转换模块03、第二数模转换模块04及FPGA芯片05，各个模块采用分离器件，让各个模块都达到了较好的性能，具有很强的灵活性和扩展性。通过使用FPGA芯片来代替ASIC芯片实现卫星调制解调器，利用FPGA芯片能更改芯片内部参数程序的器件特性，实现按用户的需求输出射频信号。满足通信数据带宽扩展到传统卫星电视的几倍以上。
[0068] 以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
