16通道DA信号同步多板卡可扩展激励分机

概述可扩展型激励器设备可通过外同步、GNSS或软件控制触发开始工作设备可16路同步工作或相邻4路同步工作。16路同步工作时可指定数字音频1、2、3、4中任意一路音频的任意通道作为音频源采集解析后将其按AM调制到指定频率16通道同步发射16通道任意相位可控4路同步工作时音频1、2、3、4分别对应4路激励信号分别调制到指定频率4路激励同步发射每四路激励信号相位任意可控。2要求2.1功能要求支持至少4路AES3数字音频采集支持北斗同步功能输出16路激励信号每路激励信号输出的幅度和相位可以单独控制支持16路激励信号同步输出或4路相邻激励信号同步输出同步输出时要保证各路激励信号相位独立可调具备将指定音频输入信号调制成AM信号通过激励同步输出具备激励输出通道扩展功能可通过增加模块扩展到不少于48通道;具备状态采集功能。2.2技术要求工作频率范围330MHz激励信号输出电平10dBm±1dB信号形式AM、正弦波、自定义基带信号AES3音频信号采样率41kHz、48kHz、88.2kHz、96kHz、192kHz可选采样深度16位、20位、24位可选调制度100%音频阻抗600Ω换频时间≤50ms相位控制精度≤1°激励信号带宽3kHz、6kHz、12kHz、24kHz可选激励信号延时≤10ms频率稳定度≤1×10-8/d频率准确度≤5×10-8激励信号杂散抑制≥80dB激励信号谐波抑制≥40dB通道隔离度≥80dB输出幅/相稳定性幅度误差≤0.5 dB /12h相位误差≤1.5°/12h输出幅/相一致性幅度误差≤0.2相位误差≤1°输出相位噪声相对于外频标计算的理论值恶化不大于3 dB工作电压交流220V±10%50Hz±3Hz散热方式风冷散热结构尺寸4U标准19英寸上架机箱总线形式及机箱结构需经甲方确认具备BITE自检功能双电源冗余备份系统组成数字调频广播激励器是集高新技术于一体的一款优秀的数字产品整机采用全新的数字信号处理和直接数字合成频率技术凭借数字处理技术的优势它为用户提供接近CD音质的完美听觉感受。数字调频广播激励器由主控模块、主控模块后IO卡、采集控制模块、激励驱动模块以及AES3音频接口卡五部分组成。该机安装于19英寸标准机箱内所有输入输出信号均从后面板引出。数字调频广播激励器具有AES3数字音频选项输入。3.1机箱背板插箱为标准19英寸上架插箱。机箱尺寸265mm×439mm×416mm±0.5mm。前面板尺寸见图1箱体尺寸见下图互联背板符合标准CPCI规范槽间距4HP8槽实现各板卡间的互联。原理框图如下图所示水平插槽共8槽槽间距4HP所有槽位P1,P2实现PCI总线互联槽2至槽7的P3实现高速信号SERDES的互联槽2至槽7的P4实现高速LVDS的互联槽2至槽7的P5实现时钟LVDS信号的互联板材采用TU-872 SLK单个槽位的SERDESLVDS信号需要做等长阻抗100Ω备注机箱最下面为槽13.2主控板该产品是一款基于Intel i7双核四线程的高性能CPCI刀片式军用计算机产品软硬件设计严格遵循中国海军第二代显控台技术要求具有完全的国产化软硬件设计知识产权同时将CPCI产品的欧卡结构及其可靠性、可维护性、可管理性与军用计算机的抗振动、抗冲击、抗宽温环境急剧变化等恶劣环境特性进行完美融合。产品特别注重DDR3双通道内存、PCI-E、USB、GbE和SATA等高速串行总线的信号完整性设计以及高性能和宽温环境下的电源可靠性设计在器件选型和工艺上采用高度集成的电子元器件以及板贴生产工艺整板罕见的采用了22个BGA封装最大限度地保障该CPCI计算机在车载、舰载、机载等多种恶劣环境下的可靠性运行。3.3采集控制模块支持32/64bit、33/66 MHz CompactPCI总线扩展符合PICMG 2.0规范。板载2GB DDR3板载内存传输速率1333 MT/s。支持外同步时钟输入支持1路千兆以太网支持1路 QSFP支持4路 同步信号CPCI-J3支持12对SERDES信号CPCI-J4,J5支持72对LVDS信号CPCI-J5支持6路125MHz LVDS同源时钟输出CPCI支持16路LVTTL 单端信号支持GNSS模块激励驱动模块支持32/64bit、33/66 MHz CompactPCI总线扩展符合PICMG 2.0规范。板载2GB DDR3板载内存传输速率1333 MT/s。支持8路激励输出支持8路调相输出支持外同步时钟输入CPCI-J3支持2对SERDES信号CPCI-J4支持16对LVDS信号CPCI-J5支持1路125MHz LVDS同源时钟输入CPCI支持10路LVTTL 单端信号工作频率范围330MHz激励信号输出电平10dBm±1dB信号形式任意波形换频时间≤50ms相位控制精度≤1°激励信号带宽3kHz、6kHz、12kHz、24kHz可选激励信号延时≤10ms频率稳定度≤1×10-8/d频率准确度≤5×10-8激励信号杂散抑制≥80dB激励信号谐波抑制≥40dB通道隔离度≥80dB输出幅/相稳定性幅度误差≤0.5 dB /12h相位误差≤1.5° /12h输出幅/相一致性幅度误差≤0.2相位误差≤1°输出相位噪声相对于外频标计算的理论值恶化不大于3 dB3.5AES3音频采集模块支持6路AES3数字音频采集支持采样率 44.1kHz、48kHz、88.2kHz、96kHz、192kHz音频阻抗110Ω4软件设计考虑到激励器设备输入输出可扩展的需求总体设计上划分两个大的功能模块分别为采集控制功能和激励驱动功能分别在两块硬件板卡上实现需要的功能。如需扩展更新背板后直接在机箱中插入对应的扩展板卡即可灵活高效。激励器设备与外部主控可以通过网口通信也可以通过WEB网页可以对设备进行参数配置和状态采集显示。4.1处理流程设备上电以后需要通过WEB网页对设备工作参数进行配置设备工作过程中也可以对参数进行修改配置参数主要包括选择调制信号AES3语音、正弦波、自定义基带信号选择六路AES3数字音频中的四路进行采集解码处理配置工作模式4路同步、16路同步选择声道4路同步工作模式下可以指定对应AES3数字音频的左右声道16路同步工作模式下可以指定任意一路AES3数字音频的任意声道选择同步方式GNSS同步触发、外同步触发、软件控制触发配置AM载波频率和相位采集控制板接收到的配置参数经背板发送给射频激励板。参数配置完成之后系统即开始按照指定参数工作。6路AES3数字音频信号通过卡农头接口输入采集控制板选择其中4路AES3信号进行实时采集并解码处理每路AES3数字音频包含两个声道可以使用软件配置选择指定4路AES3的左声道或右声道共8个音源信号解码输出的语音信号经过预处理后通过背板发送给射频激励板做AM调制处理最后由软件配置选择指定的16个激励通道输出。4.2采集控制模块软件设计采集控制处理功能在采集控制板上实现主要功能包括六路AES3数字音频信号采集其中2路备用四路AES3数字音频处理四路外同步脉冲信号处理一路GNSS同步功能一路数据通信网口AD9516 多路时钟输出一路调试串口数据信号调制预处理状态采集汇总背板的数据传输及通信功能。图 2 采集控制板功能模块框图采集控制板的功能模块框图如上图所示下面对各个功能模块做简单介绍AES3数字音频处理实现AES3数字音频的信号采集、数据恢复、解码功能输出最高24bit的音频数据。调制预处理实现数字信号的组帧、RS编码、加帧头、并串转换、加扰处理输出单bit的基带调制信号通过背板的LVDS或SerDes连线发送到激励驱动板做最后的调制处理。GNSS接收控制接收北斗同步信号。同步控制实现外同步触发功能并通过背板连线将同步信号发送给射频激励板。时钟管理实现板卡内部时钟控制。以太网接口接收主控发送的控制参数数据协议在后续执行过程中与客户对接完善发送板卡状态信息。串口控制实现用户对板卡的参数配置、输出控制等、读取各板卡的状态信息。状态采集采集本板卡及各激励驱动板的状态信息汇总打包。最后通过以太网接口发送给主控模块或通过串口读取相关状态信息。LVDS收发控制实现采集控制板与其他板卡的时钟及数据通信。Serdes收发控制实现采集控制板与其他板卡的高速串行通信。4.3激励驱动模块软件设计激励驱动处理功能在激励驱动板上实现主要功能包括AM调制处理变频及输出幅度相位控制一路调试串口同步控制信号处理模块状态采集SPI时钟模块控制AD9516 多路时钟输出DAC数据同步控制背板的数据传输及通信功能。图 3:激励驱动板功能模块框图激励驱动板的功能模块框图如上图所示下面对个功能模块做简单介绍AM调制模块实现基带信号的AM调制输出调制信号。变频及输出控制实现调制信号的上变频处理。根据控制参数选通信号源并控制信号的输出频率、输出幅度和输出相位将中频信号输出给DAC模块。同步控制接收背板的同步信号做同步处理并实现DAC数据同步功能。时钟管理实现板卡内部时钟控制。串口调试实现用户对板卡的参数配置、输出控制等、读取板卡的状态信息。状态采集采集汇总本板卡的状态信息。SPI模块实现外部时钟芯片AD9516的参数配置。LVDS收发控制实现激励驱动板与其他板卡的时钟及数据通信。Serdes收发控制实现采激励驱动板与其他板卡的高速串行通信。4.4控制软件界面整体布局如下图所示其中左半部分为控制栏用于命令和参数的下发而右半部分为状态栏用于状态的显示。4.4.1配置IP当软件启动后需要对本机使用IP地址和端口、设备端使用的IP和端口号进行配置当配置完成后点击重新配置IP按钮具体如下图所示。4.4.2工作状态更新当配置好IP后需要查看目前各个板块的工作状态直接在界面上面点击状态读取右边的状态栏就会得到相应的更新在配置不同的工作状态后都可以点击读取状态完成对状态的读取。4.4.3工作模式配置当配置好IP后需要对工作模式进行配置首先需要配置时钟主要是内部时钟和外部时钟另外需要配置触发方式分为软件触发、GNSS触发和外触发三种方式工作模式分为三种工作模式分别是16路、4路和1路工作模式同样信号可以选择AES3、Cosine和自定义信号。4.4.4幅度、相位、载波配置当配置好工作模式后需要对相应工作模式下需要配置的通道进行幅度、相位、载波的配置需要注意的是幅度、相位和载波频率都可以配置为浮点数据并且最小值都为0。其中幅度值默认为1对应的输出为10dbm如果想降低输出的幅度那么调大对的幅度补偿值。4.4.5AES通道选择当处于16路和1路工作模式时此时的输入只有一路从第一路中选取对应的AES输入而当选择4路工作模式时1—4路通道分别对应于不同的AES通道选择。4.4.6参数发送当配置好所有的工作状态后需要点击参数发送让设备进行工作需要注意信号使能项的勾选勾选该项意味着让对应通道开始工作而信号使能不勾选时意味着关闭对应的通道