CN114915330A - 一种基带射频一体化的卫星终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基带射频一体化的卫星终端，上壳体和下壳体扣合形成的腔体，上壳体和下壳体的外表面设置有散热齿；基带部分和射频部分上下叠层设置于腔体内，基带部分的芯片上配置有导热垫，导热垫与上壳体贴合设置。本发明的，能够将IDU基带处理部分和ODU射频变频部分设计融为一体，摒弃以往通过两根射频线缆进行数据传输、供钟和供电要求，降低链路损耗和耗材成本，终端对外仅一个RJ45接口，极大简化终端防护要求和使用操作简单，极大简化用户安装和提升用户体验性，降低了使用成本，在上壳体和下壳体的外表面设置散热齿，采用空气对流形式进行传导散热，实现了卫星终端可以高效自然散热的目的，提高了产品使用可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种基带射频一体化的卫星终端。
背景技术
卫星终端最初实现方式是IDU+BUC+LNB，IDU实现调制解调功能，BUC实现上变频功能，LNB实现下变频功能，同时IDU还需给BUC提供电源和时钟信号，给LNB提供电源和本振切换指令。使用时，IDU部分放置室内，BUC和LNB部分放置在天线支架端，通过射频线缆进行连接，装配时较为繁琐。
近几年卫星终端实现方式发展为IDU+ODU，IDU仍然实现调制解调功能，ODU实现上下变频功能，同时IDU给ODU提供电源和时钟信号，使用时，IDU部分放置室内，ODU部分放置在天线支架端，IDU和ODU之间通过射频线缆相连，装配时仍然繁琐。
因此，现有的或传统的卫星终端均是由室内MODERM单元和室外TRANSIVER单元组成的分立模式，采用射频线缆连接，不适合长距离使用，链路损耗较大，且室外防护处理较为复杂，用户体验性不足，不利于未来高通量需求发展。
共腔一体化设计，要保证在较小的体积内，实现卫星终端室外正常工作，高效自然散热将会是对共腔一体化设计提出严峻挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基带射频一体化的卫星终端，以实现终端整体设计均集成在室外结构目的，同时能够进行高效自然散热，保证卫星终端正常工作。
为实现上述发明目的，本发明提供一种基带射频一体化的卫星终端，包括：
上壳体和下壳体扣合形成的腔体，所述上壳体和所述下壳体的外表面设置有散热齿；
基带部分和射频部分上下叠层设置于所述腔体内，所述基带部分的芯片上配置有导热垫，所述导热垫与所述上壳体贴合设置。
在上述任一技术方案中，所述上壳体表面还设置有呼吸阀，所述呼吸阀配置有螺纹堵头。
在上述任一技术方案中，所述散热齿方向与所述上壳体或所述下壳体的一个边平行设置，且所述上壳体与所述下壳体的散热齿的方向相同。
在上述任一技术方案中，所述射频部分包括发射模块和接收模块设置所述下壳体的上表面。
在上述任一技术方案中，所述发射模块配置有发射板、发射盖及发射屏蔽板，所述发射板设置在所述下壳体的上表面，所述发射盖和发射屏蔽板配合设置并扣合在所述发射板上。
在上述任一技术方案中，所述接收模块配置有接收板、接收盖及接收屏蔽板，所述接收板设置在所述下壳体的上表面，所述接收盖和接收屏蔽板配合设置并扣合在所述接收板上。
在上述任一技术方案中，所述基带部分设置有用于屏蔽中频输入输出部分的屏蔽槽。
在上述任一技术方案中，所述卫星终端还设置有波导和双工器。
在上述任一技术方案中，所述基带部分和所述射频部分的供电和控制信号通过板间连接器互连，中频信号通过定制射频线缆进行连接。
在上述任一技术方案中，所述基带部分采用有源以太网供电。
与现有技术相比，本发明的一种基带射频一体化的卫星终端，上壳体和下壳体扣合形成的腔体，所述上壳体和所述下壳体的外表面设置有散热齿；基带部分和射频部分上下叠层设置于所述腔体内，所述基带部分的芯片上配置有导热垫，所述导热垫与所述上壳体贴合设置；能够将IDU基带处理部分和ODU射频变频部分设计融为一体，摒弃以往通过两根射频线缆进行数据传输、供钟和供电要求，降低链路损耗和耗材成本，终端对外仅一个RJ45接口，极大简化终端防护要求和使用操作简单，极大简化用户安装和提升用户体验性，降低了使用成本和提高了产品使用可靠性。
同时，在上壳体和下壳体的外表面设置散热齿，采用空气对流形式进行传导散热，实现了卫星终端可以高效自然散热的目的，保证了卫星终端的运行环境，提升了卫星终端的稳定性与可靠性。
附图说明
图1示意性表示本发明的一种实施方式的基带射频一体化的卫星终端的结构形式爆炸图；
图2示意性表示本发明的一种实施方式的基带射频一体化的卫星终端的结构建模示意图；
图3示意性表示本发明的一种实施方式的基带射频一体化的卫星终端射频部分建模示意图；
图4示意性表示本发明的一种实施方式的基带射频一体化的卫星终端基带部分建模示意图；
图5示意性表示本发明的一种实施方式的基带射频一体化的卫星终端热力学仿真分析示意图；
图6示意性表示本发明的一种实施方式的基带射频一体化的卫星终端射频部分热力学仿真分析示意图；
图7示意性表示本发明的一种实施方式的基带射频一体化的卫星终端基带部分热力学仿真分析示意图；
图8示意性表示本发明的一种实施方式的基带射频一体化的卫星终端性能指标测图；
图9示意性表示本发明的一种实施方式的基带射频一体化的卫星终端上壳体的仰视图。
其中，图1至图9中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
10、上壳体；20、下壳体；30、散热齿；40、基带部分；41、导热垫；42、散热凸坦；50、射频部分；51、发射板；52、发射盖；53、发射屏蔽板；54、接收板；55、接收盖；56、接收屏蔽板；60、呼吸阀；61、螺纹堵头；70、双工器；80、RJ45接口。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
参见图1至图9，本发明的一种基带射频一体化的卫星终端，包括：
上壳体10和下壳体20扣合形成的腔体；
基带部分40和射频部分50上下叠层设置于腔体内。
在该实施例中，通过设置扣合的上壳体10和下壳体20，基带部分40和射频部分50层叠设置在腔体内，能够将IDU基带处理部分和ODU射频变频部分设计融为一体，摒弃以往通过两根射频线缆进行数据传输、供钟和供电要求，降低链路损耗和耗材成本，终端对外仅一个RJ45接口80，极大简化终端防护要求和使用操作简单，极大简化用户安装和提升用户体验性，降低了使用成本和提高了产品使用可靠性。
具体地说，基带部分40负责基带信号处理，将网络数据转化为卫星通信数据，并完成L频段射频信号接收和发射，同时为射频板供电以及完成终端整机控制功能，射频部分50负责Ka频段射频信号收发并转化为L频段射频信号传输给基带板，并可以根据基带板控制信号完成射频收发频点和增益等参数配置，将基带部分40和射频部分50采用共腔一体化设计，卫星终端工作时，整机内部瞬时功耗约为35W，机尺寸≤160mm×120mm×80mm，外观呈流线型，结构材料为铝合金材质，总重≤1.5kg，相比于传统分立式设计，尺寸降低21％，重量减少17％。
其中，上壳体10与下壳体20连接处可填充聚四氟乙烯泡沫，起到一定缓冲和防水的效果。
卫星终端均是由室内MODERM单元和室外TRANSIVER单元组成的分立模式，采用射频线缆连接，室内单元通常包括信号处理装置、用于媒体高速缓存的存储装置、以及允许室内单元用作防火墙、路由器和/或无线接入点的电路，室外单元通过数字通信路径通信地耦合到室内单元，基带部分40和射频部分50上下叠层处理，中频信号传输采用射频线缆，控制信号采用接插件形式。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，优选地，上壳体10和下壳体20的外表面设置有散热齿30，散热齿30方向与上壳体10或下壳体20的一个边平行设置，上壳体10表面还设置有呼吸阀60。
在该实施例中，室内MODERM单元和室外TRANSIVER单元共腔一体化的设计，需保证在较小的体积内，卫星终端能够在室外正常工作，通过在上壳体10和下壳体20的外表面设置散热齿30，采用空气对流形式进行传导散热，在使用时，散热齿30方向呈顺风向，便于自然对流，从而提升散热效率，上壳体10和下壳体20的结构材料为铝合金材质，采用加大铝合金底座90厚度和增加散热齿30有效面积，实现了卫星终端可以高效自然散热的目的，在使用卫星终端时，存在室外使用的情况，此时，腔体内外会有温差，采用呼吸阀60实现内外温度平衡，不会因温差产生水珠附着在板上，从而导致板失效的问题，提升了卫星终端的稳定性与可靠性，呼吸阀60上配置有螺纹堵头61，卫星终端在不使用时，将螺纹堵头61旋入呼吸阀60上。
进一步地，上壳体10和下壳体20的外表面及散热齿30上喷涂白色散热材质。
其中，考虑到整体重量要求，可以将散热齿30的厚度设计为2.5mm，间距设置为9.5mm。
另外，卫星终端的底部设置有底座90，底座90也采用铝合金材质。
如图5至图7所示，图5的卫星终端热力学仿真分析示意图中显示，工作时，卫星终端内核心区域位置温度为75℃-95℃之间；图6的射频部分热力学仿真分析示意图中显示，工作时，射频部分的核心部分温度为90℃-95℃之间，靠近核心位置的温度为70℃-80℃之间；图7的基带部分热力学仿真分析示意图中显示，工作时，基带部分核心温度为120℃，其周围温度在80℃-115℃之间，由中心向外延伸逐渐降低。
如图4和图9所示，在本发明的一个实施例中，优选地，基带部分40的芯片上配置有导热垫41。
在该实施例中，在基带部分40的芯片上配置导热垫41，并通过散热凸坦42进行有效散热，散热凸坦42设置在上壳体10与基带部分40接触的面上，多个散热凸坦42与芯片对应设置，包括尺寸大小及位置，散热凸坦42与导热片41接触设置，能够大大提升基带上芯片的散热功能，为芯片工作提供稳定的工作环境，有效地避免了高温导致芯片性能受损的问题，从而保证了卫星终端的稳定性与可靠性。
其中，导热垫41的导热系数为3W/(m·℃)，厚度为1mm。
在本发明的一个实施例中，优选地，射频部分50包括发射模块和接收模块设置下壳体20的上表面。
在该实施例中，上壳体10扣合于下壳体20上，并形成腔体，射频部分50设置于腔体内，位于下壳体20的上表面上，使得射频部分50产生的热量能够快速传到至下壳体20，起到提升散热效率的作用。
在本发明的一个实施例中，优选地，发射模块配置有发射板51、发射盖52及发射屏蔽板53，发射板51设置在下壳体20的上表面，发射盖52和发射屏蔽板53配合设置并扣合在发射板51上。
在该实施例中，发射模块配置有发射板51、发射盖52及发射屏蔽板53，发射盖52和发射屏蔽板53配合用于对发射部分进行屏蔽，发射板51上设置的发热器件均为表贴器件，热量通过发射板51传导至下壳体20，发射板51上针对发热器件设计有散热通孔，保证发射模块的稳定工作。
在本发明的一个实施例中，优选地，接收模块配置有接收板54、接收盖55及接收屏蔽板56，接收板54设置在下壳体20的上表面，接收盖55和接收屏蔽板56配合设置并扣合在接收板54上。
在该实施例中，接收模块配置有接收板54、接收盖55及接收屏蔽板56，接收盖55和接收屏蔽板56配合用于对接收部分进行屏蔽，接收板54上设置的发热器件均为表贴器件，热量通过接收板54传导至下壳体20，接收板54上针对发热器件设计有散热通孔，保证接收模块的稳定工作。
其中，射频部分50的发射模块和接收模块共面放置，射频部分50的发射板51和接收板54的厚度可以设置为0.5mm。
在本发明的一个实施例中，优选地，基带部分40设置有用于屏蔽中频输入输出部分的屏蔽槽。
在该实施例中，基带部分40的中频输入输出部分屏蔽通过结构体自身设计有屏蔽槽进行处理，既可以降低腔体整体高度，又可以减少设计成本和装配难度。
在本发明的一个实施例中，优选地，卫星终端还设置有波导和双工器70。
在该实施例中，通过在卫星终端上设置波导双工器70，能够快速传递信号，并将发射和接收信号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。
在本发明的一个实施例中，优选地，基带部分40和射频部分50的供电和控制信号通过板间连接器互连，中频信号通过定制射频线缆进行连接。
在该实施例中，通过将基带部分40和射频部分50的供电和控制信号通过板间连接器互连，实现了基带部分40和射频部分50之间的短距离传输，减少链路损耗，中频信号通过定制射频线缆进行连接，能够进一步地保证信号质量。
在本发明的一个实施例中，优选地，基带部分40采用有源以太网供电。
在该实施例中，卫星终端对外仅一个RJ45接口80，通过有源以太网实现供电和传输，极大简化卫星终端防护要求，并使得卫星终端的安装、使用操作简单。
本发明的一种基带射频一体化的卫星终端，上壳体和下壳体扣合形成的腔体，上壳体和下壳体的外表面设置有散热齿；基带部分和射频部分上下叠层设置于腔体内，基带部分的芯片上配置有导热垫，导热垫与上壳体贴合设置；能够将IDU基带处理部分和ODU射频变频部分设计融为一体，摒弃以往通过两根射频线缆进行数据传输、供钟和供电要求，降低链路损耗和耗材成本，终端对外仅一个RJ45接口，极大简化终端防护要求和使用操作简单，极大简化用户安装和提升用户体验性，降低了使用成本和提高了产品使用可靠性。
同时，在上壳体和下壳体的外表面设置散热齿，采用空气对流形式进行传导散热，实现了卫星终端可以高效自然散热的目的，保证了卫星终端的运行环境，提升了卫星终端的稳定性与可靠性。
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种基带射频一体化的卫星终端，其特征在于，包括：
上壳体(10)和下壳体(20)扣合形成的腔体，所述上壳体(10)和所述下壳体(20)的外表面设置有散热齿(30)；
基带部分(40)和射频部分(50)上下叠层设置于所述腔体内，所述基带部分(40)的芯片上配置有导热垫(41)，所述导热垫(41)与所述上壳体(10)贴合设置。
2.根据权利要求1所述的基带射频一体化的卫星终端，其特征在于，所述上壳体(10)表面还设置有呼吸阀(60)，所述呼吸阀(60)配置有螺纹堵头(61)。
3.根据权利要求1所述的基带射频一体化的卫星终端，其特征在于，所述散热齿(30)方向与所述上壳体(10)或所述下壳体(20)的一个边平行设置，且所述上壳体(10)与所述下壳体(20)的散热齿(30)的方向相同。
4.根据权利要求1所述的基带射频一体化的卫星终端，其特征在于，所述射频部分(50)包括发射模块和接收模块设置所述下壳体(20)的上表面。
5.根据权利要求4所述的基带射频一体化的卫星终端，其特征在于，所述发射模块配置有发射板(51)、发射盖(52)及发射屏蔽板(53)，所述发射板(51)设置在所述下壳体(20)的上表面，所述发射盖(52)和发射屏蔽板(53)配合设置并扣合在所述发射板(51)上。
6.根据权利要求4所述的基带射频一体化的卫星终端，其特征在于，所述接收模块配置有接收板(54)、接收盖(55)及接收屏蔽板(56)，所述接收板(54)设置在所述下壳体(20)的上表面，所述接收盖(55)和接收屏蔽板(56)配合设置并扣合在所述接收板(54)上。
7.根据权利要求1所述的基带射频一体化的卫星终端，其特征在于，所述基带部分(40)设置有用于屏蔽中频输入输出部分的屏蔽槽。
8.根据权利要求1所述的基带射频一体化的卫星终端，其特征在于，所述卫星终端还设置有波导和双工器(70)。
9.根据权利要求1所述的所述的基带射频一体化的卫星终端，其特征在于，所述基带部分(40)和所述射频部分(50)的供电和控制信号通过板间连接器互连，中频信号通过定制射频线缆进行连接。
10.根据权利要求1所述的基带射频一体化的卫星终端，其特征在于，所述基带部分(40)采用有源以太网供电。
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