CN203968065U - 一种宽频带射频放大收发组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种宽频带射频放大收发组件，包括发射信号输入端、输入收发开关电路、功率放大电路、谐波滤波电路及波段切换电路、功率检测电路、输出大功率收发开关电路、温度检测保护电路、功放开短路保护电路、单片机控制单元、电源单元以及接收信号输入端。此款宽频带射频放大收发组件体积小、非线性失真小、工作频段广、谐波干扰小等优点；其频段宽带为30MHz——512MHz，当载波信号Pout=41dBm，在M=90%时，失真度≤5%（音频为1KHz）。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子通信领域，特别是一种用于发射接收机的宽频带射频信号放大收发组件。
背景技术
随着现代数字移动通信技术的蓬勃发展，用户对无线通信设备的性能要求越来越高，实现各种环境中的稳定、高速的数据传输是现在移动通信系统的主要研究目标之一。射频功率放大器是通信系统的核心组件，一般用于发射机的末级，主要作用是将高频已调波的低电平信号进行功率放大达到远距离传输的功率电平要求，然后经过天线将其载波信号发射出去，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信，同时又要保证放大后的信号不失真。由于射频功率放大器产品结构的特殊性，目前其集成度较低，所以体积相对较大，效率较低，工作频宽较窄，其灵活性和实用性的受到一定的限制， 严重影响了大功率宽频带发射接收机的发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种体积小、非线性失真小、工作频段广（30-512MHz）、谐波干扰小的宽频带射频放大收发组件。
本实用新型的目的是这样实现的：
一种宽频带射频放大收发组件，其特征是，包括发射信号输入端、输入收发开关电路、功率放大电路、谐波滤波电路及波段切换电路、功率检测电路、输出大功率收发开关电路、温度检测保护电路、功放开短路保护电路、单片机控制单元、电源单元以及接收信号输入端；所述发射信号输入端依次连接输入收发开关电路、功率放大电路、谐波滤波电路及波段切换电路、功率检测电路、输出大功率收发开关电路；所述接收信号输入端依次连接输出大功率收发开关电路和输入收发开关电路，输出大功率收发开关电路和输入收发开关电路之间通过接收通道连接；所述温度检测保护电路的输出端接功率放大电路，功放开短路保护电路的输入端接功率检测电路的输出端接功率放大电路；所述电源单元由升压模块、降压模块和三端稳压器组成，升压模块和降压模块为收发开关电路、谐波滤波电路及波段切换电路提供200V高压和-5V低压；所述单片机单元设有异步串口与主机通信。射频信号经输入收发开关进入功率大电路进行放大后输出约70W的大功率信号，输出的大功率信号进入谐波滤波电路滤去高次谐波后输出50W左右谐波干扰小的信号，波段切换电路控制选择谐波滤波电路工作的波段。
本实用新型的目的还可以采用以下技术措施解决：
作为更具体的一种方案，所述输入收发开关电路设有型号为AS193-73的电子射频开关，电子射频开关损耗≤0.5dB，Pin≤34.5dBm。
所述功率放大电路中包括前级功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器，分别使用4:1和1:1的传输线性阻抗变压器进行阻抗匹配，前级功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器并与电源单元电连接，工作频段范围为30MHz—512MHz。
所述谐波滤波电路及波段切换电路中谐波滤波电路为具有六个工作波段以及工作频率范围从30MHz—512MHz的谐波滤波电路，谐波滤波电路的每个工作波段均由采用空芯线圈漆包线绕制的电感所产生，每个工作波段对应的电感的通道之间设有屏蔽层隔开，漆包线直径为0.8mm-1mm。所述6个工作波段分别为30MHz-50MHz，51MHz-80MHz，81MHz-140MHz ，141MHz-225MHz，226MHz-340MHz，341MHz-512MHz。
所述谐波滤波电路及波段切换电路中波段切换电路的元器件均是采用型号为7104的大功率PIN二极管贴片元件。波段切换电路根据输入信号频率的不同选择不同的谐波滤波波段，电路布局扇形结构紧凑。
所述功率检测电路设有由孔椭圆磁芯通过直径为0.3mm的漆包线绕制的成定向耦合器。通过定向耦合器检波二极管检测射频信号正向传输功率电压V+和反向功率电压V-，检测频率范围从30MHz—512MHz，定向耦合器功率容量≥60W。
所述输出大功率收发开关电路采用大功率PIN二极管进行导通和截止，从面实现射频信号的接收和发射切换。
所述单片机控制单元采用单片机C8051F411主控电路，与主机通信采用异步串口方式，具有串行异步通信接口RS232接口。
所述电源单元由+24V转+200V升压电源模块，+24V转-5V降压电源模块，MC7805BDTD三端稳压器组成。
所述温度检测保护电路采用IC-温度传感器TMP36进行温度检测Vt=500mV+T（℃）×10mV/℃。Vt与IC运算放大器进行比较运算输出高低电平再连接入功率放大器的栅极电压控制电路，从而保护功率放大器。
所述功放开短路保护电路由定向耦合器检测反向功率电压V-与IC运算放大器进行比较运算输出高低电平再连接入功率放大器的栅极电压控制电路，从而保护功率放大器。
本实用新型的有益效果如下：
（1）此款宽频带射频放大收发组件体积小、非线性失真小、工作频段广、谐波干扰小等优点；其频段宽带为30MHz——512MHz，当载波信号Pout =41dBm，在M=90%时，失真度≤5%（音频为1KHZ）；
（2）此款宽频带射频放大收发组件将电源DC-DC、功率放大部分、谐波滤波集成在一个模块，充分考虑各模块间的匹配优化设计，减少不必要的线损及回波损耗，从而大大提升了功放收发组件的效率及稳定性，同时体积也可以设计得更小，大大提升产品的竞争力；
（3）此款宽频带射频放大收发组件通过使用单片机控制单元，采用异步串口通信方式控制所有模块的工作状态，同时加入功放开短路保护、温度保护，大大提高了产品性能指标。
附图说明
图1是本实用新型原理方框图。
图2是六段谐波滤波电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
参见图1和图2所示，一种宽频带射频放大收发组件，包括发射信号输入端RF、输入收发开关电路1、功率放大电路2、谐波滤波电路及波段切换电路3、功率检测电路4、输出大功率收发开关电路5、温度检测保护电路6、功放开短路保护电路7、单片机控制单元8、电源单元9以及接收信号输入端ANT（天线端口）；所述发射信号输入端RF依次连接输入收发开关电路1、功率放大电路2、谐波滤波电路及波段切换电路3、功率检测电路4、输出大功率收发开关电路5；所述接收信号输入端ANT依次连接输出大功率收发开关电路5和输入收发开关电路1，输出大功率收发开关电路5和输入收发开关电路1之间通过接收通道连接；所述温度检测保护电路6的输出端接功率放大电路2，功放开短路保护电路7的输入端接功率检测电路4的输出端接功率放大电路2；所述电源单元9由升压模块、降压模块和三端稳压器组成，升压模块和降压模块为收发开关电路、谐波滤波电路及波段切换电路3提供200V高压和-5V低压；所述单片机单元设有异步串口与主机通信。输入端射频信号经输入收发开关进入功率放大电路进行放大，然后经过谐波滤波电路后输出，通过定向耦合器，最后进入收发开关把信号输送到天线端口。
所述输入收发开关电路1设有型号为AS193-73的电子射频开关。
所述功率放大电路2中包括前级功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器，分别使用4:1和1:1的传输线性阻抗变压器进行阻抗匹配，前级功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器并与电源单元9电连接，工作频段范围为30MHz—512MHz。
所述谐波滤波电路及波段切换电路3中谐波滤波电路为具有六个工作波段以及工作频率范围从30MHz—512MHz的谐波滤波电路，谐波滤波电路的每个工作波段均由采用空芯线圈漆包线绕制的电感所产生，每个工作波段对应的电感的通道之间设有屏蔽层隔开，漆包线直径为0.8mm-1mm。当信号经功率放大电路放大输出后进入谐波滤波电路，所述谐波滤波电路分为六个个工作波段，工作频率范围从30MHz—512MHz，所述波段切换电路根据其信号频率的不同选择不同的谐波滤波波段。本实用新型谐波滤波部分能有效滤除高次谐波，输出后的信号谐波可达-70dBc。每个波段所使用的电感都采用空芯线圈漆包线绕制，漆包线直径为0.8mm—1mm，每个波段通道之间用铝金属屏蔽片进行隔开，以免相邻通道间相互干扰。波段切换部分的开关二极管采用大功率PIN管MA4P7104，在200V截止电压和-5导通电压的控制下，大功率PIN管能很好的控制射频信号的通断，而且插入损耗小，隔离度高。
所述谐波滤波电路及波段切换电路3中波段切换电路的元器件均是采用型号为7104的大功率PIN二极管贴片元件。
所述功率检测电路4设有由孔椭圆磁芯通过直径为0.3mm的漆包线绕制的成定向耦合器。
所述温度检测保护电路用作温度过高保护功能。由于宽频带射频放大收发组件工作时功率放大器元器件散热量较大，当壳体上集中的大量热量难以较快散发出去时，功率放大器的工作性能就会受到大大的影响，设置了温度检测保护电路后，其能检测组件内部热量并将热量的变化转化成电压的变化，当电压的变化量超过设置的数值时，通过运算放大器进行比较运算输出高低电平再连接入功率放大器的栅极电压控制电路，把功率放大器的栅极电压关断从而保护功率放大器不会因为环境温度过高损坏。
所述功放开短路保护电路是由定向耦合器检测反向功率电压V-与IC运算放大器进行比较运算输出高低电平再连接入功率放大器的栅极电压控制电路，控制功率放大器的栅极电压切断，令功率放大器处于不工作状态，从而保护功率放大器，不会因为空载或短路引起功率放大器工作电流过大而损坏。
以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种宽频带射频放大收发组件，其特征是，包括发射信号输入端（RF）、输入收发开关电路（1）、功率放大电路（2）、谐波滤波电路及波段切换电路（3）、功率检测电路（4）、输出大功率收发开关电路（5）、温度检测保护电路（6）、功放开短路保护电路（7）、单片机控制单元（8）、电源单元（9）以及接收信号输入端（ANT）；
所述发射信号输入端（RF）依次连接输入收发开关电路（1）、功率放大电路（2）、谐波滤波电路及波段切换电路（3）、功率检测电路（4）、输出大功率收发开关电路（5）；
所述接收信号输入端（ANT）依次连接输出大功率收发开关电路（5）和输入收发开关电路（1），输出大功率收发开关电路（5）和输入收发开关电路（1）之间通过接收通道连接；
所述温度检测保护电路（6）的输出端接功率放大电路（2），功放开短路保护电路（7）的输入端接功率检测电路（4）的输出端接功率放大电路（2）；
所述电源单元（9）由升压模块、降压模块和三端稳压器组成，升压模块和降压模块为收发开关电路、谐波滤波电路及波段切换电路（3）提供200V高压和-5V低压；
所述单片机单元设有异步串口与主机通信。
2.根据权利要求1所述宽频带射频放大收发组件，其特征是，所述输入收发开关电路（1）设有型号为AS193-73的电子射频开关。
3.根据权利要求1所述宽频带射频放大收发组件，其特征是，所述功率放大电路（2）中包括前级功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器，分别使用4:1和1:1的传输线性阻抗变压器进行阻抗匹配，前级功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器并与电源单元（9）电连接，工作频段范围为30MHz—512MHz。
4.（前级功率放大器、驱动级功率放大器和末级功率放大器是三个器件，后面的“4:1和1:1”只有两个数据，所以不清楚是那两个放大器分别使用4:1和1:1的传输线性阻抗变压器进行阻抗匹配）
根据权利要求1所述宽频带射频放大收发组件，其特征是，所述谐波滤波电路及波段切换电路（3）中谐波滤波电路为具有六个工作波段以及工作频率范围从30MHz—512MHz的谐波滤波电路，谐波滤波电路的每个工作波段均由采用空芯线圈漆包线绕制的电感所产生，每个工作波段对应的电感的通道之间设有屏蔽层隔开，漆包线直径为0.8mm-1mm。
5.根据权利要求1所述宽频带射频放大收发组件，其特征是，所述谐波滤波电路及波段切换电路（3）中波段切换电路的元器件均是采用型号为7104的大功率PIN二极管贴片元件。
6.根据权利要求1所述宽频带射频放大收发组件，其特征是，所述功率检测电路（4）设有由孔椭圆磁芯通过直径为0.3mm的漆包线绕制的成定向耦合器。
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