[发明专利]一种可灵活扩展的信号收发系统

说明书

本申请公开了一种可灵活扩展的信号收发系统，涉及信号收发技术领域。所述系统包括有信号处理主机和信号收发机，信号处理主机包括有主控处理模块和第一FPGA模块，第一FPGA模块通过多个基于MGT的接口IP单元一一对应地连接多个第一高速数据传输接口，信号收发机包括有信号收发功能前端模块和第二FPGA模块，第二FPGA模块通过至少两个基于MGT的接口IP单元一一对应地连接至少两个第二高速数据传输接口，信号收发机的数目有若干个并可通过接口连接关系搭建得到呈星型拓扑结构、菊花链拓扑结构、对接拓扑结构或它们的任意组合结构的信号收发系统，如此可使整个系统能够同时满足可扩展灵活、实时高速数传和实时计算处理等特性。

技术领域

本发明属于信号收发技术领域，具体涉及一种可灵活扩展的信号收发系统。

背景技术

随着模拟电路、数字电路和信号处理技术的快速发展，针对宽带射频信号测量、分析、处理和产生的需求正越来越多。在很多行业和应用中，都会涉及宽带射频信号采集、分析、处理和产生，比如无线通信、卫星通信、导航、电子对抗、智能驾驶和气象预测等，并且这些应用都需要经常在室外进行大量的试验或者测量，同时这些应用所需要采集、分析、处理或产生的信号数据量也都非常大，也有一些常见的共性行业需求需要解决。以瞬时带宽1GHz的宽带射频信号为例，其产生的数据量为5GB/s，超过目前市面上常见便携设备接口总线（如通用串行总线USB接口和雷电接口等）的传输能力。因此尤其对于便携式设备来说，在测量、分析、处理或产生多通道宽带射频信号等方面的挑战都非常大。

在实际应用中，通过多设备多通道接收的大量信号数据需要进行原始信号的实时汇集，以便完成诸如相关运算等时序要求严格的信号处理任务。另外，由于部分信号处理工作的计算流程复杂，有时在一个设备中无法完成，因此还需要将一个设备处理后的中间数据实时传输至另一个设备继续处理。由此用户既需要便携的信号收发设备，也需要通道数量、处理性能和实时数据传输的扩展能力，且因为使用量大，降低成本的需求也很强烈。因此，设计一款具有轻巧便携外形、通道扩展能力、数据高速传输能力和信号实时处理能力的信号收发系统，对此类应用有非常大的帮助。

目前在市场上，具有高性能、通道数可扩展和可实时信号处理等特性的信号收发系统主要是总线式的仪器系统，它们的主流总线架构是PXIE（Peripheral ComponentInterconnection extensions for Instrumentation Express，面向仪器系统的外围组件互连扩展的优化版）、AXIE（Advanced eXtensible Interface Express，一种总线协议的优化版）和VPX（由VME国际贸易协会组织VITA 于2007年在其VME总线基础上提出的新一代高速串行总线标准）等。

前述PXIE、AXIE和VPX这三类仪器总线架构均是基于PCIE(Peripheral ComponentInterconnect Express，其是一种高速串行计算机扩展总线标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔在2001年提出的，旨在替代旧的PCI，PCI-X和AGP总线标准）总线为基础扩展仪器功能而构建，均可安装多个功能模块。对于具有实时信号处理能力的多通道信号收发机而言，则是需要安装多个信号收发模块和相应的信号处理模块，并利用背板的PCIE交换芯片进行集中式数据交换，或是利用背板提供的且在模块之间的一对一专用数据链路进行相应的数据交换。

基于PCIE总线的仪器系统需要专门的系统机箱和系统控制器，其中，所述系统机箱提供总线背板、系统电源、系统散热和结构固定等作用；所述系统控制器提供系统总控、人机交互、信号处理、数据存储和外设连接等功能。这些系统机箱和控制器虽因为均基于PCIE总线和先进计算机技术，为系统提供了优秀的性能，但也由于均为专门定制设计，所以成本高昂，在系统功能模块数量不多的情况下，其成本常常会占到整个系统成本的一半以上。此外，基于PXIE、AXIE和VPX等这几类总线的仪器因为组成和结构较为复杂，所以体积和重量一般与传统商用服务器接近，一般重量在10kg以上，难以实现便携性。