CN110460343A - 一种双波束发射组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双波束发射组件，包括LVDS连接器、LVDS解串器、第一级放大器、第二级放大器、数控移相器、负压保护电路、负压稳压电路、漏电压供电控制电路、微带功分器。LVDS连接器分别与LVDS解串器、负压保护电路、负压稳压电路连接，LVDS解串器与数控移相器、漏电压供电控制电路连接，提供控制信号，负压保护电路经由漏电压供电控制电路连接至所述放大器漏极；负压稳压电路经片式电阻分压电路与所述放大器栅极连接；第一级放大器依次连接微带功分器、数控移相器、第二级放大器，射频信号输入到第一放大器，进行放大、功分、加权，由第二放大器输出。本发明简化了外部级联接口及芯数，提高了产品的使用效率、降低了组件成本，减小了组件重量。

Description

一种双波束发射组件

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种双波束发射组件。

背景技术

随着无线通信技术的发展，高质量的无线通信设备的需求不断提高。工作于更高频率的发射组件可提供更宽的带宽，从而实现通信大容量，满足通信高质量、抗干扰的要求。发射组件作为有源发射相控阵的重要组成部分，其性能、成本的很大程度影响着相控阵的性能及成本。现有的发射组件架构大体分为两大类：一类是采用传统架构，单波束工作，外形规整，PCB多层基板混合集成。另一类是采用多波束工作，外形规整，LTCC基板混合集成。组件控制也大体分为两大类：一类是TTL电平并行控制，另一类是LVTTL电平经过总线驱动器转换为TTL电平后再并行控制。

利用现有的组件架构及控制进行多波束发射组件设计，主要面临着效率低、质量重及成本高等问题。

发明内容

针对上述存在的问题，提供了一种高效率、轻质量、低成本的双波束发射组件。

本发明采用的技术方案如下：一种双波束发射组件，其特征在于，包括：LVDS连接器、 LVDS解串器、第一级放大器、第二级放大器、数控移相器、负压保护电路、负压稳压电路、漏电压供电控制电路、微带功分器、射频连接器；

所述LVDS连接器输出端分别与LVDS解串器输入端、负压保护电路、负压稳压电路连接，为LVDS解串器提供差分信号和数字电压，为负压保护电路、负压稳压电路提供电压；所述LVDS解串器输出端与数控移相器控制输入端连接，提供时钟信号、控制信号和数据信号；所述LVDS解串器输出端与漏电压供电控制电路连接，提供漏电控制信号；

所述负压保护电路输出端与漏电压供电控制电路电压输入端连接，提供正电压；所述漏电压供电控制电路输出端连接至第一级放大器、第二级放大器漏极，由漏电控制信号控制该电路输出端电压输出；所述负压稳压电路输出端经片式电阻分压电路与第一级放大器、第二级放大器栅极连接；

所述第一级放大器信号输出端依次连接微带功分器、数控移相器、第二级放大器，射频信号输入第一级放大器，依次进行放大、功分、相位加权、放大处理，由射频连接器输出。

进一步的，所述负压保护电路包括：稳压二极管、三极管、第一MOS管，所述LVDS连接器负电压输出端依次连接稳压二级管、三极管、第一MOS管栅极；所述LVDS连接器正电压输出端连接至第一MOS管源极，所述第一MOS管漏极连接至漏电压供电控制电路；由负压保护电路输出负压保护后的正电压：若该电路无负电压输入，则无电压输出；若有负电压输入，则输出正电压。

进一步的，所述漏电压供电控制电路包括：驱动器、第二MOS管，所述LVDS解串器连接至驱动器提供控制信号，驱动器连接至第二MOS管栅极；所述负压保护电路连接至第二MOS管源极，提供输入电压，第二MOS管漏极连接至第一级放大器、第二级放大器漏极提供漏电压；该电路在LVDS解串器提供的控制信号有效时，由漏电压供电控制电路输出电压，若控制信号无效，则漏电压供电控制电路无输出。

进一步的，所述双波束发射组件还包括温度传感器，所述温度传感器与LVDS连接器连接；LVDS连接器提供数字电压给温度传感器，温度传感器件将温度信号回传给LVDS连接器。

进一步的，所述片式电阻分压电路，所述片式电阻分压电路的一端连接至负压稳压电路输出端，另一端接地，其直接通过电阻进行分压，实现对第一级放大器、第二级放大器栅极提供可调节的栅电压。

进一步的，所述LVDS连接器、LVDS解串器、负压保护电路、漏电压供电控制电路、温度传感器、片式电阻分压电路作为双波束发射组件控制部分集成在刚柔结合的PCB板上，所述双波束发射组件控制部分为两个波束共用。

进一步的，所述第一级放大器、微带功分器、数控移相器、第二级放大器为所述双波束发射组件的射频部分，该射频部分分别集成在两个波束的电路板上，采用完全独立的空间分布。

进一步的，所述两个波束的波束A、波束B分别传输至第一级放大器进行功率放大，由微带功分器将放大的射频信号分为四路等幅度同相位的信号，依次传输给数控移相器进行相位加权，之后由第二级放大器进行功率放大，最后由射频连接器输出。

进一步的，所述波束A与波束B中的放大器散热共用一个热管。

进一步的，所述双波发射组件的两个波束之间采用中空方式设计。

与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：简化了外部级联接口及芯数，提高了产品的使用效率、降低了组件成本，减小了组件重量。

采用本方案研制的组件成品，组件效率最低为25％，部分频段可高达30％。成本降至传统组件的1/2左右。组件沿天线方向纵身仅为35mm，可满足天线的低剖面要求。在阵元间距为37mm的条件下，组件重量小于150g。两个波束间的三阶交调(IP3)小于65dBc。

附图说明

图1本发明的双波束发射组件的原理示意图。

图2为本发明的双波束发射组件装配剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示，本发明提供的一种双波束发射组件包括：LVDS连接器、LVDS解串器、第一级放大器、第二级放大器、数控移相器、微带功分器、负压保护电路、负压稳压电路、漏电压供电控制电路、输入射频连接器、输出射频连接器；

LVDS连接器为该发射组件提供差分信号、数字电压、正负电压，LVDS连接器连接至LVDS 解串器，提供两组差分信号以及数字电压，由LVDS解串器进行处理实现18路信号输出，其中8路数据信号、2路CLK信号、2路LD信号传输至数控移相器，4路漏电控制信号传输至漏电压供电控制电路，其余2路输出信号作为备用。

LVDS连接器连接至负压保护电路，为该电路提供正电压与负电压，通过该电路输出受负电压保护的正电压到漏电压供电控制电路。

所述漏电压供电控制电路输出端连接至第一级放大器、第二级放大器漏极，为放大器提供漏极电压；该电路的输出由漏电控制信号控制，若控制信号有效，则输出电压；若控制信号无效，则无电压输出。

作为优选，所述负压保护电路包括：稳压二极管、三极管、第一MOS管，所述LVDS连接器负电压输出端依次连接稳压二级管、三极管、第一MOS管栅极；所述LVDS连接器正电压输出端连接至第一MOS管源极，所述第一MOS管漏极连接至漏电压供电控制电路；由负压保护电路输出负压保护后的正电压：若该电路无负电压输入，则无电压输出；若有负电压输入，则输出正电压。

作为优选，所述漏电压供电控制电路包括：驱动器、第二MOS管，所述LVDS解串器连接至驱动器提供控制信号，驱动器连接至第二MOS管栅极；所述负压保护电路连接至第二MOS管源极，提供输入电压，第二MOS管漏极连接至第一级放大器、第二级放大器漏极提供漏电压；该电路在LVDS解串器提供的控制信号有效时，由漏电压供电控制电路输出电压，若控制信号无效，则漏电压供电控制电路无输出。

LVDS连接器还连接至负压稳压电路，为该电路提供负电压，经由负电压稳压电路处理实现稳定的负电压输出；所述负压稳压电路输出端经片式电阻分压电路与第一级放大器、第二级放大器栅极连接，用于调整稳压后的负电压，为放大器提供合适的栅极电压。

为了实时监测该发射组件内部温度，还设置了与LVDS连接器连接的温度传感器，LVDS 连接器为温度传感器提供数字电压，温度传感器将温度信号回传给LVDS连接器。

所述第一级放大器信号输出端依次连接两级微带功分器、数控移相器，数控移相器输出端连接至第二级放大器。输入射频连接器设置在第一级放大器输入端，实现射频信号的输入；输出射频连接器设置在第二级放大器输出端，实现射频信号的输出。

作为优选，所述LVDS连接器型号选用HJ30J-19ZKW2P58a-A。

作为优选，所述LVDS解串器型号选用GM8216C。

作为优选，所述温度传感器型号选用DS18S20。

作为优选，所述数控移相器选用六位数控移相器。

作为优选，所述第一级放大器、第二级放大器选用高效率的中功率放大器。

上述LVDS连接器、LVDS解串器、温度传感器、负压保护电路、负压稳压电路、漏电压供电控制电路、片式电阻分压电路作为双波束发射组件控制部分均集成在刚柔结合的PCB板上，第一级放大器、微带功分器、数控移相器、第二级放大器为所述双波束发射组件的射频部分(图1中虚线部分)，该射频部分分别集成在两个波束的电路板上，采用完全独立的空间分布。采用刚柔结合的PCB板级联的方法，可使组件的低频连接器数量减少一半，相比于传统的LTCC基板及PCB多层复合基板，该方法实现了低成本设计、提高了组件的可靠性及可生产性，同时，避免了放大器与天线间的斜坡过渡，减小了射频信号额外插损。

如图2所示的装配图，采用中空方式设计，极大了降低了组件的重量。所述LVDS连接器(图2中标号6所示)、LVDS解串器、负压保护电路、负压稳压电路、温度传感器、漏电压开关控制电路、片式电阻分压电路集成在波束A的控制板3和波束B的控制板4上。

所述双波束发射组件的射频信部分采用完全独立的空间布局，满足其重要指标三阶交调 (IP3)的要求，如图2中示意了波束A射频输入口7和波束B射频输入口8。

波束A和波束B的射频信号分别通过射频输入接口7、8(射频连接器)传输到第一级放大器进行功率放大，放大器输出信号通过两级微带功分器分为4路(本发明不限制为4路，可以为若干路)等幅度同相位的信号，依次传输给四组相同的六位数控移相器、第二级放大器，进行相位加权、功率放大，最后通过分别通过四路射频连接器实现四路输出。

所述两个波束中的放大器散热共用一个热管，极大地减小了组件体积、降低了组件重量；两个波束共用一个LVDS连接器，这样可以减少组件与外部级联的控制、电源芯线数量。波束A(图2中标号1所示)和波束B(图2中标号2所示)之间的LVDS低频连接器采用级联柔性PCB板5，PCB板工艺成熟，价格低廉。

本发明采用的LVDS解串器可将控制信号线由16根降为4根，简化了外部级联接口及芯数，提高了产品的使用效率。

高效率的放大器的使用、放大器与天线间的低损耗连接，使组件电源最低效率为25％，部分频段可高达30％，成本降至传统组件的1/2左右，重量大幅减小，单个组件重量小于 150g，两个波束间的三阶交调(IP3)优于65dBc。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种双波束发射组件，其特征在于，包括：LVDS连接器、LVDS解串器、第一级放大器、第二级放大器、数控移相器、负压保护电路、负压稳压电路、漏电压供电控制电路、微带功分器、射频连接器；

所述LVDS连接器输出端分别与LVDS解串器输入端、负压保护电路、负压稳压电路连接，为LVDS解串器提供差分信号和数字电压，为负压保护电路、负压稳压电路提供电压；所述LVDS解串器输出端与数控移相器控制输入端连接，提供时钟信号、控制信号和数据信号；所述LVDS解串器输出端与漏电压供电控制电路连接，提供漏电控制信号；

所述负压保护电路输出端与漏电压供电控制电路电压输入端连接，提供正电压；所述漏电压供电控制电路输出端连接至第一级放大器、第二级放大器漏极，由漏电控制信号控制该电路输出端电压输出；所述负压稳压电路输出端经片式电阻分压电路与第一级放大器、第二级放大器栅极连接；

所述第一级放大器信号输出端依次连接微带功分器、数控移相器、第二级放大器，射频信号输入第一级放大器，依次进行放大、功分、相位加权、放大处理，由射频连接器输出。

2.根据权利要求2所述的双波束发射组件，其特征在于，所述负压保护电路包括：稳压二极管、三极管、第一MOS管，所述LVDS连接器负电压输出端依次连接稳压二级管、三极管、第一MOS管栅极；所述LVDS连接器正电压输出端连接至第一MOS管源极，所述第一MOS管漏极连接至漏电压供电控制电路；由负压保护电路输出负压保护后的正电压：若该电路无负电压输入，则无电压输出；若有负电压输入，则输出正电压。

3.根据权利要求3所述的双波束发射组件，其特征在于，所述漏电压供电控制电路包括：驱动器、第二MOS管，所述LVDS解串器连接至驱动器提供控制信号，驱动器连接至第二MOS管栅极；所述负压保护电路连接至第二MOS管源极，提供输入电压，第二MOS管漏极连接至第一级放大器、第二级放大器漏极提供漏电压；该电路在LVDS解串器提供的控制信号有效时，由漏电压供电控制电路输出电压，若控制信号无效，则漏电压供电控制电路无输出。

4.根据权利要求2或3所述的双波束发射组件，其特征在于，所述双波束发射组件还包括温度传感器，所述温度传感器与LVDS连接器连接；LVDS连接器提供数字电压给温度传感器，温度传感器件将温度信号回传给LVDS连接器。

5.根据权利要求4所述的双波束发射组件，其特征在于，所述片式电阻分压电路，所述片式电阻分压电路的一端连接至负压稳压电路输出端，另一端接地，其直接通过电阻进行分压，实现对第一级、第二级放大器栅极提供可调节的栅电压。

6.根据权利要求5所述的双波束发射组件，其特征在于，所述LVDS连接器、LVDS解串器、负压保护电路、漏电压供电控制电路、温度传感器、片式电阻分压电路作为双波束发射组件控制部分集成在刚柔结合的PCB板上，所述双波束发射组件控制部分为两个波束共用。

7.根据权利要求6所述的双波束发射组件，其特征在于，所述第一级放大器、微带功分器、数控移相器、第二级放大器为所述双波束发射组件的射频部分，该射频部分分别集成在两个波束的电路板上，采用完全独立的空间分布。

8.根据权利要求7所述的双波束发射组件，其特征在于，所述两个波束的波束A、波束B分别传输至第一级放大器进行功率放大，由微带功分器将放大的射频信号分为若干幅度同相位的信号，依次传输给数控移相器进行相位加权，之后由第二级放大器进行功率放大，最后由射频连接器输出。

9.根据权利要求8所述的双波束发射组件，其特征在于，所述波束A与波束B射频部分中的放大器散热共用一个热管。

10.根据权利要求9所述的双波束发射组件，其特征在于，所述双波发射组件的两个波束之间采用中空方式设计。