CN116569498A - 用于移动平台的柔性多调制解调器宽带终端 - Google Patents

Abstract

提供了允许连接多个不同调制解调器的模块化宽带终端。模块化宽带终端包括具有公共接口的主连接器板。调制解调器具有不同于公共接口和其他调制解调器的特定接口。每个调制解调器可以与转换器适配器板连接，转换器适配器板被配置为将调制解调器与公共接口耦合。

Description

用于移动平台的柔性多调制解调器宽带终端

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年7月15日提交的美国临时专利申请No.62/705,790的权益。此和所有其他引用的外来材料通过引用全部并入本文。如果通过引用合并的参考文献中术语的定义或使用与本文中提供的术语的定义不一致或相反，则本文中提供术语的定义被视为具有控制性。

技术领域

本发明的领域是宽带终端。

背景技术

以下描述包括对理解本发明可能有用的信息。不承认本文提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的发明相关，或明确或隐含引用的任何出版物是现有技术。

随着互联网连接需求的不断增加，越来越多的飞机和其他车辆上安装了卫星(宽带)终端。对于数据的接收和传输，通常需要卫星调制解调器。通常，宽带终端仅限于单个调制解调器卡，这将其使用限制到特定的网络系统或提供商。在这种情况下，为了确保互联网连接，车辆将被限制在世界的特定地区和/或特定卫星系统(即使更好的服务可用)。

例如，对于为飞机设计的宽带终端，长途飞行可能需要更换卫星系统，或者规定在整个飞行过程中不提供互联网连接。这样的宽带终端根据ARINC标准791和792进行配置，并指代被指定为调制解调器管理器(ModMan)的线路可更换单元(LRU)。ModMan的配置目前仅限于每个宽带终端一个调制解调器，这导致ModMan通常只允许连接到特定的卫星系统或星座。

因此，在本示例中，支持多个卫星系统需要使用多个调制解调器。通常，这会导致使用更多需要更多空间的单元，并增加额外的重量。使用多个调制解调器还涉及多个设计和开发，尤其是提供通常不同接口(例如以太网连接、串行接口等)的调制解调器。由于认证和鉴定活动，这也会增加成本。

另一个问题是调制解调器供应商通常在其调制解调器卡上实现不同的接口。例如，以太网接口的数量和以太网接口的类型(例如，100BASE-T、SGMII)以及离散信号输入和离散信号输出的数量、状态指示的LED等可能不同。

在最先进的实施方式中，每次集成新的调制解调器卡都需要重新设计插入调制解调器卡的ModMan中的印刷电路板(PCB)。即使调制解调器卡未直接插入PCB，而是通过电缆连接，ModMan的PCB也必须提供必要的接口以接收连接新调制解调器卡的电缆。

这可能需要对现有的ModMan PCB和ModMan硬件进行重大重新设计，这意味着工程成本过高，以及管理和维护数十种不同零件号变化的管理开销。

本文中标识的所有出版物通过引用并入，其程度与每个单独的出版物或专利申请通过引用被具体和单独地指示并入的程度相同。如果合并参考文献中的术语定义或使用与本文提供的术语定义不一致或相反，则本文提供的该术语定义适用，而参考文献中该术语的定义不适用。

因此，仍然需要一种模块化宽带终端，其可以容纳多个不同的调制解调器，而不需要重新设计PCB或其他硬件。

发明内容

本发明的主题提供了用于模块化宽带终端的装置、系统和方法，该模块化宽带端子被配置为与可能具有不同接口的多个调制解调器接口。优选的模块化宽带终端被配置为使得不同的和/或新的调制解调器可以随着时间的推移容易地被集成和支持，而不需要更换宽带终端，从而避免了宽带终端的重大重新设计。

如上所述，当前宽带终端的主要问题是为每个服务或提供商使用专用调制解调器，该调制解调器具有特定接口，包括例如特定数量的以太网接口(100BASE-T、SGMII)、串行连接类型(如果有的话)、离散输入/输出信号的数量、状态指示器(例如LED)等。以这种方式，新调制解调器卡的每次集成都需要电子封装的特定配置，以确保调制解调器卡正常工作。

本发明主题的预期宽带终端被配置为提供足够多的通信接口(例如以太网端口、离散输入/输出、串行通信、状态指示器)，这些通信接口对于不同的调制解调器是通用的。这些接口可以通过连接器(例如夹层连接器)访问，允许接收/插入专用印刷电路板(PCB)和/或柔性电路(例如Starrflex)和/或者电缆。

为了适应不同的调制解调器，每个调制解调器可以具有不同的模块，该模块可以在宽带终端的公共接口和调制解调器的接口之间提供连接/转换。例如，模块可以是PCB或其他组件，并且在本文中被称为转换器适配器板(CAB)。CAB有利地允许将每个调制解调器集成到宽带终端中，并与终端的电子封装正确接口。此外，每个调制解调器使用单独的CAB可以显著降低工程成本，因为不需要对终端的核心PCB进行重大重新设计，同时允许终端适应新的调制解调器卡。

利用终端中存在的基本电子封装的基本公共设计、允许访问公共接口的连接器和确保从公共接口到特定接口(例如CAB)的转换的电路，有利地为在单个终端中集成一个或多个调制解调器提供了足够的灵活性和适应性。这通过有利地减少使用多个调制解调器所需的终端数量和降低设计和开发方面的成本，以及如果适用的话，在认证和鉴定方面，提供了优于现有技术终端的显著益处。

在以下实施例中进一步阐述了本发明的主题。

一种模块化宽带终端，包括：具有至少两个公共接口的主连接器板；至少一个转换器适配器板；以及至少一个调制解调器。在一些实施例中，终端可以包括至少两个转换器适配器板和至少两个调制解调器。至少两个公共接口中的至少一个被配置为：(a)经由柔性电路或电缆间接连接到一个转换器适配器板，或者(b)通过直接接收转换器适配器板而连接到转换器适配器板。每个转换器适配器板直接或间接连接到一个调制解调器。连接的调制解调器可以相同或不同。

模块化宽带终端还可以包括以下一个或多个：主载体板；CPU模块；主接口板；以及电源板。这些组件中的每一个都可以连接到宽带终端的连接器板。

模块化宽带终端还可以包括中频(IF)路由电路，其被配置为与至少一个调制解调器通信耦合。

在模块化宽带终端包括至少两个调制解调器的情况下，IF路由电路可以被配置为将同轴信号从至少两个调制解调器中的一个切换到至少两个调制解调器中的另一个。可选地或另外，IF路由电路可以被配置为通过至少一个转换器适配器板路由同轴信号。IF路由电路还可以被配置为将不同频率信号转换为相同频率，例如用于从宽带终端传输信号。

另一实施例涉及一种模块化宽带终端，包括具有至少两个公共接口的主连接器板；第一调制解调器，具有不同于所述至少两个公共接口的第一接口；第二调制解调器，具有与所述至少两个公共接口和所述第一接口不同的第二接口；第一转换器适配器板，被配置为与所述第一调制解调器和所述至少两个公共接口中的一个连接；以及第二转换器适配器板，被配置为与所述第二调制解调器和所述至少两个公共接口中的另一个连接。第一和第二转换器适配器板中的每一个可以被配置为直接插入到至少两个公共接口中的一个和第一或第二接口中，或者可选地这些板可以被配置为通过柔性电路或电缆连接到至少两个公共接口中的一个。

模块化宽带终端还可以包括下列中的一个或多个：主载体板；CPU模块；主接口板；以及电源板。这些组件中的每一个都可以连接到主连接器板。连接器板还可以包括被配置为与第一和第二调制解调器通信耦合的中频(IF)路由电路。IF路由电路可以被配置为将同轴信号从第一和第二调制解调器中的一个切换到第一和第二调制解调器中的另一个。并且可选地或附加地，所述IF路由电路被配置为通过所述第一和第二适配器板中的一个或两个来路由同轴信号。

在上述每个实施例中，主连接器板的至少两个公共接口中的每个被配置为：(a)经由柔性电路或电缆间接连接到转换器适配器板；或(b)通过接收所述转换器适配器板直接连接到转换器适配器板。

本发明主题的各种目的、特征、方面和优点将从以下优选实施例的详细描述以及附图变得更加明显，附图中相同的数字表示相同的部件。

附图说明

图1示出了具有两个调制解调器的模块化宽带终端的一个示意性实施例。

图2显示了图1中用于飞行器的模块化宽带终端的示意图。

具体实施方式

在以下讨论中，将对服务器、服务、接口、门户、平台或由计算设备形成的其他系统进行大量参考。应当理解，这样的术语的使用被视为表示具有至少一个处理器的一个或多个计算设备，该处理器被配置为执行存储在计算机可读有形、非暂时性介质上的软件指令。例如，服务器可以包括一个或多个计算机，以履行所描述的角色、职责或功能的方式作为网络服务器、数据库服务器或其他类型的计算机服务器进行操作。

以下讨论提供了本发明主题的许多示例性实施例。尽管每个实施例表示本发明元素的单个组合，但本发明主题被认为包括所公开元素的所有可能组合。因此，如果一个实施例包括元件A、B和C，并且第二实施例包括元素B和D，则即使未明确公开，本发明主题也被认为包括A、B、C或D的其他剩余组合。

本文讨论的模块化宽带终端极大地减少了与设计和/或重新设计连接器板和其他组件相关的复杂性、时间延迟和成本，使得终端可以容易地适应不同类型的调制解调器。此外，具有能够容纳不同类型调制解调器的一个终端的能力减少了容纳这些终端所需的重量和空间。这最后一个好处对于空间非常昂贵的飞行器上的航站楼来说尤其有价值。

卫星专用调制解调器各有特定标准。每个供应商都有专有的接口和独特的波形信号。本发明人的发现的一个方面是使用可以在当前和将来用于调制解调器的通用接口。

在图1中，示出了包括主电子封装102的模块化宽带终端100的优选实施例。主电子封装102包括一个或多个公共接口104，并且优选地包括至少两个公共接口，一个或更多个调制解调器可以耦合到该公共接口。优选地，终端100被配置为提供足够数量和/或种类的接口以支持不同类型的调制解调器。尽管示出了两个调制解调器耦合到终端，但可以设想，在不脱离本文所述的本发明的范围的情况下，单个调制解调器或三个或更多个调制解调器可以耦合到终端。它们的关键功能是能够添加额外的调制解调器，并用新的或不同的类型替换调制解调器，而无需更换终端本身。

用多个调制解调器需要在不同的射频(RF)传输和接收信号(Tx和Rx)之间进行选择/切换的能力。这可以通过专用电路切换/组合Tx路径和/或切换/分离Rx信号来实现。为了实现这一点，主电子封装102还包括传输(Tx)开关/组合器114和/或接收机(Rx)开关/分离器116，以确保从调制解调器108A、108B和任何其他调制解调器发送和/或接收到调制解调器108A和/或调制解调器108B和/或任何其他调制解调器。传输开关/组合器和接收机开关/分离器可以组合用于传输的信号并分离接收的信号。

转换器/适配器板(CAB)可以促进调制解调器和主电子封装102之间的接口。如图1所示，CAB可以直接插入调制解调器(即，CAB 106A插入调制解调器108A的接口110A)或直接插入主电子封装102(即，CAB106B插入接口104)。

CAB 106A可以经由柔性电路和/或电缆112A连接到公共接口104。类似地，CAB106B可以经由柔性电路和/或电缆112B连接到调制解调器108B的接口110B。以此方式，调制解调器108B可以通过电缆连接到CAB106B，例如在调制解调器108B不为所有信号提供一个公共插头，而是为不同信号提供单独的电缆和插头(例如，用于每个以太网连接的专用RJ45插头)的情况下。

因此，CAB 106A、106B可以被配置为允许每个CAB直接插入调制解调器和/或插入电缆和/或柔性电路。这既允许电子/电气方面的模块化和适应性，也允许机械属性(形状因素、散热等)的模块化。

如果需要，CAB 106A、106B优选地各自执行信令转换(例如，离散开/关电平到RS422电压电平，TTL转换到RS232或RS422，等等)。然而，CAB 106a、106B可以不限于这样的转换，而是还可以包含一个或多个用于其他目的的微处理器，例如适应某些通信层。

图2说明了基于图1终端的飞行器中的用例示例，并另外显示了如何将IF信号路由到CAB(调制解调器A)或直接到调制解调器(调制解调器B)。尽管示出了飞行器，但可以设想，本文所述的系统和方法可以用于火车、船、公共汽车和其他车辆。

调制解调器管理器(ModMan)200包括调制解调器216A和216B，以及具有主载体板202、CPU模块204、主接口板206和电源208的电子封装。如图所示，所有这些组件都可以与背板连接器板210耦合。背板连接器板210预期为ARINC 600连接器，但可取决于具体应用。背板连接器板210有利地提供具有足够多的通信接口的接口，例如以太网端口、离散输入、离散输出、串行通信接口、状态指示等。

类似于图1，每个调制解调器都可以利用CAB通过公共接口212与ModMan 200连接。同样，尽管示出了两个调制解调器耦合到终端，但是可以设想，在不脱离本文所述的本发明的范围的情况下，单个调制解调器或三个或更多个调制解调器可以耦合到终端。

CAB 214A被示为插入调制解调器216A，并且CAB 214A可以经由柔性电路和/或电缆218A连接到公共接口212。CAB 214B被示为插入到公共接口212中，并且CAB 214B可以经由柔性电路和/或电缆218B连接到调制解调器216B。如上所述，预期每个CAB可以与要集成的调制解调器不同。CAB有利地允许将调制解调器信号互连到BCB连接器上提供的通信接口。为了做到这一点，可能需要信令的适配(例如，将离散TTL电平开/关信号转换为RS422电压电平，在TTL串行通信电压电平之间转换为RS232或RS422)。

以此方式，ModMan 200内部的空间可以被更有效和灵活地使用，并且CAB 214A、214B和/或调制解调器216A、216B可以通过使用柔性PCB或电缆218A、218B远离BCB 210移动。

由于多个调制解调器216A、216B连接到ModMan 200的可能性，背板连接器板210还可以包括“IF路由”电路220，以将同轴信号从一个调制解调器切换到另一个调制解调器(例如，调制解调器216A到调制解调器216B，或反之亦然)。IF信号可以经由柔性同轴电缆从调制解调器216A、216B路由。然而，在其他实施例中，IF信号可以分别通过CAB 214A、214B路由，特别是在需要空间优化的情况下。

本文所描述的本发明主题也可以与不设计用于卫星通信的调制解调器一起使用。例如，可以使用用于基于LTE的直接空对地(ATG)或其他系统和波形的调制解调器，只要调制解调器使用同轴电缆来中继IF信号(而不是RF、高功率信号)，并且可以使用通用接口来与ModMan交换信令。

如本文所使用的，除非上下文另有规定，术语“耦合到”旨在包括直接耦合(其中彼此耦合的两个元件彼此接触)和间接耦合(其中至少一个附加元件位于两个元件之间)。因此，术语“耦合到”和“耦合到的”是同义词。

除非上下文另有相反规定，否则本文所述的所有范围应被解释为包括其端点，而开放式范围应被理解为仅包括商业实用值。同样，除非上下文相反，否则所有值列表都应视为包含中间值。

如在本文的描述和随后的权利要求书中所使用的，除非上下文另有明确规定，否则“一个”、“一种”和“所述”的含义包括复数引用。此外，如本文描述中所用，除非上下文另有明确规定，否则“在…中”的含义包括“在…中”和“在…上”。

这里对值的范围的叙述仅仅是为了作为一种速记方法，单独引用落在该范围内的每个单独的值。除非本文中另有说明，否则具有范围的每个单独值都被纳入本说明书中，如同其在本文中被单独引用一样。本文所述的所有方法都可以以任何合适的顺序执行，除非本文中另有指示或上下文中另有明确矛盾。针对本文中的某些实施例提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明，而不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为指示对本发明的实践至关重要的任何未要求保护的元素。

本文公开的本发明的替代元件或实施例的分组不应被解释为限制。每个组成员可以单独地或以与该组的其他成员或本文中发现的其他元素的任何组合来引用和要求保护。出于方便和/或专利性的原因，一个组的一个或多个成员可以被包括在一个组中或从中删除。当出现任何这样的包含或删除时，本说明书在此被视为包含经修改的基团，从而满足所附权利要求中使用的所有马库什基团的书面描述。

对于本领域技术人员来说，显而易见的是，在不脱离本文的发明概念的情况下，除了已经描述的那些之外，还有更多的修改是可能的。因此，除了所附权利要求的精神之外，本发明的主题不受限制。此外，在解释说明书和权利要求时，所有术语都应以与上下文一致的尽可能广泛的方式进行解释。特别是，术语“包含”和“包含”应被解释为以非排他方式指代元件、组件或步骤，表示所引用的元件、组件、或步骤可能存在，或被利用，或与未明确引用的其他元件、组件和步骤相结合。如果说明书权利要求涉及从由A、B、C....和N组成的组中选择的至少一项内容，文本应被解释为只需要组中的一个元素，而不是A加N或B加N等。

Claims (31)

1.一种模块化宽带终端，包括：

具有至少两个公共接口的连接器板；

至少两个转换器适配器板；和

至少两个调制解调器，

其中，所述至少两个公共接口中的每一个被配置为：(a)经由柔性电路或电缆间接连接到所述至少两个转换器适配器板中的一个，或(b)通过直接接收所述至少两个转换器适配器板中的一个，连接到所述至少两个转换器适配器板中的一个，

其中所述至少两个转换器适配器板中的一个连接到所述至少两个调制解调器中的一中，和

所述至少两个转换器适配器板中的另一个连接到所述至少两个调制解调器中的另一个。

2.根据权利要求1所述的模块化宽带终端，其中所连接的调制解调器是相同的。

3.根据权利要求1所述的模块化宽带终端，其中所连接的调制解调器是不同的。

4.根据权利要求1所述的模块化宽带终端，其中所述至少两个公共接口中的至少一个经由柔性电路或电缆间接连接到所述至少两个转换器适配器板中的一个。

5.根据权利要求1所述的模块化宽带终端，其中所述至少两个公共接口中的至少一个通过直接接收所述至少两个转换器适配器板中的一个而连接到所述至少两个转换器适配器板中的一者。

6.根据权利要求1所述的模块化宽带终端，进一步包括：

主载体板；

CPU模块；

主接口板；和

电源板，

其中，所述主载体板、CPU模块、主接口板和电源板中的每一个都连接到所述连接器板。

7.根据权利要求1所述的模块化宽带终端，其中所述连接器板还包括中频(IF)路由电路，并且其中所述IF路由电路被配置为与所述至少两个调制解调器中的一个或多个通信耦合。

8.根据权利要求7所述的模块化宽带终端，其中所述IF路由电路被配置为将同轴信号从所述至少两个调制解调器中的一个切换到所述至少两个调制解调器中的另一个。

9.根据权利要求7所述的模块化宽带终端，其中所述IF路由电路被配置为通过所述至少两个转换器适配器板中的一个或多个来路由同轴信号。

10.根据权利要求7所述的模块化宽带终端，其中所述IF路由电路被配置为将不同频率信号转换为相同频率。

11.一种模块化宽带终端，包括:

具有至少两个公共接口的连接器板；

第一调制解调器，具有不同于所述至少两个公共接口的第一接口；

第二调制解调器，具有与所述至少两个公共接口和所述第一接口不同的第二接口；

第一转换器适配器板，被配置为与所述第一调制解调器和所述至少两个公共接口中的一个连接；和

第二转换器适配器板，被配置为与所述第二调制解调器和所述至少两个公共接口中的另一个连接。

12.根据权利要求11所述的模块化宽带终端，其中所述第一和第二转换器适配器板中的每一个被配置为直接插入所述至少两个公共接口和所述第一或第二接口中的一个。

13.根据权利要求11所述的模块化宽带终端，其中所述第一转换器适配器板被配置为经由柔性电路或电缆连接到所述至少两个公共接口中的一个。

14.根据权利要求13所述的模块化宽带终端，其中所述第二转换器适配器板被配置为经由柔性电路或电缆连接到所述至少两个公共接口中的另一个。

15.根据权利要求11所述的模块化宽带终端，其中所述第一转换器适配器板被配置为经由柔性电路或电缆连接到所述第一接口。

16.根据权利要求15所述的模块化宽带终端，其中所述第二转换器适配器板被配置为经由柔性电路或电缆连接到所述第三接口。

17.根据权利要求11所述的模块化宽带终端，进一步包括：

主载体板；

CPU模块；

主接口板；和

电源板，

其中，所述主载体板、CPU模块、主接口板和电源板中的每一个都连接到所述连接器板。

18.根据权利要求11所述的模块化宽带终端，其中所述连接器板还包括中频(IF)路由电路，所述中频(RF)路由电路被配置为与所述第一和第二调制解调器通信耦合。

19.根据权利要求18所述的模块化宽带终端，其中所述IF路由电路被配置为将同轴信号从所述第一和第二调制解调器中的一个切换到所述第一和第二调制解调器中的另一个。

20.根据权利要求18所述的模块化宽带终端，其中所述IF路由电路被配置为通过所述第一和第二适配器板中的一个或两个来路由同轴信号。

21.一种用于连接到至少两个不同调制解调器的连接器板，其中所述连接器板包括至少两个公共接口，其中所述至少两个公共接口中的每一个被配置为：(a)经由柔性电路或电缆间接连接到转换器适配器板，或(b)通过接收所述转换器适配器板直接连接到转换器适配器板。

22.一种模块化宽带终端，包括:

连接器板，具有第一和第二公共接口，其中所述第一和第二接口中的每一个被配置为接收转换器适配器板；

第一转换器适配器板；

第一调制解调器；

其中所述第一和第二两个公共接口中的一个被配置为：(a)经由柔性电路或电缆间接耦合到所述第一转换器适配器板，或(b)通过直接接收所述第一转换器适配器板，耦合到所述第一转换器适配器板；

其中所述第一转换器适配器板连接到所述第一调制解调器。

23.根据权利要求22所述的模块化宽带终端，进一步包括：

第二转换器适配器板；

第二调制解调器；和

其中所述第一和第二两个公共接口中的另一个被配置为：(a)经由柔性电路或电缆间接耦合到所述第二转换器适配器板，或(b)通过直接接收所述第二转换器适配器板，耦合到所述第二转换器适配器板。

24.根据权利要求23所述的模块化宽带终端，所述第一调制解调器和所述第二调制解调器是不同的。

25.根据权利要求22所述的模块化宽带终端，其中所述第一和第二两个公共接口中的一个经由所述柔性电路或电缆间接连接到所述第一转换器适配器板。

26.根据权利要求22所述的模块化宽带终端，其中所述第一和第二两个公共接口中的一个通过直接接收所述第一转换器适配器板而连接到所述第一转换器适配器板。

27.根据权利要求22所述的模块化宽带终端，进一步包括：

主载体板；

CPU模块；

主接口板；和

电源板，

其中所述主载体板、CPU模块、主接口板和电源板中的每一个都耦合到所述连接器板。

28.根据权利要求22所述的模块化宽带终端，其中所述连接器板还包括中频(IF)路由电路，并且其中所述IF路由电路被配置为与所述第一调制解调器通信耦合。

29.根据权利要求23所述的模块化宽带终端，其中所述连接器板还包括中频(IF)路由电路，并且其中所述IF路由电路被配置为与所述第一和第二调制解调器通信耦合，并且其中所述IF路由电路被配置为将同轴信号从所述第一调制解调器切换到所述第二调制解调器。

30.根据权利要求28所述的模块化宽带终端，其中所述IF路由电路被配置为通过所述第一两个转换器适配器板路由同轴信号。

31.根据权利要求29所述的模块化宽带终端，其中所述IF路由电路被配置为将不同频率信号转换为相同频率。