CN117639805A - 一种多通道的Ku频段发射装置及方法 - Google Patents

一种多通道的Ku频段发射装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开一种多通道的Ku频段发射装置及方法。在一具体实施方式中，该装置包括集成电路板以及与散热面连接外壳；其中所述集成电路板包括多个发射通道，用于分别接收微波信号后进行功率放大，并对放大后的微波信号进行功率检测后分别输出功率检测信号和所述放大后的微波信号；电源控制单元，用于为所述多个发射通道中的元器件提供电源信号和控制信号，并将所述功率检测信号发送至上级系统。该实施方式采用集成电路芯片设计，优化电源管理，发射通道设计散热通道，实现了信号放大功能和输出功率监测功能，具有发射模块的多功能、高集成度、高可靠性和小型化等优点。

Description

一种多通道的Ku频段发射装置及方法
技术领域
本发明涉及射频微波技术领域。更具体地，涉及一种多通道的Ku频段发射装置及方法。
背景技术
目前，发射模块作为射频收发通道中发射链路的关键模块，广泛应用于通信系统。随着通信技术水平的不断发展，对发射模块内部集成度要求进一步提高，要求实现的通道越来越多，通道的增益要求越来越高，这对于模块的集成度和散热能力提出了较高要求。传统的发射模块只能实现单个通道的发射功能，集成度较低，尺寸与成本均较大。
因此，亟待提出一种一种多通道的Ku频段发射装置及方法，实现发射模块的多功能、高集成度、高可靠性和小型化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多通道的Ku频段发射装置及方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明第一方面提供了一种多通道的Ku频段发射装置，包括集成电路板以及与散热面连接外壳；其中所述集成电路板包括
多个发射通道，用于分别接收微波信号后进行功率放大，并对放大后的微波信号进行功率检测后分别输出功率检测信号和所述放大后的微波信号；
电源控制单元，用于为所述多个发射通道中的元器件提供电源信号和控制信号，并将所述功率检测信号发送至上级系统。
可选地，所述多个发射通道的输入端分别接收微波信号；
所述多个发射通道的第一输出端分别输出放大后的微波信号；
所述电源控制单元的输入端与所述多个发射通道的第二输出端连接；
所述电源控制单元的第一输出端与所述多个发射通道的电源端连接；
所述电源控制单元的第二输出端输出所述功率检测信号至上级系统。
可选地，每个所述发射通道包括第一隔离器、放大器、第二隔离器和功率检测单元；其中
所述第一隔离器的输入端接收所述微波信号；
所述第一隔离器的输出端与所述放大器的输入端连接；
所述放大器的输出端与所述第二隔离器的输入端连接；
所述放大器的电源端与所述电源控制单元的第一输出端连接；
所述放大器的输出端与所述第二隔离器的输入端连接；
所述第二隔离器的输出端与所述功率检测单元的输入端连接；
所述功率检测单元的第一输出端输出放大后的微波信号；
所述功率检测单元的第二输出端与所述电源控制单元的输入端连接。
可选地，每个所述发射通道中的功率检测单元，用于检测各自通道中所述放大后的微波信号的功率值小于阈值时，发送故障信号至所述电源控制单元。
可选地，所述外壳包括上表面、下表面、第一侧面和第二侧面；其中
每个所述发射通道中的所述第一隔离器的输入端和所述功率检测单元的第一输出端均设置在所述第一侧面；
每个所述发射通道中的所述电源控制单元的第二输出端设置在所述第二侧面。
可选地，所述外壳的内部包括从所述第一侧面延伸至所述第二侧面的不同厚度的实体墙，所述不同厚度的实体墙包括第一厚度的实体墙、第二厚度的实体墙和第三厚度的实体墙；其中
所述第一厚度的实体墙与所述第二厚度的实体墙分别到所述下表面的距离相等，所述第二厚度的实体墙和所述第三厚度的实体墙分别到所述上表面的距离相等。
可选地，所述上表面到所述下表面之间的距离大于等于所述第一厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度，所述第二厚度大于所述第三厚度。
可选地，所述实体墙包括
设置在所述第二厚度的实体墙且靠近所述上表面一侧的放大器的安装区域；
设置在所述第三厚度的实体墙且靠近所述上表面一侧的所述第一隔离器、所述第二隔离器和所述功率检测单元的安装区域；
设置在所述第三厚度的实体墙且靠近所述下表面一侧的所述电源控制单元的安装区域；其中
所述所述第三厚度的实体墙中设置有多个通孔用于布置走线。
可选地，所述壳体的下表面与所述第二厚度的实体墙对应位置贴合冷却装置，所述冷却装置用于为每个所述发射通道中的放大器进行散热。
本发明第二方面提供了一种多通道的Ku频段发射方法，该方法包括设置集成电路板以及与散热面连接外壳；其中所述设置集成电路板包括
利用多个发射通道，分别接收微波信号后进行功率放大，并对放大后的微波信号进行功率检测后分别输出功率检测信号和所述放大后的微波信号；
利用电源控制单元，为所述多个发射通道中的元器件提供电源信号和控制信号，并将所述功率检测信号发送至上级系统。
本发明的有益效果如下：
本发明提出一种多通道的Ku频段发射装置，采用集成电路芯片设计，优化电源管理，发射通道设计散热通道，实现了信号放大功能和输出功率监测功能，具有发射模块的多功能、高集成度、高可靠性和小型化等优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明实施例提供的一种多通道的Ku频段发射装置的单个发射通道供电与控制电路示意图。
图2示出本发明实施例提供的一种多通道的Ku频段发射装置的外观结构示意图。
图3示出本发明实施例提供的一种多通道的Ku频段发射装置的内部结构侧视图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
随着通信技术水平的不断发展，对发射模块内部集成度要求进一步提高，要求实现的通道越来越多，通道的增益要求越来越高，这对于模块的集成度和散热能力提出了较高要求。传统的发射模块只能实现单个通道的发射功能，集成度较低，尺寸与成本均较大。
有鉴于此，本发明的一个实施例提供了一种多通道的Ku频段发射装置，包括集成电路板以及与散热面连接外壳；其中所述集成电路板包括多个发射通道，用于分别接收微波信号后进行功率放大，并对放大后的微波信号进行功率检测后分别输出功率检测信号和所述放大后的微波信号；电源控制单元，用于为所述多个发射通道中的元器件提供电源信号和控制信号，并将所述功率检测信号发送至上级系统。
具体的，本实施例将多个(例如4个)发射态通道集成在一个发射模块(即发射装置)中；发射模块的热功耗较大，采用散热面与壳体大面积连接的方式，保证模块的高可靠性，采用集成电路芯片实现了发射模块的小型化和高一致性等优点，本实施例可广泛应用于通信发射系统中。
在一种可能的实现方式中，所述多个发射通道的输入端分别接收微波信号；所述多个发射通道的第一输出端分别输出放大后的微波信号；所述电源控制单元的输入端与所述多个发射通道的第二输出端连接；所述电源控制单元的第一输出端与所述多个发射通道的电源端连接；所述电源控制单元的第二输出端输出所述功率检测信号至上级系统。
具体的，本实施例提供的发射模块主要实现由上级系统输入的4路射频微波信号的功率放大并输出，能够实现对每一路微波信号的功率监测。
进一步的，所述发射模块包含4个结构相同的发射通道，发射通道中发热源通过壳体背面进行散热。
本实施例提供的发射模块具有较高的集成度和良好的散热能力。
在一种可能的实现方式中，每个所述发射通道包括第一隔离器、放大器、第二隔离器和功率检测单元；其中所述第一隔离器的输入端接收所述微波信号；所述第一隔离器的输出端与所述放大器的输入端连接；所述放大器的输出端与所述第二隔离器的输入端连接；所述放大器的电源端与所述电源控制单元的第一输出端连接；所述放大器的输出端与所述第二隔离器的输入端连接；所述第二隔离器的输出端与所述功率检测单元的输入端连接；所述功率检测单元的第一输出端输出放大后的微波信号；所述功率检测单元的第二输出端与所述电源控制单元的输入端连接。
具体的，如图1所示为实施例提供的一种多通道的Ku频段发射装置的单个发射通道供电与控制电路示意图。图1中包括发射通道(含功率监测电路)和电源控制电路。
进一步的，所述发射模块的其中一个发射通道包括隔离器、放大器、隔离器和功率监测电路。微波信号从射频输入端口进入，经发射通道放大后后由射频输出端口进入系统下级电路，微波信号受输出端监测并返回监测电平信号。优选的，所述发射模块包含至少4个结构相同的发射通道。
进一步的，电源控制电路为发射模块各级元器件和电路提供供电和逻辑控制。
在一种可能的实现方式中，每个所述发射通道中的功率检测单元，用于检测各自通道中所述放大后的微波信号的功率值小于阈值时，发送故障信号至所述电源控制单元。
具体的，输出检波电路(即功率检测单元)能够监测输出微波信号的功率，当微波功率跌到门限值以下时，将回送故障信号给上级控制系统。
进一步的，输出检波电路能够监测输出功率，当微波功率跌到门限值以下时，将回送故障信号给电源控制电路。
在一个具体的示例中，发射通道的链路设计采用的放大器需饱和输出，在这种情况下，发射模块的三温(高温、中温和低温)输出功率可在稳定且较小的范围内波动。
在一种可能的实现方式中，所述外壳包括上表面、下表面、第一侧面和第二侧面；其中每个所述发射通道中的所述第一隔离器的输入端和所述功率检测单元的第一输出端均设置在所述第一侧面；每个所述发射通道中的所述电源控制单元的第二输出端设置在所述第二侧面。
具体的，如图2所示，所示发射模块外观包括模块外壳体正面1、模块外壳体体背面11、电源与控制通信端口2、射频输入端口3-6和射频输出端口7-10。
在一种可能的实现方式中，所述外壳的内部包括从所述第一侧面延伸至所述第二侧面的不同厚度的实体墙，所述不同厚度的实体墙包括第一厚度的实体墙、第二厚度的实体墙和第三厚度的实体墙；其中所述第一厚度的实体墙与所述第二厚度的实体墙分别到所述下表面的距离相等，所述第二厚度的实体墙和所述第三厚度的实体墙分别到所述上表面的距离相等。
在一种可能的实现方式中，所述上表面到所述下表面之间的距离大于等于所述第一厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度，所述第二厚度大于所述第三厚度。
在一种可能的实现方式中，所述实体墙包括设置在所述第二厚度的实体墙且靠近所述上表面一侧的放大器的安装区域；设置在所述第三厚度的实体墙且靠近所述上表面一侧的所述第一隔离器、所述第二隔离器和所述功率检测单元的安装区域；设置在所述第三厚度的实体墙且靠近所述下表面一侧的所述电源控制单元的安装区域；其中所述所述第三厚度的实体墙中设置有多个通孔用于布置走线。
具体的，如图3所示，模块侧面内部结构包括实体墙12、放大器安装区13、微波电路安装区14、电源控制电路安装区15，图2中箭头所在面为模块与外界热交换的平面。
在一种可能的实现方式中，所述壳体的下表面与所述第二厚度的实体墙对应位置贴合冷却装置，所述冷却装置用于为每个所述发射通道中的放大器进行散热。
具体的，由于4路发射通道采用相同设计，因此发射模块总的散热量是单个发热源的4倍，散热压力较大，本实施例将发射通道的主要发热源，即功率放大芯片焊接在与壳体直接连接的台面上，这样保证芯片热量能够直接通过壳体流向散热面。
进一步的，单个发射通道的散热面较小，本实施例将4个发射通道的散热面连接，与壳体形成一片面积较大的散热面，保证了发射模块的散热性能，提高了发射模块的稳定性。
本实施例采用集成电路芯片设计，优化电源管理，发射通道设计散热通道，实现了信号放大功能和输出功率监测功能，具有发射模块的多功能、高集成度、高可靠性和小型化等优点。
本发明的另一个实施例提供了一种多通道的Ku频段发射方法，该方法包括设置集成电路板以及与散热面连接外壳；其中所述设置集成电路板包括利用多个发射通道，分别接收微波信号后进行功率放大，并对放大后的微波信号进行功率检测后分别输出功率检测信号和所述放大后的微波信号；利用电源控制单元，为所述多个发射通道中的元器件提供电源信号和控制信号，并将所述功率检测信号发送至上级系统。
本实施例采用集成电路芯片设计，优化电源管理，发射通道设计散热通道，实现了信号放大功能和输出功率监测功能，具有发射模块的多功能、高集成度、高可靠性和小型化等优点。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
还需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种多通道的Ku频段发射装置，其特征在于，包括集成电路板以及与散热面连接外壳；其中所述集成电路板包括
多个发射通道，用于分别接收微波信号后进行功率放大，并对放大后的微波信号进行功率检测后分别输出功率检测信号和所述放大后的微波信号；
电源控制单元，用于为所述多个发射通道中的元器件提供电源信号和控制信号，并将所述功率检测信号发送至上级系统。
2.根据权利要求1所述的多通道的Ku频段发射装置，其特征在于，
所述多个发射通道的输入端分别接收微波信号；
所述多个发射通道的第一输出端分别输出放大后的微波信号；
所述电源控制单元的输入端与所述多个发射通道的第二输出端连接；
所述电源控制单元的第一输出端与所述多个发射通道的电源端连接；
所述电源控制单元的第二输出端输出所述功率检测信号至上级系统。
3.根据权利要求2所述的多通道的Ku频段发射装置，其特征在于，
每个所述发射通道包括第一隔离器、放大器、第二隔离器和功率检测单元；其中
所述第一隔离器的输入端接收所述微波信号；
所述第一隔离器的输出端与所述放大器的输入端连接；
所述放大器的输出端与所述第二隔离器的输入端连接；
所述放大器的电源端与所述电源控制单元的第一输出端连接；
所述放大器的输出端与所述第二隔离器的输入端连接；
所述第二隔离器的输出端与所述功率检测单元的输入端连接；
所述功率检测单元的第一输出端输出放大后的微波信号；
所述功率检测单元的第二输出端与所述电源控制单元的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的多通道的Ku频段发射装置，其特征在于，
每个所述发射通道中的功率检测单元，用于检测各自通道中所述放大后的微波信号的功率值小于阈值时，发送故障信号至所述电源控制单元。
5.根据权利要求4所述的多通道的Ku频段发射装置，其特征在于，
所述外壳包括上表面、下表面、第一侧面和第二侧面；其中
每个所述发射通道中的所述第一隔离器的输入端和所述功率检测单元的第一输出端均设置在所述第一侧面；
每个所述发射通道中的所述电源控制单元的第二输出端设置在所述第二侧面。
6.根据权利要求5所述的多通道的Ku频段发射装置，其特征在于，
所述外壳的内部包括从所述第一侧面延伸至所述第二侧面的不同厚度的实体墙，所述不同厚度的实体墙包括第一厚度的实体墙、第二厚度的实体墙和第三厚度的实体墙；其中
所述第一厚度的实体墙与所述第二厚度的实体墙分别到所述下表面的距离相等，所述第二厚度的实体墙和所述第三厚度的实体墙分别到所述上表面的距离相等。
7.根据权利要求6所述的多通道的Ku频段发射装置，其特征在于，
所述上表面到所述下表面之间的距离大于等于所述第一厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度，所述第二厚度大于所述第三厚度。
8.根据权利要求7所述的多通道的Ku频段发射装置，其特征在于，所述实体墙包括
设置在所述第二厚度的实体墙且靠近所述上表面一侧的放大器的安装区域；
设置在所述第三厚度的实体墙且靠近所述上表面一侧的所述第一隔离器、所述第二隔离器和所述功率检测单元的安装区域；
设置在所述第三厚度的实体墙且靠近所述下表面一侧的所述电源控制单元的安装区域；其中
所述所述第三厚度的实体墙中设置有多个通孔用于布置走线。
9.根据权利要求8所述的多通道的Ku频段发射装置，其特征在于，
所述壳体的下表面与所述第二厚度的实体墙对应位置贴合冷却装置，所述冷却装置用于为每个所述发射通道中的放大器进行散热。
10.一种多通道的Ku频段发射方法，其特征在于，该方法包括设置集成电路板以及与散热面连接外壳；其中所述设置集成电路板包括
利用多个发射通道，分别接收微波信号后进行功率放大，并对放大后的微波信号进行功率检测后分别输出功率检测信号和所述放大后的微波信号；
利用电源控制单元，为所述多个发射通道中的元器件提供电源信号和控制信号，并将所述功率检测信号发送至上级系统。
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