本发明属于射频信号处理，尤其涉及一种基于rfsoc的c、x波段定标器多源接收系统射频功率方向图收集及存储系统。
背景技术：
1、在有源定标器系统中，接收机的射频前端对信号增益平坦度的要求极为严格，以确保信号的高质量接收和处理。特别是在c、x波段有源定标器多源接收系统中，由于信号的高频特性，接收信号的稳定度决定着定标精度，对接收链路的性能提出了更高的要求。然而，环境温度的变化会显著影响射频前端的增益特性，进而影响接收机的整体性能。因此，亟需一种能够实时动态调整射频前端增益平坦度的系统，以应对环境温度变化对接收性能的影响。此外，收集和存储射频信号功率方向图数据也是接收系统的一个重要功能。
2、rfsoc(radio frequency system on chip)通过其全集成的射频处理前端，大大降低了系统的复杂度和开发周期。rfsoc器件采用直接射频处理架构，将大部分信号处理工作从模拟域转移到数字域，极大地简化了系统设计。其内置的rf-adc和rf-dac具有超高的采样率，不仅大大简化了模拟滤波的要求，还可以在数字域内对adc的采样数据进行抽取和滤波，仅提取感兴趣的目标信号，从而更好地平衡噪声比(snr)的动态范围和信号带宽。此外，rfsoc提供了丰富的处理资源，包括数字信号处理(dsp)模块、通用处理器(gpp)以及可编程逻辑(fpga)，这些资源可用于实现复杂的射频信号处理功能，如数字下变频(ddc)、增益均衡和本地振荡器(lo)泄漏抑制等。
技术实现思路
1、本发明提供了一种基于rfsoc的多源接收系统。通过设计c、x波段射频前端链路的硬件实现，配合使用温度传感器补偿硬件电路因工作温度改变而造成的链路增益平坦度降低的情况，并利用多项式拟合算法辅助硬件链路实时动态调整射频前端链路的增益平坦度，实现射频前端链路高稳定性要求；此外，还通过外部触发信号对射频前端接收信号进行功率检测，并存储至rfsoc的ddr内存中，实现功率信号方向图数据的存储。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、一种基于rfsoc的多源接收系统，包括射频前端和rfsoc数字前端；
4、所述射频前端，包括c波段左极化射频前端接收通道、c波段右极化射频前端接收通道、x波段左极化射频前端接收通道、x波段右极化射频前端接收通道、第一温度传感器、第二温度传感器；
5、所述c波段左极化射频前端接收通道和c波段右极化射频前端接收通道，均包括依次连接的限幅器、第一耦合器、低噪声放大器、第一带通滤波器、数控衰减器、温补均衡器、第二耦合器；
6、其中，所述限幅器，用于限制高功率信号的干扰并将c波段模拟信号传输至第一耦合器；
7、所述第一耦合器，用于将c波段模拟信号直接输入至低噪声放大器；
8、所述低噪声放大器，用于对c波段模拟信号进行放大，并将放大后的c波段模拟信号传输至第一带通滤波器；
9、所述第一带通滤波器，用于对放大后的c波段模拟信号进行滤波处理，并将滤波后的c波段模拟信号传输至数控衰减器；
10、所述数控衰减器，用于接收rfsoc数字前端发送的增益控制信号，根据增益控制信号动态调控射频前端接收通道的增益，并将增益调控后的c波段模拟信号传输至温补均衡器；
11、所述温补均衡器，用于对增益调控后的c波段模拟信号进行温度补偿，将温度补偿后的信号传输至第二耦合器；
12、所述第二耦合器，用于将经过温度补偿后的c波段模拟信号输入至rfsoc数字前端中的rf-adc模块，以进行进一步的数字信号处理；
13、所述x波段左极化射频前端接收通道和x波段右极化射频前端接收通道，均包括依次连接的限幅器、第一耦合器、低噪声放大器、第一带通滤波、混频器、第二带通滤波器、数控衰减器、温补均衡器、第二耦合器，同时，还包括共用的频率合成器、第一功分器；
14、其中，所述频率合成器，用于接收rfsoc数字前端发送的频率合成控制信号，根据频率合成控制信号生成本振信号并发送至第一功分器；
15、所述第一功分器，将接收到的本振信号等功率分配并输入至左、右极化射频前端接收通道的混频器中；
16、所述限幅器，用于限制高功率信号的干扰并将x波段模拟信号传输至第一耦合器；
17、所述第一耦合器，用于将x波段模拟信号直接输入至低噪声放大器；
18、所述低噪声放大器，用于对x波段模拟信号进行放大，并将放大后的x波段模拟信号传输至第一带通滤波器；
19、所述第一带通滤波器，用于对放大后的x波段模拟信号进行滤波处理，并将滤波后的x波段模拟信号传输至混频器；
20、所述混频器，用于接收x波段模拟信号和本振信号，并基于本振信号将x波段模拟信号下变频至中频后输入至第二带通滤波器；
21、所述数控衰减器，用于接收rfsoc数字前端发送的增益控制信号，根据增益控制信号动态调控射频前端接收通道的增益，并将增益调控后的x波段模拟信号传输至温补均衡器；
22、所述温补均衡器，用于对增益调控后的x波段模拟信号进行温度补偿，将温度补偿后的信号传输至第二耦合器；
23、所述第二耦合器，用于将经过温度补偿后的x波段模拟信号输入至rfsoc数字前端中的rf-adc模块，以进行进一步的数字信号处理；
24、所述第一温度传感器和第二温度传感器，用于分别检测c波段射频前端接收通道和x波段射频前端接收通道的环境温度，得到第一温度值和第二温度值，并将第一温度值和第二温度值发送至rfsoc数字前端中的ps模块；
25、所述rfsoc数字前端，包括rf-adc模块、pl模块、ps模块、ddr4内存；
26、其中，所述rf-adc模块，用于接收射频前端发送的c波段模拟信号和x波段模拟信号，并进行数模转换；然后将c波段和x波段的数字信号数字下变频至中频，得到c波段和x波段的i、q两路数字信号；再降低c波段和x波段的i、q两路信号的速率，最后将降采样后的i、q两路信号输出至pl模块；
27、所述pl模块，对接收到的i、q两路信号进行cic多级数字滤波信号处理后再进行信号功率的计算，得到c波段和x波段的i、q两路信号的瞬时功率，并将计算结果传输到ddr 4内存进行存储；
28、所述ddr4内存，用于存储c波段和x波段的i、q两路信号的瞬时功率数据，以便后期读取。
29、所述ps模块，用于接收第一温度值和第二温度值，根据第一温度值和第二温度值生成相应的增益控制信号并发送至数控衰减器；同时，还用于生成本振信号的频率合成控制信号，并发送至射频前端的频率合成器。
30、优选地，在不同环境温度下，测量标准信号经过射频前端通道传输链路后的增益变化值；基于不同的环境温度及对应的增益变化值，采用多项式拟合算法获得温度-增益补偿曲线；在ps模块中，不同的温度值基于温度-增益补偿曲线得到对应的增益控制信号。
31、优选地，所述射频前端，还包括：x波段的标准源输入接口、开关、第二功分器、第一功率检测器、第二功率检测器，以及c波段的标准源输入接口、开关、第二功分器、第一功率检测器、第二功率检测器；
32、此时，所述ps模块，还用于生成开关控制信号，以在外部触发信号控制系统首次开启时，进行单频点校准；在进行单频点校准时，所述ps模块将接收到的单频点功率检测值与预设的单频点信号功率值进行差值计算，得到差值结果，然后基于差值结果与温度值计算得到增益控制信号并反馈至数控衰减器，调控射频前端接收通道的增益；
33、所述标准源输入接口，用于连接外部的标准源，并将标准源生成的单频点信号输入至第二功分器；
34、所述开关，用于根据ps模块的开关控制信号控制单频点信号输入的开启和关断；
35、所述第二功分器，用于将单频点信号等功率分配并传输至左、右极化射频前端通道的第一耦合器中；
36、所述第一耦合器，还用于将单频点信号输入到左、右极化射频前端通道的传输链路并最后传输至ps模块，以进行单频点校准的差值计算。
37、所述第二耦合器，还用于将经过左、右极化射频前端通道传输链路后的模拟信号分别传输至第一功率检测器和第二功率检测器；
38、所述第一功率检测器和第二功率检测器，用于分别检测左、右极化射频前端通道中经过传输链路后的单频点信号的功率，并将单频点功率检测值发送至ps模块。
39、优选地，所述ddr4内存位于ps模块一侧，所述pl模块通过axidma方式将瞬时功率数据传输到ddr4内存进行存储。
40、优选地，所述rf-adc模块，包括模数转换模块、数字下变频模块、抽取模块；其中，所述模数转换模块，用于接收射频前端发送的c波段模拟信号和x波段模拟信号，并进行数模转换；所述数字下变频模块，用于将c波段和x波段的数字信号下变频至中频，得到c波段和x波段的i、q两路数字信号；所述抽取模块，用于降低c波段和x波段的i、q两路信号的速率，最后将降采样后的i、q两路信号输出至pl模块。
41、优选地，射频前端中的第一温度传感器、第二温度传感器、第二耦合器、第一功率检测器、第二功率检测器、频率合成器、数控衰减器与rfsoc数字前端中的ps模块通过spi协议进行数据传输。
42、优选地，所述rfsoc数字前端通过以太网口连接上位机，用于瞬时功率的实时可视化和历史数据读取。
43、本发明的有益效果:
44、本发明提供了一种基于rfsoc(可重配置片上系统)的c、x波段定标器多源接收系统，用于射频功率信号方向图的收集及存储。该系统通过设计精密的c、x波段射频前端链路，实现对两个波段模拟信号的高效接收和处理；同时，为了解决射频链路在工作过程中因环境温度变化导致的增益平坦度下降问题，本发明在设置了温补均衡器的基础上还特别引入了温度传感器，基于多项式拟合算法得到温度-增益补偿曲线，使传输链路的增益能够随温度变化动态调整，提高了链路增益的稳定性和平稳性，满足高稳定性射频应用的严格要求。
45、在信号处理方面，本发明通过外部触发信号来启动对射频前端接收信号的功率检测以及单频点校准，保证接收信号功率计算结果的准确性。功率数据被存储在rfsoc集成的ddr存储器中，确保了数据的完整性和可追溯性。为了进一步提高系统的适用性和灵活性，本发明采用了基于以太网的数据传输方式，将存储的功率方向图数据高效传输至上位机。上位机不仅能够对功率方向图进行实时可视化，还可以根据需要进行进一步的数据分析和处理。这种架构设计不仅提高了系统的整体性能，还为后续扩展和升级提供了良好的技术基础。
46、整体而言，本发明所提供的一种基于rfsoc的多源接收系统，将射频信号的采集、处理、存储功能集成在单一芯片上，减少了不同组件之间的接口和信号传输损耗，简化了系统设计，降低了系统复杂性和成本；同时，实现了高效的温度补偿和增益平坦度调整，具备极高的稳定性和精确性，适用于高要求的射频测量和校准场景。它不仅解决了传统射频系统在温度波动下性能不稳定的问题，还通过智能化的数据处理和传输手段，为增益校准提供了一种高效、可靠的解决方案。
1.一种基于rfsoc的多源接收系统，其特征在于，包括射频前端和rfsoc数字前端；
2.如权利要求1所述的一种基于rfsoc的多源接收系统，其特征在于，在不同环境温度下，测量标准信号经过射频前端通道传输链路后的增益变化值；基于不同的环境温度及对应的增益变化值，采用多项式拟合算法获得温度-增益补偿曲线；在ps模块中，不同的温度值基于温度-增益补偿曲线得到对应的增益控制信号。
3.如权利要求1或2所述的一种基于rfsoc的多源接收系统，其特征在于，所述射频前端，还包括：x波段的标准源输入接口、开关、第二功分器、第一功率检测器、第二功率检测器，以及c波段的标准源输入接口、开关、第二功分器、第一功率检测器、第二功率检测器；
4.如权利要求3所述的一种基于rfsoc的多源接收系统，其特征在于，所述rf-adc模块，包括模数转换模块、数字下变频模块、抽取模块；其中，所述模数转换模块，用于接收射频前端发送的c波段模拟信号和x波段模拟信号，并进行数模转换；所述数字下变频模块，用于将c波段和x波段的数字信号下变频至中频，得到c波段和x波段的i、q两路数字信号；所述抽取模块，用于降低c波段和x波段的i、q两路信号的速率，最后将降采样后的i、q两路信号输出至pl模块。
5.如权利要求4所述的一种基于rfsoc的多源接收系统，其特征在于，射频前端中的第一温度传感器、第二温度传感器、第二耦合器、第一功率检测器、第二功率检测器、频率合成器、数控衰减器与rfsoc数字前端中的ps模块通过spi协议进行数据传输。
6.如权利要求5所述的一种基于rfsoc的多源接收系统，其特征在于，所述rfsoc数字前端通过以太网口连接上位机，用于瞬时功率的实时可视化呈现和历史数据读取。
