随着“十三五”发展规划的提出,国内智能制造业发展取得显著成效,以智能仪器仪表为代表的关键技术装备取得积极进展。相较于国外的空口监测仪等相关产品,本课题研制的LTE-A空口监测分析仪减少了设备的体积及功耗,推动了国内仪表行业的发展。在LTE-A空口监测分析仪中,基带板卡负责基带数据的接收与存储、完成下行L1层数据的处理并将数据传送至层二处理板。本文旨在设计并实现一款能够应用于LTE-A空口监测分析仪中的基带板卡,研究内容主要包括以下方面:1.分析板卡需求并提出总体设计架构。结合LTE-A特性、LTE-A空口监测分析仪功能、基带板卡与上下级板卡的通信过程,分析基带板卡功能需求、技术指标需求及硬件需求;基于需求分析,提出基带板卡的总体设计架构。2.计算基带板卡存储及总线能力并进行模块设计,重点对MIMO检测模块进行FPGA实现。计算LTE-A处理能力及I/O引脚需求,确定FPGA芯片选型;计算LTE-A基带板卡满足的存储及总线能力;重点设计MIMO检测模块,提出通过全流水的方式将矩阵分解和三角阵求逆两个独立模块结合起来,节省了中间过程因控制和存储造成的资源消耗;利用XPE估计FPGA整体功耗,避免因FPGA功耗过大导致板卡损坏。3.结合信号完整性理论,对基带板卡进行PCB设计。设计基带板卡层叠结构并结合Polar Si9000软件计算各信号层线宽;考虑各器件物理位置以及高低频元器件分布等因素,设计基带板卡布局;结合信号完整性中的反射、串扰、SSN、EMC、PI等问题,设计板卡各层布线,并完成电源平面分割。基带板卡的各模块功能及稳定性测试表明,电源模块与晶振检测模块、PCIE通信模块、SD卡功能模块、DDR3存储模块以及MSATA读写模块均测试通过;在稳定性测试中,验证了在常温和55℃下基带板卡能够持续稳定工作。基带板卡的设计与实现,推动了LTE-A空口监测分析仪的研制进程。