本實(shí)用新型屬于測(cè)控通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置。

背景技術(shù)：

測(cè)控通信系統(tǒng)是無人機(jī)完成任務(wù)必不可少的部分，將機(jī)載的圖像信息、載荷狀態(tài)信息、飛機(jī)狀態(tài)信息傳回地面，將地面的載荷控制指令、飛行控制指令、飛行航點(diǎn)等信息傳給機(jī)載設(shè)備。

目前的數(shù)據(jù)鏈產(chǎn)品，采用上變頻的方式設(shè)計(jì)發(fā)射鏈路，成本較高，電路復(fù)雜，并且每款產(chǎn)品只針對(duì)固定的應(yīng)用，可擴(kuò)展性不強(qiáng)?，F(xiàn)有的無人機(jī)測(cè)控通信系統(tǒng)由分立設(shè)備組成，每種設(shè)備只能傳輸一種數(shù)據(jù)，如機(jī)載飛控的狀態(tài)信息和控制指令、機(jī)載載荷的狀態(tài)信息和控制指令，機(jī)載載荷的遙感數(shù)據(jù)等，需要的安裝空間較大，且只針對(duì)特定的飛控和載荷，更換飛控或載荷時(shí)，需要同時(shí)更換測(cè)控通信系統(tǒng)，在不同的應(yīng)用中，所能實(shí)現(xiàn)的功能是固定的，無法根據(jù)實(shí)際使用到的功能進(jìn)行裁剪或擴(kuò)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置，以解決上述問題的不足之處，實(shí)現(xiàn)模塊化、體積小、功能可靈活替換、擴(kuò)展性高的功能。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置，包括數(shù)據(jù)處理單元和微波前端模塊，所述數(shù)據(jù)處理單元包括電源板、圖像板和基帶板，所述基帶板分別通過對(duì)插連接器與電源板、圖像板堆疊連接，所述數(shù)據(jù)處理單元和微波前端模塊堆疊連接。

進(jìn)一步的，所述基帶板包括基帶處理模塊、射頻發(fā)射模塊、射頻接收模塊和接口模塊，所述基帶處理模塊與圖像板連接，并分別通過射頻發(fā)射模塊、射頻接收模塊連接微波前端模塊，所述接口模塊通過電阻陣列與基帶處理模塊連接。

進(jìn)一步的，所述微波前端模塊包括功率放大器、低噪聲放大器和雙工器，所述功率放大器和低噪聲放大器分別與雙工器連接，所述功率放大器與射頻發(fā)射模塊連接，所述低噪聲放大器與射頻接收模塊連接。

進(jìn)一步的，所述電源板包括依次連接的電源芯片、DCDC電源芯片和LDO電源芯片。

進(jìn)一步的，所述圖像板為視頻壓縮芯片，且所述圖像板上設(shè)有接口芯片。

進(jìn)一步的，所述基帶板和圖像板之間采用三條線的串行接口。

進(jìn)一步的，所述基帶處理模塊的主控芯片采用FPGA，所述射頻發(fā)射模塊采用直接調(diào)制芯片，所述射頻接收模塊采用SIP射頻接收模塊。

進(jìn)一步的，所述接口模塊包括RS232接口芯片和RS422接口芯片。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理單元和微波前端模塊堆疊連接方式為水平堆疊、垂直堆疊中的一種。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)本實(shí)用新型所述的微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置采用了直接變頻技術(shù)、SIP技術(shù)，并使用具有盲埋孔和盤中孔的高密度印制板，使用較小的電路板實(shí)現(xiàn)通信、圖像處理和射頻放大等功能，整體呈微小型連接架構(gòu)，體積小、質(zhì)量輕、功耗低、模塊化、功能可靈活替換，且改變了機(jī)載設(shè)備格局，特別適合載荷空間和載重能力有限的小型無人機(jī)使用。

(2)本實(shí)用新型所述的微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置通過功能劃分模塊，將設(shè)備分為多個(gè)電路板，電路板間采用堆疊結(jié)構(gòu)和串行板間接口，減小設(shè)備整機(jī)尺寸，需要的安裝空間減小一半。并且各功能模塊間也可以采用各種堆疊結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低安裝所需空間。

(3)本實(shí)用新型所述的微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置使用可切換的數(shù)據(jù)接口與圖像接口，當(dāng)使用不同的飛控和載荷時(shí)，只需要更換接口部分電路以及相關(guān)處理軟件即可，解決通信系統(tǒng)只針對(duì)特定的飛控和載荷，而如果要兼容多種接口，則設(shè)備尺寸較大的問題。

(4)本實(shí)用新型所述的微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)載和地面設(shè)備互換使用，應(yīng)用形式靈活。

附圖說明

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的數(shù)據(jù)處理單元堆疊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的接口芯片的切換電路示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置水平堆疊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置垂直堆疊結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-基帶板；2-電源板；3-圖像板；4-對(duì)插連接器。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

如圖1至圖5所示，一種微小型模塊化機(jī)載測(cè)控通信裝置，包括數(shù)據(jù)處理單元和微波前端模塊，所述數(shù)據(jù)處理單元包括電源板、圖像板和基帶板，所述基帶板分別通過對(duì)插連接器與電源板、圖像板堆疊連接，形成兩層堆疊結(jié)構(gòu)，所述數(shù)據(jù)處理單元和微波前端模塊堆疊連接。

所述基帶板包括基帶處理模塊、射頻發(fā)射模塊、射頻接收模塊和接口模塊，所述基帶處理模塊與圖像板連接，并分別通過射頻發(fā)射模塊、射頻接收模塊連接微波前端模塊，所述接口模塊通過電阻陣列與基帶處理模塊連接。

為負(fù)責(zé)將發(fā)射和接收的射頻信號(hào)放大，提高通信距離，所述微波前端模塊包括功率放大器、低噪聲放大器和雙工器，所述功率放大器和低噪聲放大器分別與雙工器連接，所述功率放大器與射頻發(fā)射模塊連接，所述低噪聲放大器與射頻接收模塊連接。

所述電源板包括依次連接的電源芯片、DCDC電源芯片和LDO電源芯片，采用高集成度電源芯片接收外部提供的+12V電源，經(jīng)DCDC電源芯片轉(zhuǎn)換為+5V，再經(jīng)過LDO電源芯片轉(zhuǎn)換為各模塊電壓，包括3.3V、1.8V、1.35V等，將無人機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)或電池所提供的波動(dòng)較大的電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定、純凈的電源，負(fù)責(zé)為整個(gè)系統(tǒng)供電，保證系統(tǒng)的電源穩(wěn)定性和電磁兼容性。

所述圖像板為視頻壓縮芯片，負(fù)責(zé)將無人機(jī)載荷采集的原始圖像信號(hào)壓縮為H.264碼流，此為信源編碼過程，采用專用視頻壓縮芯片，該芯片內(nèi)置圖像壓縮加速硬核，與傳統(tǒng)的通用高速處理器配合軟件圖像壓縮算法的方案相比，電路體積小，重量輕，功耗低，性能穩(wěn)定；圖像板具備多個(gè)版本，版本之間圖像接口不同，可以通過更換不同版本的圖像板，以最快的速度、最小的代價(jià)滿足實(shí)際應(yīng)用需求，適應(yīng)不同視頻接口和分辨率；傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈設(shè)備中，機(jī)載和地面設(shè)備的功能、尺寸、重量、功耗等特性有很大差異，不能互換，本實(shí)施例采用了模塊化設(shè)計(jì)，機(jī)載和地面的基帶板硬件完全相同，針對(duì)機(jī)載和地面設(shè)備最大的功能差異，即圖像處理，可以通過簡(jiǎn)單的調(diào)整切換為機(jī)載模式和地面模式，所選用的圖像板同時(shí)具備視頻壓縮和解壓縮的能力，能夠滿足機(jī)載和地面的使用功能需求，并且在圖像板上同時(shí)預(yù)留了視頻采集和顯示的接口芯片，同時(shí)連接到對(duì)外接口，通過簡(jiǎn)單的電阻調(diào)整即可在采集和顯示功能之間切換，配合軟件版本修改，以及更換微波前端模塊，即可配置為機(jī)載或地面工作模式，另外，所選用的基帶、射頻器件皆具備寬頻特性，能兼容機(jī)載和地面的發(fā)射和接收頻率。

所述基帶板負(fù)責(zé)將飛控、載荷的遙測(cè)信號(hào)和圖像板處理好的圖像信號(hào)復(fù)接、組幀，轉(zhuǎn)換成射頻信號(hào)發(fā)送給微波前端模塊；并將經(jīng)過微波前端放大的，地面發(fā)來的遙控射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)，并解析出其中的遙控指令，分別輸出給飛控和載荷設(shè)備。

所述基帶板和圖像板之間采用三條線的串行接口，具備不同圖像接口的圖像板使用相同的串行接口，使得各版本圖像板都能與基帶板兼容，實(shí)現(xiàn)圖像板接口的自由更換；利用改進(jìn)后的串行接口實(shí)現(xiàn)突發(fā)的32Mbps速率的通信。傳統(tǒng)的串行接口(SPI接口)無法滿足基帶板和圖像板的通信，因?yàn)閮蓧K板的處理器獨(dú)立工作，分別負(fù)責(zé)通信和圖像壓縮，由于基帶板和圖像板之間的通信機(jī)制不同，基帶板為并行處理機(jī)制，接口可以勻速傳輸數(shù)據(jù)，圖像板為串行處理機(jī)制，處理數(shù)據(jù)的方式為突發(fā)方式，因此在傳統(tǒng)的SPI基礎(chǔ)上，添加控制信號(hào)，互相通知數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束，確保數(shù)據(jù)傳輸成功。

所述基帶處理模塊的主控芯片采用FPGA，負(fù)責(zé)信號(hào)組幀、信道編碼，形成基帶信號(hào)，此數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過電平調(diào)整和基帶濾波，形成符合射頻發(fā)射模塊要求的模擬基帶信號(hào)。

所述射頻發(fā)射模塊采用直接調(diào)制芯片，本實(shí)施例中用到的直接調(diào)制芯片型號(hào)為ADL5375，將基帶信號(hào)直接調(diào)制到射頻信號(hào)，代替了傳統(tǒng)技術(shù)中二次變頻的方式，精簡(jiǎn)掉變頻芯片及外圍電路，減小了發(fā)射模塊電路的體積；在該芯片的作用下，基帶信號(hào)直接調(diào)制到本振信號(hào)上，完成BPSK調(diào)制。

所述射頻接收模塊采用Linear公司的SIP(system in package)射頻接收模塊，將下變頻、放大、濾波、AD采樣等實(shí)現(xiàn)多種功能的芯片集成在一個(gè)封裝中，減小了射頻接收模塊電路的體積。

所述接口模塊包括RS232接口芯片和RS422接口芯片，在PCB上預(yù)留這兩種接口芯片，在基帶處理模塊、接口模塊和對(duì)外接口之間設(shè)計(jì)可切換的電阻陣列，通過更改電阻，可以改變?cè)O(shè)備的對(duì)外接口形式；基帶處理模塊具備多個(gè)串行數(shù)據(jù)接口，可以與RS232和RS422接口芯片同時(shí)連接，而為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的微小型設(shè)計(jì)，外部數(shù)據(jù)接口選用了引腳盡量少的連接器，因此，在信號(hào)不沖突的前提下，兩種接口共用了連接器的一部分引腳，通過切換電阻陣列實(shí)現(xiàn)兩種接口的切換，如圖3所示，此時(shí)為選擇RS232接口時(shí)的配置方式?；鶐幚砟K與外部的RS232接口芯片、RS422接口芯片同時(shí)連接，但是因?yàn)閷?duì)外接口中RS232和RS422占用共同的引腳，兩接口不能同時(shí)工作，在主處理器的軟件上也需要對(duì)這兩種接口進(jìn)行切換，程序開始后，檢查預(yù)置的接口類型，根據(jù)預(yù)置的接口類型啟用RS232或RS422的程序，如果當(dāng)前軟件配置的接口類型與實(shí)際使用的接口類型不符，可由地面設(shè)備發(fā)出指令，更改軟件接口類型。

如圖4和圖5所示，所述數(shù)據(jù)處理單元和微波前端模塊堆疊連接方式為水平堆疊、垂直堆疊中的一種，其中，水平堆疊是將數(shù)據(jù)處理單元和微波前端模塊的底部共同安裝在無人機(jī)上，此方式將節(jié)省垂直方向的高度；垂直堆疊是將微波前端模塊的底部安裝在無人機(jī)上，數(shù)據(jù)處理單元安裝在微波前端模塊頂部。這兩種堆疊方式都需要通過內(nèi)部接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理單元和微波前端的信號(hào)交互。

本實(shí)施例的工作過程如下：

裝置上電后，電源板為裝置的各模塊提供合適的電壓，圖像板從圖像接口接收載荷的圖像信號(hào)，進(jìn)行圖像壓縮，通過改進(jìn)的SPI接口發(fā)送給基帶板，基帶板從改進(jìn)的SPI接口接收壓縮后的圖像信號(hào)，從串口接收載荷發(fā)來的遙測(cè)信號(hào)，將這兩種信號(hào)復(fù)接后進(jìn)行信道編碼和調(diào)制，通過功率放大器放大，雙工器濾波，最后通過無線信號(hào)發(fā)射。

地面設(shè)備接收到機(jī)載設(shè)備發(fā)來的無線信號(hào)后，進(jìn)行解調(diào)、信道接碼、解復(fù)接，分離出的遙測(cè)信號(hào)發(fā)送給地面計(jì)算機(jī)，對(duì)分離出的壓縮后的圖像信號(hào)進(jìn)行解壓縮，并顯示。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。