CN104219007A - 集频合/调谐中放/功放和低通于一体的无线信道模件 - Google Patents

Abstract

本发明为一种集频合/调谐中放/功放和低通于一体的无线信道模件，包括有频合电路1，调谐中放电路2，功放电路3，低通电路4和监测电路5相结合构成一个整体；且频合电路含有鉴相器模块U1，本振电路模块U7，基准时钟模块U8，基准时钟接口J4及输入输出接口J1；调谐中放电路含有调谐中放模块U2及输入输出接口J1；功放电路含有功放模块U3，衰减模块U9及输入输出接口J1；低通电路含有低通模块U4及输入输出接口J1；监测电路含有监测模块U5，信息交互模块U6，天线接口J2及输入输出接口J1；其显著特点是实现了无线信道一体化，具有体积小、功能全、接口简单、互换性好、可靠性高等特点。

Description

集频合/调谐中放/功放和低通于一体的无线信道模件

技术领域

本发明涉及一种无线信道模件，特别是一种集频合/调谐中放/功放和低通于一体的无线信道模件。

背景技术

随着现有无线通信市场需求的日益增大，系列产品的多样性和配套性显得越来越重要，便携式通信设备存在不足，通信设备需要朝着小型化方向发展。

目前话音通信、数据通信的信道模件，通常由频合、调谐中放、功放和低通多个模件组成，划分的模件较多，相应电路板多，接口复杂，导致体积和耗流较大，制约着便携式通信设备的发展，并且影响互换性和可靠性，这是便携式通信设备面临的难题。

如何实现便于互换、性能稳定、使用可靠、功能完备、环境适应性好、适用于便携式通信设备的功耗低、体积小的无线信道模件成为亟待解决的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述已有技术的不足，而提供一种设计合理，结构简单，集频合/调谐中放/功放和低通于一体的无线信道模件。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种集频合/调谐中放/功放和低通于一体的无线信道模件，包括有频合电路1、调谐中放电路2、功放电路3、低通电路4和监测电路5相结合构成一个整体，其中：

所述频合电路1，又包括有J4基准时钟接口11，U1鉴相器模块12，U7本振电路模块13，U8基准时钟模块14以及输入输出接口J1；

用以产生无线信道频率变换所需的一本振信号、二本振信号，给出频合失锁指示信号，并对外提供基准时钟信号。

所述调谐中放电路2，又包括有U2调谐中放模块21以及输入输出接口J1；其中调谐中放模块U2提供接收通路、发射通路和自检通路，对收信号、发信号和自检信号进行调谐、放大、变频、滤波处理，并提供接收信号场强信息，在跳频发射换频期间，关闭发信号输出。

所述功放电路3，又包括有U3功放模块31，U9衰减模块32以及输入输出接口J1；其中U3功放模块31放大射频信号，放大量有大功率、小功率两档可选，使功率输出满足要求；衰减控制改变U9衰减模块32的衰减量，调整输出功率的波动范围，使输出功率更加平坦。 

所述低通电路4，又包括有U4低通模块41以及输入输出接口J1；在发射状态抑制U3功放模块31输出信号PA的谐波，滤波后的信号送至IN_OUT；在接收状态提供接收信号IN_OUT和RX_RF的直流通路。

所述监测电路5，又包括有J2天线接口51，U5监测模块52，U6信息交互模块53以及输入输出接口J1；其中U5监测模块52监测设备温度、发射状态天线端的功率及是否有开路、短路故障；U6信息交互模块53将监测到的信号进行AD转换即转换成监测码，用以交互状态信息，保障设备安全运行。

本发明的基本设计思想包括两个方面；电路设计、PCB设计。

电路设计又包括：频合电路、调谐中放电路、功放电路、低通电路和监测电路的设计。

1.       频合电路设计：采用带ΔΣ调制的小数分频PLL来实现频率合成。

U1鉴相器模块12选用LMX2485ESQ，由频合控制码的串行数据改变内部寄存器信息而产生相应的电平输出，并提供频合失锁指示信号，指示频合电路工作是否正常，有无失锁；U1鉴相器模块12的电平输出经U7本振电路模块13处理，产生频率变换所需的一本振信号和二本振信号；U8基准时钟模块14对外产生基准时钟信号；不论收状态、发状态，自检状态，频合电路始终保持工作，发送出一本振信号、二本振信号、频合失锁指示信号和基准时钟信号。

2.       调谐中放电路设计：收状态、发状态、自检状态都经此通路，由收

发控制、自检控制信号切换收状态、发状态和自检状态，不同的频率点，因有调谐码不同，可使电路调谐在工作频率点上，有用信号顺利通过，并抑制杂波，改善信号质量，调谐码存储在U2调谐中放模块21中，保障了模件的互换性；

接收状态：天线接收的射频信号经U2调谐中放模块21调谐、放大、混频、滤波处理，转换成收中频（平衡）信号，并可提取场强检测信息，方便使用者了解当前信号强度；

发射状态：来自输入输出接口J1的发中频信号经U2调谐中放模块21滤波、混频、放大、调谐处理，转换成与当前信道工作频率相同的射频信号TX_RF输出，作为U3功放模块31的输入，在跳频工作的换频期间，换频消隐控制信号切断TX_RF输出，抑制杂散发射；

自检状态：处理来自输入输出接口J1的自检信号，将此信号经过调谐、放大、混频、滤波电路，以此检查电路通路是否正常；

3.       功率放大电路设计：放大射频功率，满足功率输出要求；在发射状

态，U3功放模块31对输入信号TX_RF进行放大，由于功率等级控制信号的作用，使得输出功率PA有大功率和小功率两档可选；衰减控制信号改变U9衰减模块32的衰减量，不论在大功率或小功率发射状态，其输出功率对应一定的指标范围，当功率波动超出指标范围时，例：当监测到功率偏大，超出指标上限范围时，衰减控制码控制增加U9衰减模块32的衰减量，以此降低U3功放模块31的功率输出；当监测到功率偏小，低于指标下限范围时，衰减控制码控制减少U9衰减模块32的衰减量，以此增加U3功放模块31的功率输出；使输出功率在其指标的规定范围内波动，确保输出功率更加平坦，U9衰减模块32选用PE43702MLI。

4.       低通滤波电路设计：作为整件安装合理，在发射状态抑制U3功放模

块31输出信号PA的谐波，由分段控制将滤波器分为高频段和低频段两段进行滤波，滤波后的信号送至IN_OUT，使之满足整机发射谐波指标要求；在接收状态提供接收信号IN_OUT和RX_RF的直流通路。

5.       监测电路设计：监测电路监测设备状态，保障设备运行安全。U5监

测模块52监测设备的温度、天线端口的发射功率以及发射状态天线端口是否有开路、短路故障，提供监测的状态信息；U6将此信息进行AD转换，转换成监测码，用以交互状态信息；U6信息交互模块53选用AD7811YRU。

6.       PCB设计

本发明的显著特点是分层、分区、隔离、抗干扰、方便调试及维修。考虑信号频率、功率、各电源走线上的电流大小、散热等因素，周密、合理、巧妙进行PCB设计，本发明PCB印制板布局示意图见图2；

PCB采用8层印制板，元器件、部件布局合理，走线巧妙避开干扰，多处使用间距很小的测试缺口，正常工作时，这些缺口只需焊锡连接，而调试或查找问题时焊开缺口即可，即方便调试、维修，又不会影响可靠性，也无需增加成本；

在整体设计上本发明仅以单模件形式对外连接，只有4个接口——输入输出接口J1、天线接口J2、电源接线柱J3和基准时钟接口J4；结构简单、电磁干扰小，有良好的互换性和可靠性。

总之，本发明具有体积小、功能全、接口简单、互换性好、可靠性高等特点。

附图说明

图1 本发明整体电原理图；

图2 本发明PCB印制板布局示意图。

图中符号说明：

1是频合电路；

2是调谐中放电路；

3是功放电路；

4是低通电路；

5是监测电路；

11是J4基准时钟接口；

12是U1鉴相器模块；

13是U7本振电路模块；

14是U8基准时钟模块；

21是U2调谐中放模块；

31是U3功放模块；

32是U9衰减模块；

41是U4低通模块；

51是J2天线接口；

52是U5监测模块；

53是U6信息交互模块；

J1是输入输出接口；

J3是电源接线柱。

具体实施方式

请参阅图1和图2所示，为本发明具体实施例。

结合图1和图2可见：本发明包括有频合电路1、调谐中放电路2、功放电路3、低通电路4和监测电路5相结合构成一个整体，其中：

所述频合电路1，又包括有J4基准时钟接口11，U1鉴相器模块12，U7本振电路模块13，U8基准时钟模块14以及输入输出接口J1；且：

所述U1鉴相器模块12的第6脚至8脚频合控制码依次分别与输入输出接口J1的第38脚至40脚对应相连接，U1鉴相器模块12的第12脚频合失锁指示与输入输出接口J1的第44脚连接，U1鉴相器模块12的第1脚LO_1和第16脚LO_2依次分别与U7本振电路模块13的第3脚和第5脚对应相连接；

所述U7本振电路模块13的第1脚一本振信号和第16脚二本振信号依次分别与U2调谐中放模块21的第13脚和第14脚对应相连接，U7本振电路模块13的第7脚至9脚频合控制码依次分别与输入输出接口J1的第41脚至43脚对应相连接；

所述U8基准时钟电路14的第1脚与J4基准时钟接口11连接。

所述调谐中放电路2，又包括有U2调谐中放模块21以及输入输出接口J1；U2调谐中放模块21的第3脚至5脚收中频（平衡）信号依次分别与输入输出接口J1的第12脚至14脚对应相连接，U2调谐中放模块21的第11脚和第12脚换频消隐控制依次分别与输入输出接口J1的第49脚和第52脚对应相连接，U2调谐中放模块21的第6脚至9脚调谐码依次分别与输入输出接口J1的第26脚至29脚对应相连接，U2调谐中放模块21的第18脚发中频、第19脚场强检测、第16脚收、检切换和第21脚自检信号依次分别与输入输出接口J1的第11脚、第9脚、第25脚和第24脚对应相连接，U2调谐中放模块21的第1脚至2脚收发控制依次分别与输入输出接口J1的第21脚至22脚对应相连接，U2调谐中放模块21的第10脚TX_RF和第15脚RX_RF依次分别与U3功放模块31的第1脚和U4低通模块41的第8脚对应相连接。

所述功放电路3，又包括有U3功放模块31，U9衰减模块32以及输入输出接口J1；且：

所述U3功放模块31的第2脚PA1和第3脚PA2依次分别与U9衰减模块32的第5脚和第14脚对应相连接，U3功放模块31的第5脚功率等级控制和第7脚PA依次分别与输入输出接口J1的第45脚和U4低通模块41的第12脚对应相连接；

所述U9衰减模块32的第16脚至18脚衰减控制依次分别与输入输出接口J1的第53脚至55脚对应相连接。

所述低通电路4，又包括有U4低通模块41以及输入输出接口J1；U4低通模块41的第5脚收发控制与输入输出接口J1的第22脚相连接，U4低通模块41的第1脚和第3脚分段控制依次分别与输入输出接口J1的第16脚和第51脚对应相连接，U4低通模块41的第4脚IN_OUT与U5监测模块52的第6脚相连接。

所述监测电路5，又包括有J2天线接口51，U5监测模块52，U6信息交互模块53以及输入输出接口J1；且：

所述U5监测模块52的第1脚至3脚状态信号依次分别与U6信息交互模块53的第5脚至7脚对应相连接，U5监测模块52的第4脚ANT与J2天线接口51连接；

所述U6信息交互模块53的第12脚至15脚监测码依次分别与输入输出接口J1的第56脚至59脚对应相连接。

值得说明的是，本发明主要器件型号依次为：U1鉴相器模块12选用LMX2485ESQ芯片；U9衰减模块32选用PE43702MLI芯片；U6信息交互模块53选用AD7811YRU芯片；其余为工业级元器件和精加工的自制线圈和结构件。

以上实施例，仅为本发明的较佳实施例，用以说明本发明的技术特征和可实施性；同时以上的描述，对于熟知本技术领域的专业人士应可明了并加以实施，因此其他在未脱离本发明所揭示的前提下所完成的等效的改变或修饰，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种集频合/调谐中放/功放和低通于一体的无线信道模件，包括有

频合电路（1）、调谐中放电路（2）、功放电路（3）、低通电路（4）和监测电路（5）相结合构成一个整体；其特征是：

所述频合电路（1），又包括有J4基准时钟接口（11），U1鉴相器模块（12），U7本振电路模块（13），U8基准时钟模块（14）以及输入输出接口J1；用以产生一本振信号、二本振信号、频合失锁指示信号和基准时钟信号；一本振信号、二本振信号为无线信号进行频率变换需要；频合失锁指示信号指示频合是否工作正常，有无失锁发生；基准时钟信号对外提供基准时钟；不论电路处于收状态、发状态，自检状态，频合电路始终保持工作，发送出一本振信号、二本振信号、频合失锁指示信号和基准时钟信号；其中：

所述U1鉴相器模块（12）的第6脚至8脚频合控制码依次分别与输入输出接口J1的第38脚至40脚对应相连接，U1鉴相器模块（12）的第12脚频合失锁指示与输入输出接口J1的第44脚连接，U1鉴相器模块（12）的第1脚LO_1和第16脚LO_2依次分别与U7本振电路模块（13）的第3脚和第5脚对应相连接；

所述U7本振电路模块（13）的第1脚一本振信号和第16脚二本振信号依次分别与U2调谐中放模块（21）的第13脚和第14脚对应相连接，U7本振电路模块（13）的第7脚至9脚频合控制码依次分别与输入输出接口J1的第41脚至43脚对应相连接；

所述U8基准时钟电路（14）的第1脚与J4基准时钟接口（11）连接。

2.如权利要求1所述的集频合/调谐中放/功放和低通于一体的无线信道

模件，其特征是：

所述调谐中放电路（2），又包括有U2调谐中放模块（21）以及输入输出接口J1；用以处理信道通路的信号；收状态、发状态、自检状态都经此通路，由收发控制、自检控制信号切换收状态、发状态和自检状态，不同的频率点，因有调谐码不同，可使电路调谐在工作频率点上，有用信号顺利通过，并抑制杂波，改善信号质量，调谐码存储在U2调谐中放模块（21）中，保障了模件的互换性；

接收状态：天线接收的射频信号经U2调谐中放模块（21）调谐、放大、混频、滤波处理，转换成收中频（平衡）信号，并可提取场强检测信息，方便使用者了解当前信号强度；

发射状态：来自输入输出接口J1的发中频信号经U2调谐中放模块（21）滤波、混频、放大、调谐处理，转换成与当前信道工作频率相同的射频信号TX_RF输出，作为U3功放模块（31）的输入，在跳频工作的换频期间，换频消隐控制信号切断TX_RF输出，抑制杂散发射；

自检状态：处理来自输入输出接口J1的自检信号，将此信号经过调谐、放大、混频、滤波电路，以此检查电路通路是否正常；其中：

所述U2调谐中放模块（21）的第3脚至5脚收中频（平衡）信号依次分别与输入输出接口J1的第12脚至14脚对应相连接，U2调谐中放模块（21）的第11脚和第12脚换频消隐控制依次分别与输入输出接口J1的第49脚和第52脚对应相连接，U2调谐中放模块（21）的第6脚至9脚调谐码依次分别与输入输出接口J1的第26脚至29脚对应相连接，U2调谐中放模块（21）的第18脚发中频、第19脚场强检测、第16脚收、检切换和第21脚自检信号依次分别与输入输出接口J1的第11脚、第9脚、第25脚和第24脚对应相连接，U2调谐中放模块（21）的第1脚至2脚收发控制依次分别与输入输出接口J1的第21脚至22脚对应相连接，U2调谐中放模块（21）的第10脚TX_RF和第15脚RX_RF依次分别与U3功放模块（31）的第1脚和U4低通模块（41）的第8脚对应相连接。

3.如权利要求1所述的集频合/调谐中放/功放和低通于一体的无线信道

模件，其特征是：

所述功放电路（3），又包括有U3功放模块（31），U9衰减模块（32）以及输入输出接口J1；用以放大射频功率，满足功率输出要求；在发射状态，U3功放模块（31）对输入信号TX_RF进行放大，由于功率等级控制信号的作用，使得输出功率PA有大功率和小功率两档可选；衰减控制信号改变U9衰减模块（32）的衰减量，不论在大功率或小功率发射状态，其输出功率对应一定的指标范围，当功率波动超出指标一定范围时，例：当监测到功率偏大，超出指标范围上限时，衰减控制码控制增加U9衰减模块（32）的衰减量，以此降低U3功放模块（31）的功率输出；当监测到功率偏小，低于指标范围下限时，衰减控制码控制减少U9衰减模块(32)的衰减量，以此增加U3功放模块(31)的功率输出；使输出功率在其指标的规定范围内波动，确保输出功率更加平坦；其中：

所述U3功放模块（31）的第2脚PA1和第3脚PA2依次分别与U9衰减模块（32）的第5脚和第14脚对应相连接，U3功放模块（31）的第5脚功率等级控制和第7脚PA依次分别与输入输出接口J1的第45脚和U4低通模块（41）的第12脚对应相连接；

所述U9衰减模块（32）的第16脚至18脚衰减控制依次分别与输入输出接口J1的第53脚至55脚对应相连接。

4.如权利要求1所述的集频合/调谐中放/功放和低通于一体的无线信道

模件，其特征是：

所述低通电路（4），又包括有U4低通模块（41）以及输入输出接口J1；用以在发射状态抑制U3功放模块（31）输出信号PA的谐波，由分段控制将滤波器分为高频段和低频段两段进行滤波，滤波后的信号送至IN_OUT；在接收状态提供接收信号IN_OUT和RX_RF的直流通路；其中：

所述U4低通模块（41）的第5脚收发控制与输入输出接口J1的第22脚相连接，U4低通模块（41）的第1脚和第3脚分段控制依次分别与输入输出接口J1的第16脚和第51脚对应相连接，U4低通模块（41）的第4脚IN_OUT与U5监测模块（52）的第6脚相连接。

5.如权利要求1所述的集频合/调谐中放/功放和低通于一体的无线信道

模件，其特征是：

所述监测电路（5），又包括有J2天线接口（51），U5监测模块（52），U6信息交互模块（53）以及输入输出接口J1；用以监测天线发射功率状态——功率大小、天线开路、天线短路；并监测机内温度，提供监测的状态信息，将此信号进行AD转换，转换成监测码，用以交互状态信息，保障设备安全运行；其中：

所述U5监测模块（52）的第1脚至3脚状态信号依次分别与U6信息交互模块（53）的第5脚至7脚对应相连接，U5监测模块（52）的第4脚ANT与J2天线接口（51）连接；

所述U6信息交互模块（53）的第12脚至15脚监测码依次分别与输入输出接口J1的第56脚至59脚对应相连接。