CN112311356A - 一种小型化的GHz大功率天线前端器组 - Google Patents

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CN112311356A CN202011302159.0A CN202011302159A CN112311356A CN 112311356 A CN112311356 A CN 112311356A CN 202011302159 A CN202011302159 A CN 202011302159A CN 112311356 A CN112311356 A CN 112311356A
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梁臣
郑力勇
王金华
刘晨
范宏
廖翎谕
刘颖波
严秦
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Abstract

本发明公开了一种小型化的GHz大功率天线前端器组，滤波器组包括两个驱动器和滤波模块，两个驱动器和滤波模块组装在外壳内；滤波模块设置有RF1和RF2外部接口，驱动器设置有CTRL&PWR外部接口；滤波器组工作频率在380MHz—2GHz之间，滤波器组的带内平坦度≤±0.5dB，输入/输出阻抗为50Ω，输入驻波比≤1.6，换频响应时间≤10us，P1dB压缩点≥+30dBm，最大输入信号功率为+43dBm；所述滤波模块包括电感A、电容A、电感B、电容B、电感C以及电容C；电感A、电容A、电感C以及电容C依次串联；电感B的一端接地，电感B另一端与电感C串联；所述电容B的一端接地，电容B另一端与电感C串联；滤波模块接入电感A。本发明具有体积小，高集成，高隔离度，良好的电磁兼容性的优点。

Description

一种小型化的GHz大功率天线前端器组
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域，具体为一种小型化的GHz大功率天线前端器组。
背景技术
滤波一词起源于通信理论，它是从含有干扰的接收信号中提取有用信号的一种技术。“接收信号”相当于被观测的随机过程，“有用信号”相当于被估计的随机过程。例如用雷达跟踪飞机，测得的飞机位置的数据中，含有测量误差及其他随机干扰，如何利用这些数据尽可能准确地估计出飞机在每一时刻的位置、速度、加速度等，并预测飞机未来的位置，就是一个滤波与预测问题。
调频频率即使按照所需传递信号的变化规律而变化的载波瞬时频率。高频载波的频率不是一个常数，是随调制信号而在一定范围内变化的调制方式，其幅值则是一个常数。与其对应的，调幅就是载频的频率是不变的，其幅值随调制信号而变。
滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。是根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。
只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。实际上，任何一个电子系统都具有自己的频带宽度，频率特性反映出了电子系统的这个基本特点。而滤波器，则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路。
通过检索专利文库得知：本实用新型专利：申请号【CN201320025644.7】；公开号【CN203312448U】应用在T5557型射频卡中大功率射频天线；本实用新型提供一种应用在T5557型射频卡中大功率射频天线，所述大功率天线包括上结构层和下结构层，所述上结构层和下结构层中设有用于辐射射频功率及接受返回信号功率的上耦合线圈和下耦合线圈，所述上耦合线圈和下耦合线圈相连通，所述大功率天线中还包括用于和耦合线圈相匹配且形成调谐电路的谐振及阻抗匹配电路，所述上耦合线圈和下耦合线圈的两端与谐振及阻抗匹配电路相连。本实用新型提供的大功率射频天线采用了电感耦合技术、LC串并联谐振电路、功率放大电路等技术，实现了针对T5557型射频卡的大功率射频天线，该天线两端最高峰值电压可达100V，解决了在125kHz频段下大功率射频输出的应用问题。
中国实用新型专利：申请号【CN201220660471.1】；公开号【CN203150692U】；一种符合ISO14443TYPEB协议的大功率射频天线；本实用新型提供一种符合ISO14443TYPEB协议的大功率射频天线，所述大功率天线包括以下组成部件：若干个矩形耦合线圈，用于辐射射频功率及接受返回信号功率；天线匹配与谐振电路，用于和多圈耦合线圈相匹配且形成调谐电路；射频线缆，用于传送信号，且射频线缆对所述天线阻抗进行变换以形成和射频读卡器阻抗匹配。本实用新型提供的大功率射频天线具有以下优点：利用射频线缆与天线阻抗的变换，实现与射频读写器进行的最佳阻抗匹配，实现输出大功率射频信号，增大读写器的读卡距离，该天线可承受最大为8W的射频功率。
中国实用新型专利：申请号【CN201920263078.0】；公开号【CN209963239U】；一种高频抗金属天线；本实用新型公开了一种高频抗金属天线，包括天线本体，所述天线本体采用调谐电路与感应线圈一体化设计，所述天线本体选用FR普通PCB电路板材质制成，所述调谐电路采用大功率电阻和两个可调电容组成的R、L、C串并联谐振电路，所述天线本体的后侧连接有后盖板，所述后盖板下方有调谐电容，所述后盖板的调谐电容正上方开设有圆孔，所述后盖板采用金属铝板制成，所述后盖板内表面贴有1mm厚的抗金属干扰吸波材料。本实用新型在使用时天线参数调节方便，能减小金属对天线参数的影响，更好的适应金属环境使用，且简化大功率天线调谐电路，最大输入功率可达2W，降低复杂程度，节约成本，使用更加方便。
一般的滤波器组体积都较大，其隔离效果不够理想，电磁的兼容性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型化的GHz大功率天线前端器组，具备体积小，高集成，高隔离度，良好的电磁兼容性的优点，解决了体积都较大，其隔离效果不够理想，电磁的兼容性较差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种小型化的GHz大功率天线前端器组，滤波器组包括两个驱动器和滤波模块，两个驱动器和滤波模块组装在外壳内；
滤波器组工作频率在380MHz—2GHz之间，滤波器组的带内平坦度≤±0.5dB，输入/输出阻抗为50Ω，输入驻波比≤1.6，换频响应时间≤10us，P1dB压缩点≥+30dBm，最大输入信号功率为+43dBm。
作为本发明的进一步方案，滤波模块设置有RF1和RF2外部接口：
RF1：采用SMA—KFD50型号，用于RF1接口；
RF2：采用SMA—KFD50型号，用于RF2接口。
作为本发明的进一步方案，RF1和RF2损耗：
RF1和RF2：≤2.3dB@380MHz—570MHz，
≥56dB@750MHz—2000MHz；
≤2.2dB@540MHz—860MHz，
≥58dB@1080MHz—2500MHz；
≤2.4dB@830MHz—1280MHz，
≥60dB@1600MHz—3000MHz；
≤2.5dB@1250MHz—2000MHz，
≥56dB@2450MHz—5000MHz；
≤3dB@380MHz—2GHz。
作为本发明的进一步方案，驱动器设置有CTRL&PWR外部接口：CTRL&PWR采用J30J—9ZKP型号，用于电源和控制；
CTRL&PWR接口定义：
+5V：用于+5V供电；
GND：接地线；
—20V：用于—20V供电；
SW2A：连接滤波器1支路开关控制线；
SW2B：连接滤波器2支路开关控制线；
SW2C：连接直通端支路开关控制线；
SW2D：连接滤波器3支路开关控制线；
SW2E：连接滤波器4支路开关控制线；
NC：空置。
作为本发明的进一步方案，外壳长55mm，宽36mm，高30mm，最大长度为73mm。
作为本发明的进一步方案，滤波器组的接口连接用的线缆全部采用抗压型的。
作为本发明的进一步方案，外壳表面涂有一层抗干扰涂料。
所述抗干扰涂层，可以是用于抗信号传输干扰的涂层，同时也可以包括保护涂层。
本发明其中一种具体实施方式中，保护涂层的内侧可以设有屏蔽涂层，所述屏蔽涂层远离保护涂层的一侧设有绝缘涂层，所述绝缘涂层远离屏蔽涂层的一侧设有导电涂层，所述导电涂层远离绝缘涂层的一侧设有基底涂层，所述基底涂层远离导电涂层的一侧设有可附着物。
其中，所述保护涂层粘涂在屏蔽涂层远离绝缘涂层的一侧表面。
其中，所述屏蔽涂层粘涂在绝缘涂层远离导电涂层的一侧表面,且屏蔽涂层可以使用包括所有可以实现屏蔽作用的屏蔽材料。
其中，所述绝缘涂层粘涂在导电涂层远离基底涂层的一侧表面，且绝缘涂层可以使用包括所有可以实现绝缘效果的绝缘材料。
其中，所述导电涂层粘涂在基底涂层远离可附着物的一侧表面，且导电涂层可以使用包括所有可以实现导电作用的导体。
其中，所述基底涂层粘涂在可附着物的表面。
作为本发明的进一步方案，所述滤波模块包括电感A、电容A、电感B、电容B、电感C以及电容C；电感A、电容A、电感C以及电容C依次串联；所述电感B的一端接地，电感B另一端与电感C串联；所述电容B的一端接地，电容B另一端与电感C串联；所述滤波模块接入电感A；所述电感C接入频率源输出端。
作为本发明的进一步方案，所述驱动器包括功率驱动器A和功率驱动器B，功率驱动器A晶体管和与功率驱动器A晶体管互补的功率驱动器B连接。
作为本发明的进一步方案，所述滤波模块采用RS485通讯协议。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：RF1和RF2损耗：≤2.3dB@380MHz—570MHz，≥56dB@750MHz—2000MHz；≤2.2dB@540MHz—860MHz，≥58dB@1080MHz—2500MHz；≤2.4dB@830MHz—1280MHz，≥60dB@1600MHz—3000MHz；≤2.5dB@1250MHz—2000MHz，≥56dB@2450MHz—5000MHz；≤3dB@380MHz—2GHz。高隔离度，具有良好的电磁兼容性。
外壳的尺寸可以根据实际需求设置。本发明一个具体实施方式中，其尺寸可以是：长55mm，宽36mm，高30mm，最大长度为73mm，体积小，高集成。
附图说明
图1为本发明的原理框图;
图2为本发明的滤板模块原理图；
图3为本发明的驱动器原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参阅图1-图3，本发明提供的一种实施例：一种小型化的GHz大功率天线前端器组，滤波器组包括两个驱动器和滤波模块，两个驱动器和滤波模块组装在外壳内；
滤波器组工作频率在380MHz—2GHz之间，滤波器组的带内平坦度≤±0.5dB，输入/输出阻抗为50Ω，输入驻波比≤1.6，换频响应时间≤10us，P1dB压缩点≥+30dBm，最大输入信号功率为+43dBm。
滤波模块设置有RF1和RF2外部接口：
RF1：采用SMA—KFD50型号，用于RF1接口；
RF2：采用SMA—KFD50型号，用于RF2接口；
RF1和RF2损耗：
RF1和RF2：≤2.3dB@380MHz—570MHz，
≥56dB@750MHz—2000MHz；
≤2.2dB@540MHz—860MHz，
≥58dB@1080MHz—2500MHz；
≤2.4dB@830MHz—1280MHz，
≥60dB@1600MHz—3000MHz；
≤2.5dB@1250MHz—2000MHz，
≥56dB@2450MHz—5000MHz；
≤3dB@380MHz—2GHz。
损耗控制在预定标准内，实现低损耗运行。
本发明提供的滤波器组具有体积小，高集成，高隔离度，良好的电磁兼容性的优点。
实施例2
本发明提供的一种实施例：一种小型化的GHz大功率天线前端器组，滤波模块设置有RF1和RF2外部接口：
RF1：采用SMA—KFD50型号，用于RF1接口；
RF2：采用SMA—KFD50型号，用于RF2接口；
RF1和RF2损耗：
RF1和RF2：≤2.3dB@380MHz—570MHz，
≥56dB@750MHz—2000MHz；
≤2.2dB@540MHz—860MHz，
≥58dB@1080MHz—2500MHz；
≤2.4dB@830MHz—1280MHz，
≥60dB@1600MHz—3000MHz；
≤2.5dB@1250MHz—2000MHz，
≥56dB@2450MHz—5000MHz；
≤3dB@380MHz—2GHz。
损耗控制在预定标准内，实现低损耗运行。
实施例3
本发明提供的一种实施例：一种小型化的GHz大功率天线前端器组，滤波模块结构：
滤波模块包括电感A、电容A、电感B、电容B、电感C以及电容C；电感A、电容A、电感C以及电容C依次串联；电感B的一端接地，电感B另一端与电感C串联；电容B的一端接地，电容B另一端与电感C串联；滤波模块接入电感A；电感C接入频率源输出端。
滤波模块设置有RF1和RF2外部接口：
RF1：采用SMA—KFD50型号，用于RF1接口；
RF2：采用SMA—KFD50型号，用于RF2接口；
RF1和RF2损耗：
RF1和RF2：≤2.3dB@380MHz—570MHz，
≥56dB@750MHz—2000MHz；
≤2.2dB@540MHz—860MHz，
≥58dB@1080MHz—2500MHz；
≤2.4dB@830MHz—1280MHz，
≥60dB@1600MHz—3000MHz；
≤2.5dB@1250MHz—2000MHz，
≥56dB@2450MHz—5000MHz；
≤3dB@380MHz—2GHz。
损耗控制在预定标准内，实现低损耗运行。
驱动器设置有CTRL&PWR外部接口；
CTRL&PWR接口定义：
+5V：用于+5V供电；
GND：接地线；
—20V：用于—20V供电；
SW2A：连接滤波器1支路开关控制线；LVTTL高有效；
SW2B：连接滤波器2支路开关控制线；LVTTL高有效；
SW2C：连接直通端支路开关控制线；LVTTL高有效；
SW2D：连接滤波器3支路开关控制线；LVTTL高有效；
SW2E：连接滤波器4支路开关控制线；LVTTL高有效；
NC：空置。
CTRL&PWR采用J30J—9ZKP型号，用于电源和控制。
滤波器组包括两个驱动器和滤波模块，两个驱动器和滤波模块组装在外壳内；
滤波器组工作频率在380MHz—2GHz之间，滤波器组的带内平坦度≤±0.5dB，输入/输出阻抗为50Ω，输入驻波比≤1.6，换频响应时间≤10us，P1dB压缩点≥+30dBm，最大输入信号功率为+43dBm。
实施例4
本发明提供的一种实施例：一种小型化的GHz大功率天线前端器组，滤波模块结构：
滤波模块包括电感A、电容A、电感B、电容B、电感C以及电容C；电感A、电容A、电感C以及电容C依次串联；电感B的一端接地，电感B另一端与电感C串联；电容B的一端接地，电容B另一端与电感C串联；滤波模块接入电感A；电感C接入频率源输出端。
滤波器组工作频率在380MHz—2GHz之间，滤波器组的带内平坦度≤±0.5dB，输入/输出阻抗为50Ω，输入驻波比≤1.6，换频响应时间≤10us，P1dB压缩点≥+30dBm，最大输入信号功率为+43dBm。
滤波模块设置有RF1和RF2外部接口：
RF1：采用SMA—KFD50型号，用于RF1接口；
RF2：采用SMA—KFD50型号，用于RF2接口；
RF1和RF2损耗：
RF1和RF2：≤2.3dB@380MHz—570MHz，
≥56dB@750MHz—2000MHz；
≤2.2dB@540MHz—860MHz，
≥58dB@1080MHz—2500MHz；
≤2.4dB@830MHz—1280MHz，
≥60dB@1600MHz—3000MHz；
≤2.5dB@1250MHz—2000MHz，
≥56dB@2450MHz—5000MHz；
≤3dB@380MHz—2GHz。
损耗控制在预定标准内，实现低损耗运行。
实施例5
本发明提供的一种实施例：一种小型化的GHz大功率天线前端器组，滤波模块接口设置：RF1：采用SMA—KFD50型号，用于RF1接口；
RF2：采用SMA—KFD50型号，用于RF2接口；
RF1和RF2损耗：
RF1和RF2：≤2.3dB@380MHz—570MHz，
≥56dB@750MHz—2000MHz；
≤2.2dB@540MHz—860MHz，
≥58dB@1080MHz—2500MHz；
≤2.4dB@830MHz—1280MHz，
≥60dB@1600MHz—3000MHz；
≤2.5dB@1250MHz—2000MHz，
≥56dB@2450MHz—5000MHz；
≤3dB@380MHz—2GHz。
CTRL&PWR接口：
+5V：用于+5V供电；
GND：接地线；
—20V：用于—20V供电；
SW2A：连接滤波器1支路开关控制线；LVTTL高有效；
SW2B：连接滤波器2支路开关控制线；LVTTL高有效；
SW2C：连接直通端支路开关控制线；LVTTL高有效；
SW2D：连接滤波器3支路开关控制线；LVTTL高有效；
SW2E：连接滤波器4支路开关控制线；LVTTL高有效；
NC：空置。
CTRL&PWR采用J30J—9ZKP型号，用于电源和控制。
滤波器组包括两个驱动器和滤波模块，两个驱动器和滤波模块组装在外壳内；
滤波器组工作频率在380MHz—2GHz之间，滤波器组的带内平坦度≤±0.5dB，输入/输出阻抗为50Ω，输入驻波比≤1.6，换频响应时间≤10us，P1dB压缩点≥+30dBm，最大输入信号功率为+43dBm。
实施例6
本发明提供的一种实施例：一种小型化的GHz大功率天线前端器组，指示灯连接方式：
外壳表面嵌入设有六个指示灯，且六个指示灯分别与射频发射口、射频接收口、电源供电接口、以太网数据传输接口、以太网数据传输接口和12位备用控制接口彼此一一对应；用于判断射频发射口、射频接收口、电源供电接口、以太网数据传输接口、以太网数据传输接口和12位备用控制接口的工作状态。
滤波器组包括两个驱动器和滤波模块，两个驱动器和滤波模块组装在外壳内；
滤波器组工作频率在380MHz—2GHz之间，滤波器组的带内平坦度≤±0.5dB，输入/输出阻抗为50Ω，输入驻波比≤1.6，换频响应时间≤10us，P1dB压缩点≥+30dBm，最大输入信号功率为+43dBm。
滤波模块设置有RF1和RF2外部接口：
RF1：采用SMA—KFD50型号，用于RF1接口；
RF2：采用SMA—KFD50型号，用于RF2接口；
RF1和RF2损耗：
RF1和RF2：≤2.3dB@380MHz—570MHz，
≥56dB@750MHz—2000MHz；
≤2.2dB@540MHz—860MHz，
≥58dB@1080MHz—2500MHz；
≤2.4dB@830MHz—1280MHz，
≥60dB@1600MHz—3000MHz；
≤2.5dB@1250MHz—2000MHz，
≥56dB@2450MHz—5000MHz；
≤3dB@380MHz—2GHz。
损耗控制在预定标准内，实现低损耗运行。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种小型化的GHz大功率天线前端器组，其特征在于：滤波器组包括两个驱动器和滤波模块，两个驱动器和滤波模块组装在外壳内；
滤波器组工作频率在380MHz—2GHz之间，滤波器组的带内平坦度≤±0.5dB，输入/输出阻抗为50Ω，输入驻波比≤1.6，换频响应时间≤10us，P1dB压缩点≥+30dBm，最大输入信号功率为+43dBm。
2.根据权利要求1所述的一种小型化的GHz大功率天线前端器组，其特征在于：滤波模块设置有RF1和RF2外部接口：
RF1：采用SMA—KFD50型号，用于RF1接口；
RF2：采用SMA—KFD50型号，用于RF2接口。
3.根据权利要求1所述的一种小型化的GHz大功率天线前端器组，其特征在于： RF1和RF2损耗：
RF1和RF2：≤2.3dB@380MHz—570MHz，
≥56dB@750MHz—2000MHz；
≤2.2dB@540MHz—860MHz，
≥58dB@1080MHz—2500MHz；
≤2.4dB@830MHz—1280MHz，
≥60dB@1600MHz—3000MHz；
≤2.5dB@1250MHz—2000MHz，
≥56dB@2450MHz—5000MHz；
≤3dB@380MHz—2GHz。
4.根据权利要求1所述的一种小型化的GHz大功率天线前端器组，其特征在于：驱动器设置有CTRL&PWR外部接口：CTRL&PWR采用J30J—9ZKP型号，用于电源和控制；
CTRL&PWR接口定义：
+5V：用于+5V供电；
GND：接地线；
—20V：用于—20V供电；
SW2A：连接滤波器1支路开关控制线；
SW2B：连接滤波器2支路开关控制线；
SW2C：连接直通端支路开关控制线；
SW2D：连接滤波器3支路开关控制线；
SW2E：连接滤波器4支路开关控制线；
NC：空置。
5.根据权利要求1所述的一种小型化的GHz大功率天线前端器组，其特征在于：外壳长55mm，宽36mm，高30mm，最大长度为73mm。
6.根据权利要求1所述的一种小型化的GHz大功率天线前端器组，其特征在于：滤波器组的接口连接用的线缆全部采用抗压型的。
7.根据权利要求1所述的一种小型化的GHz大功率天线前端器组，其特征在于：外壳表面涂有一层抗干扰涂料。
8.根据权利要求1所述的一种小型化的GHz大功率天线前端器组，其特征在于：所述滤波模块包括电感A、电容A、电感B、电容B、电感C以及电容C；电感A、电容A、电感C以及电容C依次串联；所述电感B的一端接地，电感B另一端与电感C串联；所述电容B的一端接地，电容B另一端与电感C串联；所述滤波模块接入电感A；所述电感C接入频率源输出端。
9.根据权利要求1所述的一种小型化的GHz大功率天线前端器组，其特征在于：所述驱动器包括功率驱动器A和功率驱动器B，功率驱动器A晶体管和与功率驱动器B晶体管互补的功率驱动器B连接。
10.根据权利要求1所述的一种小型化的GHz大功率天线前端器组，其特征在于：所述滤波模块采用RS485通讯协议。
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