CN108207038A - 一种大功率lte嵌入式cpe模块 - Google Patents

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CN108207038A
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王云峰
邵忠军
袁仁富
薄洪光
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Abstract

本发明提供了一种大功率LTE嵌入式CPE模块，包括依次连接的数据处理模块、LTE模块、功放模块和腔体滤波器，用户设备数据经过对应的接口进入数据处理模块，数据处理模块处理后送给LTE模块，LTE模块将信号变成LTE射频信号，通过功放模块将信号放大，外接腔体滤波器滤波，再发送到LTE基站，其中，数据处理模块、LTE模块和功放模块采用多层PCB射频板材局部混压和嵌铜集成在一块PCB电路板上。本发明将CPE的电路板和功放模块整合在一起，做成一个小巧的CPE模块，嵌入到客户的板卡中完成LTE无线通信功能，实现用户设备的远距离接入，用以替代外置独立CPE设备。

Description

一种大功率LTE嵌入式CPE模块
技术领域
本发明涉及LTE无线移动通信终端领域，具体是一种大功率LTE嵌入式CPE模块。
背景技术
CPE是无线信号接入终端，LTE CPE使用4G无线通信模块，将客户端终端和LTE基站联接，为距离无线覆盖基站较远的客户提供了一种远程接入的新手段。
一般的CPE都是采用外置方式安装。室内型的CPE单独供电，客户设备通过网口、串口、WIFI等和CPE连接，再通过LTE无线方式和远端基站收发数据。室外型的CPE一般采用防水设计，使用抱杆或挂壁方式置于户外和基站通信。
CPE有小功率和大功率之分，小功率一般只是板载LTE模块的功率，大致在200mW左右。大功率的一般在1W和5W之间。因为LTE信号峰均比比较高，LTE模块作为终端产品没有DPD功能，只能采用功率回退的方法来保证LTE信号质量和传输速率。所以CPE的效率都不是很高，发射功率无法像RRU那样做到20W、40W。再加上大功率CPE的功放和滤波器都是独立的，所以CPE一般都提及比较大，外部供电，独立安装。这样CPE和用户设备间接口连线比较多，可靠性差。另外CPE内部处理板和功放模块间也有很多接口和连线，可靠性差。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种大功率LTE嵌入式CPE模块，将CPE的电路板和功放模块整合在一起，做成一个小巧的CPE模块，嵌入到客户的板卡中完成LTE无线通信功能，实现用户设备的远距离接入，用以替代外置独立CPE设备。
本发明包括依次连接的数据处理模块、LTE模块、功放模块和腔体滤波器。用户设备过来的数据经过对应的接口进入CPE的数据处理模块，经过不同应用程序处理后送给LTE模块，LTE模块再经过基带信号处理变成LTE射频信号，小信号应用时直接经过空中接口发送给基站。当用户离基站比较远时，需要功放模块，将信号放大后经过外接腔体滤波器滤波后，再发送给LTE基站。
所述的数据处理模块和LTE模块采用FR4板材，功放模块采用射频板材。这样同一块PCB既满足高性能的射频信号要求，也兼顾到数字信号的低成本要求。
所述的PCB电路板中内嵌铜块，把功放管产生的热量迅速传导出去，再通过CPE模块的屏蔽壳体向外散。这样整个CPE功能就能在一块电路板上实现，通过仔细设计、仿真可以做成一款结构紧凑的CPE模块，安装在单板上实现CPE功能。。
本发明有益效果在于：
1、本专利实现了CPE功能的高度集成，CPE设备的功能使用一个CPE模块就能实现，可以在板卡上实现LTE远距离接入功能；
2、本专利将CPE的功能模块整合到一块电路板上，取消了使用CPE设备必须的各种接口连接器和线缆，使产品结构设计变得简洁、美观，可靠性更高。
附图说明
图1为嵌入式CPE模块原理框图。
图2为嵌入式CPE模块信号流程图。
图3为嵌入式CPE模块PCB布局图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1是嵌入式CPE模块原理框图。嵌入式CPE模块主要由三部分构成：（1）数据处理模块：完成CPE和用户设备的硬件接口及数据接入，完成用户数据处理；（2）LTE模块：一般是mini pci-e或邮票孔式的标准模块，安装在电路板上，完成LTE基带信号处理，LTE信号的编解码、调制解调、变频等处理；（3）功放模块：完成收发LTE信号的放大和滤波。
图2为嵌入式CPE模块信号流程图，用户设备过来的数据经过对应的接口进入CPE的数据处理模块，经过不同应用程序处理后送给LTE模块，LTE模块再经过基带信号处理变成LTE射频信号，小信号应用时直接经过空中接口发送给基站。当用户离基站比较远时，需要功放模块，将信号放大后经过外接腔体滤波器滤波后，再发送给LTE基站。
图3为嵌入式CPE模块PCB布局图。一般的CPE设备中，数据处理模块、LTE模块和功放模块都是独立的，不是一块电路板。由于考虑散热、电磁屏蔽，功放模块都使用金属壳体，供电和控制通过线缆连接来实现。嵌入式CPE模块则不然，通过采用多层PCB 射频板材局部混压和嵌铜工艺，把数据处理模块、LTE模块和功放模块集成到一块电路板上。数字信号部分使用普通低成本的FR4板材，功放部分使用高性能的射频板材，这样同一块PCB既满足高性能的射频信号要求，也兼顾到数字信号的低成本要求。功放由于要散热，制作PCB时可以在PCB中内嵌铜块，把功放管产生的热量迅速传导出去，再通过CPE模块的屏蔽壳体向外散。这样整个CPE功能就能在一块电路板上实现，通过仔细设计、仿真可以做成一款结构紧凑的CPE模块，安装在单板上实现CPE功能。
具体实现中，PCB使用局部混压、嵌铜工艺是产品实现的关键。嵌入式CPE模块PCB布局分三部分，用户数据处理区采用FR4材质，用于嵌入式CPU系统走线，完成用户应用数据处理。LTE模块区采用FR4材质，承载LTE模块，完成LTE信号基带处理和空中接口。射频电路区根据射频信号的频段不同采用射频板材，完成LTE收发信号的功率放大，工作频段的信号滤波。射频电路区在功放下面要挖空，然后嵌铜，这样功放产生的大量热量能快速传导出去。
嵌入式CPE模块集成度高，体积小，散热要系统考虑。（1）模块自身热设计：整体采用金属腔体结构，功放下涂敷导热硅脂和腔壁保持大面积接触，保持良好传导散热。结构外壁铣高齿，增大散热面积。（2）外部强制散热：嵌入式CPE模块安装在板卡上使用，板卡插在机箱内，设计上机箱应保证风道畅通，有风扇强制吹风散热。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种大功率LTE嵌入式CPE模块，其特征在于：包括依次连接的数据处理模块、LTE模块、功放模块和腔体滤波器，用户设备数据经过对应的接口进入数据处理模块，数据处理模块处理后送给LTE模块，LTE模块将信号变成LTE射频信号，通过功放模块将信号放大，外接腔体滤波器滤波，再发送到LTE基站，其中，数据处理模块、LTE模块和功放模块采用多层PCB射频板材局部混压和嵌铜集成在一块PCB电路板上。
2.根据权利要求1所述的大功率LTE嵌入式CPE模块，其特征在于：所述的数据处理模块和LTE模块采用FR4板材，功放模块采用射频板材。
3.根据权利要求1或2所述的大功率LTE嵌入式CPE模块，其特征在于：所述的PCB电路板中内嵌铜块。
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CN110963031A (zh) * 2019-11-28 2020-04-07 北京长焜科技有限公司 一种无人机空管系统

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104270831A (zh) * 2014-09-28 2015-01-07 福建三元达通讯股份有限公司 一种多功能的lte无线网卡

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