CN105450188B - 一种适用于双信道跳频电台的双功率放大合路器 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种适用于双信道跳频电台的双功率放大合路器。包括前面板壳体(1)，控制模件(2)，功放模件(3)，合路模件(4)，盖板(5)，壳体(6)；面板壳体(1)和壳体(6)各接口经插头、插座呈插拔式连接。控制模件(2)，功放模件(3)，合路模件(4)均安装在壳体(6)中。面板壳体(1)，盖板(5)与壳体(6)相结合构成一个整体。采用一体化结构融合设计和良好的电磁兼容设计，实现两个射频通道的单发或双发且同时共用一根天线，进而减少天线架设数量，满足整车通信能力需求。双功放合路器具有体积小重量轻，电磁兼容性能良好，接入灵活便捷，可靠性高等特点。

Description

一种适用于双信道跳频电台的双功率放大合路器
技术领域
本发明涉及一种合路器，特别是一种适用于双信道跳频电台的双功率放大合路器。
背景技术
如今，随着通信技术的高速发展，车载超短波电台已被广泛使用。然而从集成装车的角度来看，要求解决车内两部或多部超短波电台的天线布置问题，从而减少天线架设数量、缩短节点开设时间，同时还要保证整车通信能力。因此，如何利用新的技术，解决车辆内部两部或多部超短波电台的天线布置问题及通信效能问题，这是业内人士急待解决的一个重要课题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决车辆内部两部超短波电台的天线布置问题及通信效能问题，提供一种设计合理，结构简单的一种适用于双信道跳频电台的双功率放大合路器。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种适用于双信道功率放大合路器，包括前面板壳体1、控制模件2，功放模件3，合路模件4，盖板5及壳体6，共6个部件；所述控制模件2，功放模件3，合路模件4均安装在壳体6中；前面板壳体1和壳体6各接口经插头、插座呈插拔式连接；前面板壳体1，盖板5与壳体6相结合构成一个整体。其中：
所述前面板壳体1，从上至下，从左往右依次设置有天线输出口11，电源开关12，电源输入口13，射频信号1通道工作状态指示灯14，射频信号2通道工作状态指示灯15，电源工作状态指示灯16，接地桩17，射频信号1输入接口18，射频信号2输入接口19，射频信号1通道控制接口110，射频信号2通道控制接口111。
所述控制模件2为模块化结构，包括FPGA大规模可编程门阵列21,第一电平驱动22，数模转换电路23，第二电平驱动24，第一电平转换电路25，第二电平转换电路26及指示灯驱动电路27，共7部分；控制模件2实现将外部送来的频率信息和控制信息转换为相关的控制信息，包括功放发射状态和功率闭环控制、合路模件2中滤波器组频率切换以及控制前面板壳体1上的状态指示灯显示。
所述功放模件3共2个，包括有第Ⅰ功率放大模件31和第Ⅱ功率放大模件32；第Ⅰ功率放大模件31和第Ⅱ功率放大模件32完成对射频小信号的放大处理，从而获得足够的射频功率然后馈送到天线上辐射出去，达到远距离通信的要求。
所述合路模件4包括有射频信号1处理41，射频信号2处理42；合路模件4完成两路射频信号的合路，共用一个天线输出口输出，从而减少天线数量，已便于优化通信系统的天线布置。
本发明的基本设计思想包括：功率放大电路、两个通道合路部分、软件控制。
1、功率放大电路选用型号为BLF647功率放大管，采用负反馈法，将功率放大器输出的非线性失真信号反馈到输入端，与原信号共同作用作为功放的输入信号，以改善和提高共发过的非线性特性。同时放大电路中的匹配网络采用传输线变压器方式，较合理的将分布电容、线圈寄生电感加以和限制。
2、两个通道合路部分利用电桥的工作原理，同时结合跳频滤波器的工作方式，实现了将两个独立通道进行合成为一个公共端口输出。
3、软件控制实现了将外部送来的频率信息和控制信息转换为相关的控制信息，包括功放发射状态和功率闭环控制、合路器模件滤波器组频率切换、控制壳体上的状态指示灯显示。
4、本发明具体工作方式需要采用+26VDC，+3.3VDC，-3.3VDC，+5VDC,+12VDC，-12VDC，+400VDC共6种电源；电源功率应满足实际电路需求，同时应该留有足够的余量。
本发明的工作过程包括三种工作状态：
1、射频信号1经第Ⅰ功率放大模件放大后通过合路模件处理后送给天线输出口。
2、射频信号2经第Ⅱ功率放大模件放大后通过合路模件处理后送给天线输出口。
3、射频信号1经第Ⅰ功率放大模件放大后，同时射频信号2经第Ⅱ功率放大模件放大后，同时通过合路模件处理后送给天线输出口。
本发明采用一体化结构融合设计和良好的电磁兼容设计，实现两个独立信道的双发及单发且共用一根天线，从而减少天线架设数量，满足整车通信能力需求。具有体积小重量轻，电磁兼容性能良好，接入灵活便捷，可靠性高等特点。
附图说明
图1本发明整体结构示意图
图2控制模件电原理框图
图3功放模件电原理框图
图4合路模件电原理框图
图中符号说明：
1 前面板壳体
2 控制模件
3 功放模件
4 合路模件
5 盖板
6 壳体
11 天线输出口
12 电源开关
13 电源输入口
14 射频信号1通道工作状态指示灯
15 射频信号2通道工作状态指示灯
16 电源工作状态指示灯
17 接地桩
18 射频信号1输入接口
19 射频信号2输入接口
110 射频信号1通道控制接口
111 射频信号2通道控制接口
21 FPGA大规模可编程门阵列
22 第一电平驱动
23 数模转换电路
24 第二电平驱动
25 第一电平转换电路
26 第二电平转换电路
27 指示灯驱动电路
31 第Ⅰ功率放大模件
32 第Ⅱ功率放大模件
41 射频信号1处理
42 射频信号2处理
311 射频信号1输入口
312 第一巴伦
313 第一传输线变压器
314 第二传输线变压器
315 第一功率放大管
316 第三传输线变压器
317 第四传输线变压器
318 第二巴伦
319 射频信号1输出接口
321 射频信号2输入口
322 第三巴伦
323 第五传输线变压器
324 第六传输线变压器
325 第二功率放大管
326 第七传输线变压器
327 第八传输线变压器
328 第四巴伦
329 射频信号2输出接口
411 射频信号1输入插座
412 第一电桥
413 第一跳频滤波器
414 第二跳频滤波器
415 第二电桥
421 射频信号2输入插座
422 第三电桥
423 第三跳频滤波器
424 第四跳频滤波器
425 第四电桥
具体实施方式
请参阅图1至图4所示，为本发明具体实施例。
从图1可以看出：
本发明包括前面板壳体1、控制模件2，功放模件3，合路模件4，盖板5及壳体6，共6个部件，且所述控制模件2，功放模件3，合路模件4均安装在壳体6中；前面板壳体1和壳体6各接口经插头、插座呈插拔式连接；前面板壳体1，盖板5与壳体6相结合构成一个整体，其中：
所述前面板壳体1，从上至下，从左往右依次设置有天线输出口11，电源开关12，电源输入口13，射频信号1通道工作状态指示灯14，射频信号2通道工作状态指示灯15，电源工作状态指示灯16，接地桩17，射频信号1输入接口18，射频信号2输入接口19，射频信号1通道控制接口110，射频信号2通道控制接口111。
从图2可以看出：
所述控制模件2为模块化结构，包括FPGA大规模可编程门阵列21,第一电平驱动22，数模转换电路23，第二电平驱动24，第一电平转换电路25，第二电平转换电路26及指示灯驱动电路27，共7部分；其中FPGA大规模可编程门阵列21的第3和第4脚，依次分别与第一电平转换电路25的第3和第2脚相对应连接；其第5和第6脚，依次分别与第二电平转换电路26的第3和第2脚相对应连接；其第9至14脚依次分别与指示灯驱动电路27相对应管脚连接；其第174至177脚依次分别与数模转换电路23的第1、2、3、18脚相对应连接；其第188至196脚依次分别与第二电平驱动24的第2至9脚相对应连接；其第197至204脚依次分别与第一电平驱动22的第2至9脚相对应连接。
从图3可以看出：
所述功率放大模件3中第Ⅰ功率放大模件31，其射频信号1输入口311的1脚与第一巴伦312的1脚连接；第一巴伦312的2脚与第一传输线变压器313的1脚连接；第一巴伦312的4脚与第二传输线变压器314的3脚连接；第一传输线变压器313的2脚与第一功率放大管315的4脚及第二传输线变压器314的2脚连接在一起；第一传输线变压器313的3脚与第二传输线变压器314的1脚连接在一起；第一传输线变压器313的4脚与第一功率放大管315的5脚及第二传输线变压器314的4脚连接在一起；第一功率放大管315的1脚与第三传输线变压器316的1脚及第四传输线变压器317的1脚连接；第一功率放大管315的2脚与第三传输线变压器316的3脚及第四传输线变压器317的3脚连接；第三传输线变压器316的2脚与第二巴伦318的1脚连接；第三传输线变压器316的4脚与第四传输线变压器317的2脚连接；第四传输线变压器317的4脚与第二巴伦318的3脚连接；第二巴伦318的2脚与射频信号1输出接口319的1脚连接。
第Ⅱ功率放大模件32，其射频信号2输入口321的1脚与第三巴伦322的1脚连接；第三巴伦322的2脚与第五传输线变压器323的1脚连接；第三巴伦322的4脚与第六传输线变压器324的3脚连接；第五传输线变压器323的2脚与第二功率放大管325的4脚及第六传输线变压器324的2脚连接在一起；第五传输线变压器323的3脚与第六传输线变压器324的1脚连接在一起；第五传输线变压器323的4脚与第二功率放大管325的5脚及第六传输线变压器324的4脚连接在一起；第二功率放大管325的1脚与第七传输线变压器326的1脚及第八传输线变压器327的1脚连接；第二功率放大管325的2脚与第七传输线变压器326的3脚及第八传输线变压器327的3脚连接；第七传输线变压器326的2脚与第四巴伦328的1脚连接；第七传输线变压器326的4脚与第八传输线变压器327的2脚连接；第八传输线变压器327的4脚与第四巴伦328的3脚连接；第四巴伦328的2脚与射频信号2输出接口329的1脚连接。
从图4可以看出：
所述合路模件4中射频信号1处理41，其射频信号1输入插座411与第一电桥412的2脚连接；第一电桥412的1脚与50欧姆大功率电阻连接后接入大地；第一电桥412的3脚与第二跳频滤波器414的1脚连接；第一电桥412的4脚与第一跳频滤波器413的1脚连接；第一跳频滤波器413的2脚与第二电桥415的2脚连接；第二跳频滤波器414的2脚与第二电桥415的1脚连接；第二电桥415的3脚与射频信号2处理42中的第四电桥425的4脚连接；第二电桥415的4脚与天线连接。
所述合路模件4中射频信号2处理42，其射频信号2输入插座421与第三电桥422的2脚连接；第三电桥422的1脚与50欧姆大功率电阻连接后接入大地；第三电桥422的3脚与第四跳频滤波器424的1脚连接；第三电桥422的4脚与第三跳频滤波器423的1脚连接；第三跳频滤波器423的2脚与第四电桥425的2脚连接；第四跳频滤波器424的2脚与第四电桥425的1脚连接；第四电桥425的3脚与50欧姆大功率电阻连接后接入大地；第四电桥425的4脚与射频信号1处理41中的第二电桥415的3脚连接。
值得说明的是，本发明控制模件2中FPGA可编程门阵列21，型号为APA600PQFP208I；合路模件4中四个跳频滤波器413、414、423、424均为相同的专用动态滤波器。其余各元器件为工业级产品，壳体部件为精加工自制件。
以上实施例，仅为说明本发明的技术特征和可实施例，其目的在于使该领域的技术人员能够了解本发明的内容并具体实施。由此，凡根据本发明的构思作出的变换和修饰，均包含在本发明的权利要求范围内，依专利法提出申请。

Claims (4)

1.一种适用于双信道跳频电台的双功率放大合路器，包括前面板壳体(1)、控制模件(2)，功放模件(3)，合路模件(4)，盖板(5)及壳体(6)，共6个部件，且所述控制模件(2)，功放模件(3)，合路模件(4)均安装在壳体(6)中；面板壳体(1)和壳体(6)各接口经插头、插座呈插拔式连接；面板壳体(1)，盖板(5)与壳体(6)相结合构成一个整体，其特征是：
所述控制模件(2)为模块化结构，包括型号为APA600PQFP208I的FPGA大规模可编程门阵列(21),电平驱动(22)，数模转换电路(23)，电平驱动(24)，电平转换电路(25)，电平转换电路(26)及指示灯驱动电路(27)，共7部分；其中FPGA大规模可编程门阵列(21)的第3和第4脚，依次分别与电平转换电路(25)的第3和第2脚相对应连接；其第5和第6脚，依次分别与电平转换电路(26)的第3和第2脚相对应连接；其第9至14脚依次分别与指示灯驱动电路(27)相对应管脚连接；其第174至177脚依次分别与数模转换电路(23)的第1、2、3、18脚相对应连接；其第188至196脚依次分别与电平驱动(24)的第2至9脚相对应连接；其第197至204脚依次分别与电平驱动(22)的第2至9脚相对应连接；
所述控制模件(2)实现将外部送来的频率信息和控制信息转换为相关的控制信息，包括功放发射状态和功率闭环控制、合路模件(2)中滤波器组频率切换以及控制前面板壳体(1)上的状态指示灯显示；
a所述功放模件(3)共2个，包括有第Ⅰ功率放大模件(31)和第Ⅱ功率放大模件(32)；
所述功放模件(3)完成对射频小信号的放大处理，从而获得足够的射频功率然后馈送到天线上辐射出去，达到远距离通信的要求；
b所述合路模件(4)包括有射频信号1处理(41)，射频信号2处理(42)；
所述合路模件(4)完成两路射频信号的合路，共用一个天线输出口输出，从而减少天线数量，已便于优化通信系统的天线布置。
2.如权利要求1所述的一种适用于双信道跳频电台的双功率放大合路器，其特征是：
所述前面板壳体(1)，从上至下，从左往右依次设置有天线输出口(11)，电源开关(12)，电源输入口(13)，射频信号1通道工作状态指示灯(14)，射频信号2通道工作状态指示灯(15)，电源工作状态指示灯(16)，接地桩(17)，射频信号1输入接口(1,8)，射频信号2输入接口(19)，射频信号1通道控制接口(110)，射频信号2通道控制接口(111)。
3.如权利要求1所述的一种适用于双信道跳频电台的双功率放大合路器，其特征是：
a所述功率放大模件(3)中第Ⅰ功率放大模件(31)，其射频信号1输入接口(311)的1脚与巴伦(312)的1脚连接；巴伦(312)的2脚与传输线变压器(313)的1脚连接；巴伦(312)的4脚与传输线变压器(314)的3脚连接；传输线变压器(313)的2脚与功率放大管(315)的4脚及传输线变压器(314)的2脚连接在一起；传输线变压器(313)的3脚与传输线变压器(314)的1脚连接在一起；传输线变压器(313)的4脚与功率放大管(315)的5脚及传输线变压器(314)的4脚连接在一起；功率放大管(315)的1脚与传输线变压器(316)的1脚及传输线变压器(317)的1脚连接；功率放大管(315)的2脚与传输线变压器(316)的3脚及传输线变压器(317)的3脚连接；传输线变压器(316)的2脚与巴伦(318)的1脚连接；传输线变压器(316)的4脚与传输线变压器(317)的2脚连接；传输线变压器(317)的4脚与巴伦(318)的3脚连接；巴伦(318)的2脚与射频信号1输出接口(319)的1脚连接；
b所述功率放大模件(3)中第Ⅱ功率放大模件(32)，其射频信号2输入接口(321)的1脚与巴伦(322)的1脚连接；巴伦(322)的2脚与传输线变压器(323)的1脚连接；巴伦(322)的4脚与传输线变压器(324)的3脚连接；传输线变压器(323)的2脚与功率放大管(325)的4脚及传输线变压器(324)的2脚连接在一起；传输线变压器(323)的3脚与传输线变压器(324)的1脚连接在一起；传输线变压器(323)的4脚与功率放大管(325)的5脚及传输线变压器(324)的4脚连接在一起；功率放大管(325)的1脚与传输线变压器(326)的1脚及传输线变压器(327)的1脚连接；功率放大管(325)的2脚与传输线变压器(326)的3脚及传输线变压器(327)的3脚连接；传输线变压器(326)的2脚与巴伦(328)的1脚连接；传输线变压器(326)的4脚与传输线变压器(327)的2脚连接；传输线变压器(327)的4脚与巴伦(328)的3脚连接；巴伦(328)的2脚与射频信号2输出接口(329)的1脚连接。
4.如权利要求1所述的一种适用于双信道跳频电台的双功率放大合路器，其特征是：
所述合路模件(4)中的射频信号1处理(41)，其射频信号1输入插座(411)与电桥(412)的2脚连接；电桥(412)的1脚与50欧姆大功率电阻连接后接入大地；电桥(412)的3脚与跳频滤波器(414)的1脚连接；电桥(412)的4脚与跳频滤波器(413)的1脚连接；跳频滤波器(413)的2脚与电桥(415)的2脚连接；跳频滤波器(414)的2脚与电桥(415)的1脚连接；电桥(415)的3脚与射频信号2处理部分(42)中的电桥(425)的4脚连接；电桥(415)的4脚与天线输出口连接；
所述合路模件(4)中射频信号2处理(42)，其射频信号2输入插座(421)与电桥(422)的2脚连接；电桥(422)的1脚与50欧姆大功率电阻连接后接入大地；电桥(422)的3脚与跳频滤波器(424)的1脚连接；电桥(422)的4脚与跳频滤波器(423)的1脚连接；跳频滤波器(423)的2脚与电桥(425)的2脚连接；跳频滤波器(424)的2脚与电桥(425)的1脚连接；电桥(425)的3脚与与50欧姆大功率电阻连接后接入大地；电桥(425)的4脚与射频信号1处理部分(41)中的电桥(415)的3脚连接。
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