CN104702307A - 一种微型化收发信机组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型化收发信机组件，包括：AGC接收模组和ALC发射模组；AGC接收模组包括第一平衡放大器、第一微带滤波器、第一电调衰减器、第二平衡放大器、第一耦合器和第一直流处理电路；ALC发射模组包括第二电调衰减器、第三平衡放大器、第二微带滤波器、第四平衡放大器、第二耦合器和第二直流处理电路；第一平衡放大器、第二平衡放大器、第三平衡放大器、第四平衡放大器、第一微带滤波器、第二微带滤波器、第一电调衰减器、第二电调衰减器、第一耦合器和第二耦合器通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。该微型化收发信机组件以分布参数的形式集成到电路上，减少使用外围器件，使整个收发组件集成度更高，大大缩小收发信机的体积。

Description

一种微型化收发信机组件

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体地，涉及一种微型化收发信机组件。

背景技术

接收机在接收信号时，其输入端信号电平可能在很大范围内变化，而接收机的输出功率是随外来信号的大小而变化的，因此接收机的输出端会出现强弱非常悬殊的信号功率。若需要在如此宽的范围内保持接收设备线性放大，信号不饱和失真，则需要控制接收机的增益，使输出信号保持适当的电平，以保证接收机正常工作。而通过AGC(Automatic Gain Control，自动增益控制)电路可以使放大电路的增益自动地随信号强度而调整。AGC电路利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。当弱信号输入时，线性放大电路工作，保证输出信号的强度；当输入信号达到一定强度时，启动压缩放大电路，使输出幅度降低。也就是说，AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度。

ALC(Automatic Level Control，自动电平控制)电路，是针对由于器件本身变化，环境引起工作点变化等,在电路中加入的稳定电平的电路。在一定范围内，ALC电路自动纠正偏移的电平回到要求的数值。例如功率ALC电路，要求输出一定功率，由于器件由冷变热导致放大倍数变化，功率偏离要求，ALC电路自动感知这个变化,调整回路的参数，使得功率维持正常数值。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有收发信机组件均采用厚膜工艺来实现，电路设计复杂，成本高，且增益低、噪声大，不适用于小型化、微型化的微波射频电路。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中收发信机体积大，不适用于微型化微波射频电路的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种微型化收发信机组件。

本发明实施例提供的一种微型化收发信机组件，包括：AGC接收模组和ALC发射模组；AGC接收模组包括第一平衡放大器、第一微带滤波器、第一电调衰减器、第二平衡放大器、第一耦合器和第一直流处理电路；第一平衡放大器的输入端为AGC接收模组的输入端，输出端通过第一微带滤波器与第一电调衰减器的输入端相连；第一电调衰减器的输出端通过第二平衡放大器与第一耦合器的输入端相连；第一耦合器的耦合输出端通过第一直流处理电路与第一电调衰减器的控制端相连；第一耦合器的主输出端为AGC接收模组的输出端；

ALC发射模组包括第二电调衰减器、第三平衡放大器、第二微带滤波器、第四平衡放大器、第二耦合器和第二直流处理电路；第二电调衰减器的输入端为ALC发射模组的输入端，第二电调衰减器的输出端与第三平衡放大器的输入端相连；第三平衡放大器的输出端通过第二微带滤波器与第四平衡放大器的输入端相连，第四平衡放大器的输出端与第二耦合器的输入端相连；第二耦合器的耦合输出端通过第二直流处理电路与第二电调衰减器的控制端相连，第二耦合电路的主输出端为ALC发射模组的输出端；

第一平衡放大器、第二平衡放大器、第三平衡放大器、第四平衡放大器、第一微带滤波器、第二微带滤波器、第一电调衰减器、第二电调衰减器、第一耦合器和第二耦合器通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。

在上述技术方案中，第一电调衰减器和第二电调衰减器均为匹配型PIN二极管电调衰减器；电调衰减器包括：传输线以及传输线引出的偏置线、N个PIN二极管和两个串联电阻；在传输线上间隔四分之一波长的N个节点处分别同向连接一个PIN二极管的正极，且PIN二极管的负极接地；其中，两侧的两个PIN二极管分别串联一个串联电阻后接地；其中，2≤N≤6。

在上述技术方案中，第一微带滤波器和第二微带滤波器均为交指型宽带滤波器或微带椭圆函数滤波器。

在上述技术方案中，第一平衡放大器、第二平衡放大器、第三平衡放大器、第四平衡放大器为结构相同的平衡放大器，包括：第一3dB正交电桥、第二3dB正交电桥、IC放大器件、第一电阻和第二电阻；第一3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与IC放大器件的两个输入端相连；第二3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与IC放大器件的两个输出端相连；第一3dB正交电桥的隔离端通过第一电阻后接地，第二3dB正交电桥的隔离端通过第二电阻后接地；第一3dB正交电桥的输入端为平衡放大器的输入端，第二3dB正交电桥的输出端为平衡放大器的输出端。

在上述技术方案中，第一3dB正交电桥和第二3dB正交电桥均为S型弯曲的兰格电桥。

在上述技术方案中，IC放大器件的外围电路和第一3dB正交电桥、第二3dB正交电桥通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。

在上述技术方案中，IC放大器件楔焊固定在陶瓷基片上。

在上述技术方案中，陶瓷基片的介电常数大于3.5。

在上述技术方案中，陶瓷基片为介电常数9.9、厚度0.5mm的三氧化二铝陶瓷基片。

本发明实施例提供的一种微型化收发信机组件，AGC接收模组具有低噪声、高线性、高增益等优点；ALC发射模组具有输出功率高、高线性、高增益等优点；且微带滤波器起选频作用，可抑制杂散频率的干扰；采用电调衰减器有利于保护IC器件,避免大信号对器件的冲击；平衡放大电路易于与其他部件级联。微型化收发信机组件中的模组电路采用超微细微带薄膜工艺制作到陶瓷基片上，将IC放大器件楔焊固定在陶瓷基片上，电路一致性好，电路精度能达到微米级，器件能以分布参数的形式集成到电路上，尽量减少使用外围器件，使整个收发组件更加集中，集成度高，大大缩小收发信机的体积，适合作为微型化无线通信前端电路元件。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中微型化收发信机组件的结构图；

图2为本发明实施例中匹配型PIN二极管电调衰减器的电路图；

图3为本发明实施例中交指型宽带滤波器的电路原理图；

图4为本发明实施例中平衡放大器的结构图；

图5为实施例一中微型化收发信机组件的整体结构版图；

图6为实施例一中平衡放大器的结构版图；

图7为实施例一中S型弯曲的兰格电桥；

图8为实施例一中第一微带滤波器的结构版图；

图9为实施例一中第一电调衰减器的结构版图；

图10为实施例一中第一耦合器的结构版图；

图11为实施例一中第一直流处理电路的结构版图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

根据本发明实施例，提供了一种微型化收发信机组件，图1为该微型化收发信机组件的结构图，其具体包括：AGC接收模组10和ALC发射模组20。

其中，AGC接收模组10包括第一平衡放大器BP1、第一微带滤波器LPF1、第一电调衰减器EAT1、第二平衡放大器BP2、第一耦合器CP1和第一直流处理电路101。

具体的，第一平衡放大器BP1的输入端为AGC接收模组10的输入端，用于接收外部发送的射频信号；输出端通过第一微带滤波器LPF1与第一电调衰减器EAT1的输入端相连；第一电调衰减器EAT1的输出端通过第二平衡放大器BP2与第一耦合器CP1的输入端相连；第一耦合器CP1的耦合输出端通过第一直流处理电路101与第一电调衰减器EAT1的控制端相连；第一耦合器CP1的主输出端为AGC接收模组10的输出端，用于输出处理后的射频信号。

ALC发射模组20包括第二电调衰减器EAT2、第三平衡放大器BP3、第二微带滤波器LPF2、第四平衡放大器BP4、第二耦合器CP2和第二直流处理电路201。

第二电调衰减器EAT2的输入端为ALC发射模组20的输入端，用于接收外部发送的射频信号；第二电调衰减器EAT2的输出端与第三平衡放大器BP3的输入端相连；第三平衡放大器BP3的输出端通过第二微带滤波器LPF2与第四平衡放大器BP4的输入端相连，第四平衡放大器BP4的输出端与第二耦合器CP2的输入端相连；第二耦合器CP2的耦合输出端通过第二直流处理电路201与第二电调衰减器EAT2的控制端相连，第二耦合电路的主输出端为ALC发射模组20的输出端，用于输出处理后的射频信号。

其中，第一平衡放大器BP1、第二平衡放大器BP2、第三平衡放大器BP3、第四平衡放大器BP4、第一微带滤波器LPF1、第二微带滤波器LPF2、第一电调衰减器EAT1、第二电调衰减器EAT2、第一耦合器CP1和第二耦合器CP2通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。

本发明实施例中，耦合器的主输出端为用于输出主路信号的端子，耦合输出端为用于输出耦合信号的端子。

优选的，第一电调衰减器EAT1和第二电调衰减器EAT2结构相同，均为匹配型PIN二极管电调衰减器；电调衰减器包括：传输线以及传输线引出的偏置线、N个PIN二极管和两个串联电阻；在传输线上间隔四分之一波长的N个节点处分别同向连接一个PIN二极管的正极，且PIN二极管的负极接地；其中，两侧的两个PIN二极管分别串联一个串联电阻后接地；其中，2≤N≤6。

本发明实施例中的图2以N＝3为例，电调衰减器包括3个PIN二极管D1、D2、D3，3个PIN二极管分别于三个节点J1、J2、J3处与传输线MS相连，且位于两侧的两个PIN二极管D1和D3与串联电阻R1和R2串联。其中，图2中的端点A为电调衰减器的输入端，端点B为输出端，端点C为控制端。采用由3个二极管组成的匹配型PIN二极管电调衰减器，只需要采用小电压、小电流就能对该电调衰减器进行控制，且衰减量可以达到18dB，可以实现数字控制需要，进而可以保证系统稳定。

优选的，第一微带滤波器LPF1和第二微带滤波器LPF2均为交指型宽带滤波器或微带椭圆函数滤波器；其中，交指型宽带滤波器的相对带宽更宽。本发明实施例中，交指型宽带滤波器的电路原理图参见图3所示，交指型宽带滤波器由λ/4的平行耦合线组成，并且终端开路/短路互相交替，该交指型宽带滤波器有很好的几何对称性，这种对称性有很好的相位和时延特性。此外，该微带带通滤波器具有很好的选择性，产品具有良好的输入输出驻波比，电路易于与前后级电路级联，采用超微细微带电路，电路一致性好，结构紧凑，体积小，使微波低波段超微型微带滤波器具有高选择性和高集成度。

优选的，第一平衡放大器BP1、第二平衡放大器BP2、第三平衡放大器BP3、第四平衡放大器BP4为结构相同的平衡放大器，如图4所示，该平衡放大器具体包括：第一3dB正交电桥B1、第二3dB正交电桥B2、IC放大器件PA、第一电阻R1和第二电阻R2。

具体的，第一3dB正交电桥B1的耦合端OH和直通端ZT分别与IC放大器件PA的两个输入端S1和S2相连；第二3dB正交电桥B2的耦合端OH和直通端ZT分别与IC放大器件PA的两个输出端C1和C2相连；第一3dB正交电桥B1的隔离端ISO通过第一电阻R1后接地，第二3dB正交电桥B2的隔离端ISO通过第二电阻R2后接地；第一3dB正交电桥B1的输入端in为平衡放大器的输入端，第二3dB正交电桥B2的输出端out为平衡放大器的输出端。

其中，IC放大器件PA的外围电路和第一3dB正交电桥、第二3dB正交电桥通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上，IC放大器件PA楔焊固定在该陶瓷基片上，且该陶瓷基片的介电常数大于3.5。

本发明实施例提供的一种微型化收发信机组件，AGC接收模组具有低噪声、高线性、高增益等优点；ALC发射模组具有输出功率高、高线性、高增益等优点；且微带滤波器起选频作用，可抑制杂散频率的干扰；采用电调衰减器有利于保护IC器件,避免大信号对器件的冲击；平衡放大电路易于与其他部件级联。微型化收发信机组件中的模组电路采用超微细微带薄膜工艺制作到陶瓷基片上，将IC放大器件楔焊固定在陶瓷基片上，电路一致性好，集成度高，体积小，适合作为微型化无线通信前端电路元件。

下面通过一个详细的实施例介绍该微型化收发信机组件的结构。

实施例一

在实施例一中，采用超微细微带薄膜工艺将微型化收发信机组件制作于陶瓷基片上，该陶瓷基片具体选用介电常数9.9、厚度0.5mm的三氧化二铝陶瓷基片。该微型化收发信机组件的整体结构版图参见图5所示，其中带孔的板为接地板，具体参见图5所示。下面对各个部分进行详细介绍。

在实施例一中，平衡放大器的结构图参见图6所示，实施例一提供的微型化收发信机组件共四个平衡放大器，在图5中仅标注出第一平衡放大器CP1。

其中，在实施例一中，平衡放大器中的第一3dB正交电桥和第二3dB正交电桥均为S型弯曲的兰格电桥,频率越高，桥路的体积越小。该兰格电桥的结构图具体参见图7所示。通过对兰格电桥进行S型弯曲处理，有利于缩小整个电路的体积，弯曲处理后的兰格电桥的尺寸可以缩小一半。

此外，实施例一中的微带滤波器、电调衰减器、耦合器和直流处理电路的结构图分别参见图8-图11。其中，图8-图11分别为在图5中的第一微带滤波器LPF1、第一电调衰减器EAT1、第一耦合器CP1和第一直流处理电路101的放大图。由于其他组件的结构与上述组件的结构相同，故此处不做详述。

在实施例一中，模组电路采用超微细微带薄膜工艺制作到陶瓷基片上，将IC放大器件楔焊固定在陶瓷基片上，电路一致性好，集成度高，体积小，适合作为微型化无线通信前端电路元件。

本发明实施例提供的一种微型化收发信机组件，AGC接收模组具有低噪声、高线性、高增益等优点；ALC发射模组具有输出功率高、高线性、高增益等优点；且微带滤波器起选频作用，可抑制杂散频率的干扰；采用电调衰减器有利于保护IC器件,避免大信号对器件的冲击；平衡放大电路易于与其他部件级联。微型化收发信机组件中的模组电路采用超微细微带薄膜工艺制作到陶瓷基片上，将IC放大器件楔焊固定在陶瓷基片上，电路一致性好，电路精度能达到微米级，器件能以分布参数的形式集成到电路上，尽量减少使用外围器件，使整个收发组件更加集中，集成度高，大大缩小收发信机的体积，适合作为微型化无线通信前端电路元件。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图1-图11为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微型化收发信机组件，其特征在于，包括：AGC接收模组和ALC发射模组；

所述AGC接收模组包括第一平衡放大器、第一微带滤波器、第一电调衰减器、第二平衡放大器、第一耦合器和第一直流处理电路；

所述第一平衡放大器的输入端为所述AGC接收模组的输入端，输出端通过所述第一微带滤波器与所述第一电调衰减器的输入端相连；所述第一电调衰减器的输出端通过所述第二平衡放大器与所述第一耦合器的输入端相连；所述第一耦合器的耦合输出端通过所述第一直流处理电路与所述第一电调衰减器的控制端相连；所述第一耦合器的主输出端为所述AGC接收模组的输出端；

所述ALC发射模组包括第二电调衰减器、第三平衡放大器、第二微带滤波器、第四平衡放大器、第二耦合器和第二直流处理电路；

所述第二电调衰减器的输入端为所述ALC发射模组的输入端，所述第二电调衰减器的输出端与所述第三平衡放大器的输入端相连；所述第三平衡放大器的输出端通过所述第二微带滤波器与所述第四平衡放大器的输入端相连，所述第四平衡放大器的输出端与所述第二耦合器的输入端相连；所述第二耦合器的耦合输出端通过所述第二直流处理电路与所述第二电调衰减器的控制端相连，所述第二耦合电路的主输出端为所述ALC发射模组的输出端；

所述第一平衡放大器、第二平衡放大器、第三平衡放大器、第四平衡放大器、第一微带滤波器、第二微带滤波器、第一电调衰减器、第二电调衰减器、第一耦合器和第二耦合器通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。

2.根据权利要求1所述的微型化收发信机组件，其特征在于，所述第一电调衰减器和所述第二电调衰减器均为匹配型PIN二极管电调衰减器；

所述电调衰减器包括：传输线以及所述传输线引出的偏置线、N个PIN二极管和两个串联电阻；在所述传输线上间隔四分之一波长的N个节点处分别同向连接一个PIN二极管的正极，且PIN二极管的负极接地；其中，两侧的两个PIN二极管分别串联一个所述串联电阻后接地；

其中，2≤N≤6。

3.根据权利要求1所述的微型化收发信机组件，其特征在于，所述第一微带滤波器和第二微带滤波器均为交指型宽带滤波器或微带椭圆函数滤波器。

4.根据权利要求1-3任一所述的微型化收发信机组件，其特征在于，所述第一平衡放大器、第二平衡放大器、第三平衡放大器、第四平衡放大器为结构相同的平衡放大器，包括：第一3dB正交电桥、第二3dB正交电桥、IC放大器件、第一电阻和第二电阻；

所述第一3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与所述IC放大器件的两个输入端相连；所述第二3dB正交电桥的耦合端和直通端分别与所述IC放大器件的两个输出端相连；

所述第一3dB正交电桥的隔离端通过第一电阻后接地，所述第二3dB正交电桥的隔离端通过第二电阻后接地；

所述第一3dB正交电桥的输入端为所述平衡放大器的输入端，所述第二3dB正交电桥的输出端为所述平衡放大器的输出端。

5.根据权利要求4所述的微型化收发信机组件，其特征在于，所述第一3dB正交电桥和所述第二3dB正交电桥均为S型弯曲的兰格电桥。

6.根据权利要求4所述的微型化收发信机组件，其特征在于，所述IC放大器件的外围电路和所述第一3dB正交电桥、所述第二3dB正交电桥通过超微细微带薄膜工艺制作在陶瓷基片上。

7.根据权利要求6所述的微型化收发信机组件，其特征在于，所述IC放大器件楔焊固定在陶瓷基片上。

8.根据权利要求1-3任一所述的微型化收发信机组件，其特征在于，所述陶瓷基片的介电常数大于3.5。

9.根据权利要求8所述的微型化收发信机组件，其特征在于，所述陶瓷基片为介电常数9.9、厚度0.5mm的三氧化二铝陶瓷基片。