CPCI在微波系统中的应用

1 CPCI介绍 1.1 定义

EWEB 电子装备模块总线EW Equipment Bus

CPCI 紧凑型外设组件接口Compact Peripheral Component Interconnect HP 度量单位，1HP=5.08mm 1.2 总线要点

a) 具备开放性、兼容性、成熟性和稳定的数字、视频、射频信号传输

能力；

b) 便于传输控制、地址和处理信息，可适应多种功能模块集成； c) 同类种功能模块应具备即插即用的互换性和稳定性； d) 现场可更换，并具有相对独立的单元结构； e) 具有自检和外部检测端口；

f) 在同一装备内应选择采用同一标准尺寸，确保电气连接的准确、可

靠和现场更换操作；

g) 所开发研制的模块应经装备主管部门组织的设计定型或技术鉴定。 1.3 一般要求

a) 基本尺寸为233.35×160×20.32（4HP）,允许宽度上有4HP、8HP两

种选择；

b) 相邻印制板插件上元器件之间高度极限距离应大于2.54mm，元器件

的引脚长度应修整到1.52mm，4HP厚度的模块上元器件高度极限12mm；

c) 数字和视频连接器等采用CPCI连接器，包括ADF-F-3-10-2-F-25,

eHM-F2, UPM-F2, PC1H47M400A等；

d) 插盒模块的射频连接器优先选用如下表1所示SBMA连接器。

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表1 SBMA连接器

型号 SBMA-JFD1G SBMA-JFD2G SBMA-JFB2G SBMA-JWHD SBMA-KFB3G SMA/SBMA-KFK SMA/SBMA-KFJ 物资代码 11050 43010 5020 11050 43020 2020 11050 43020 0020 11050 43004 0020 11050 43030 6020 11050 50100 6020 11050 50100 5020 备注 配合Φ0.38绝缘子 盒体内印制板搭接 配接2.2mm硬电缆 印制板焊接 配合电缆SFT-50-3-1焊接座 背板转接 可配合SMA/SBMA-KFK 1.4 处理模块 比较EWEB规定的五种模块接口样式（表2），建议使用基本数/模混合处理模块接口，功能如下图1。

图1 基本数/模混合处理模块接口功能

该模块中J3用于总线连接并供电；J3用于自定义差分交换链路接口；J5是自定义的后IO接口也可供电，而且该接口样式提供了九路射频端口，足够

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绝大多数情况下使用。相比之下其他的几种处理模块或者偏重于数字，或者射频接口太少。尤其是基本数/模混合处理模块中J1、J3、XJ5接口分别被射频端口隔开，有效避免了走线的密集，同时两边的接口J1和XJ5可以充分利用周边的空间布线而不影响中间组件的安装。

表2 五种类型模块接口的比较

类型 增强数/模混合处理模块 带宽增强数/模混合处理模块 纯模拟类 处理模块 数字交换 处理模块 基本数/模混合处理模块 接口定义 J1—CPCI；XJ3—CPCIe；XJ4—eHM；J3—支持后IO；5路射频口；XJ5—高速级联 XP1—Power；XJ2—CPCIe；XJ3—CPCIe；J3—支持后IO；5路射频口；XJ5—高速级联 备注 增强数字传输能力，并具有模拟信号输入输出能力 具有高速差分宽带增强数字传输能力，并具有模拟信号输入输出能力 4路射频口；XJ3—CPCIe；XJ4—eHM；J3— 具有增强数字传输能力，并主要用支持后IO；5路射频口；XJ5—高速级联 于模拟信号处理 XSP1—Power；XSJ2、XSJ3 、XSJ4 、XSJ 5、 具有高速差分宽带增强数字传输能XSJ 6、XSJ7 、XSJ8 、XSJ9 —CPCIe 力，并主要用于数字信号处理 J1—CPCI；4路射频口；J3—支持后IO；5 具有符合规范的数字传输能力，并路射频口；XJ5—支持后IO 具有模拟信号输入输出能力 有一些机箱模块由单片机控制，与主控计算机通过串口连接或者直接由DSP控制，可以不使用总线，而是自定义IO，使用基本数/模混合处理模块接口能很方便的在总线和自定义IO之间转换而无需额外设计。

更重要的是该模块有两种结构形式，如图2和图3所示。形式1中印制板背面间距有限，仅能表贴较薄的芯片，但是上部空间超过15mm，大多数单面的组件都能放置，如果使用8HP的模块，安装空间更是可达35mm，目前已有的元器件中只有YIG滤波器超高，但是仍有超薄型的YIG滤波器可定制。形式2中背部空间较多，上部空间相对较少，该形式4HP的模块对微波系统作用有限，但是可以广泛应用8HP的模块，这种形式最重要的地方是可以安装全封闭的屏蔽外壳（类似图7）。假设金属外壳厚2mm，则底部距印制板正面4.61mm，上盖距印制板正面约33mm，可放已有大多数组件，甚至于可以将屏蔽盖作为底板安装微波组件，这类似于以往常用的插盒，既方便装配，又能散热，更有利的散热方式是屏蔽外壳侧面配打小圆孔或条纹孔形成风道。

图2和图3所示射频连接器均为SBMA-JWHD，实际可以使用带弯角件的接头SMA/SBMA-KFK或者替代，便于组件连接。

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图2 基本数/模混合处理模块形式I

图3 基本数/模混合处理模块形式II

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1.5 面板指示与检测接口

图4是总线标准提供的面板示意图。

指示灯可固化在印制板上，建议只用一个+5V指示。射频测试最好也只留一个，用作监测或者调试用，太多既不美观又占空间，连接器型号建议使用SMA-KFK2，相同类型中其长度最短小。

矩形插座可用来测试总线输出，同一系统中显然应该使用同规格的插座，但一般情况下建议使用DA15，其中7位用来连接不同的加电端，调试时供电，插入机箱工作时则监测电压变化；另8位用来连接控制信号，其中DDS、ATT等组件的控制位多，关联性强，出错容易鉴别，又常常用矩形插座输入，调试方便，不需要再连接到面板上，而开关、调制等端口常需检测，又是焊接，可接至面板上，方便调试和监测，对此预留8位控制端应该足够。

图4 面板指示、检测区域划分示意图

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