CN204269828U - 超薄型低功耗北斗rdss模块 - Google Patents
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Abstract
一种超薄型低功耗北斗RDSS模块，包括电路部分、连接器和金属盒体；电路部分载在PCB板上，且装在金属盒体内；连接器露出金属盒体表面；所述电路部分包括基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器、功率放大器和电源管理模块；基带处理模块的连接基带处理模块的UART接口和GPIO接口连接在连接器上；所述电源管理模块的电源输入接口也连接在连接器上；所述金属盒体包括壳体和盖板；盖板盖在壳体上。本实用新型的有益效果为：本实用新型应用在北斗导航领域用于接收和发送射频信号，体积可以减小到约58mm×46mm×5.3mm，具有结构简单、体积小、超薄、安装方便的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种超薄型低功耗北斗RDSS模块，属于射频技术领域。
背景技术
北斗导航系统RDSS是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统,可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。
RDSS收发模块是北斗卫星系统的重要组成部分。用户利用RDSS收发模块可以进行快速定位、简短数字报文通信和授时，在定位、导航和通信领域有着广泛的应用。收发模块可以嵌入其它需要定位通信和授时的设备内部，也可与天线一体安装。传统的RDSS模块将LNA(低噪声放大器)低噪放、射频通道、PA(功率放大器)功放和基带处理四个功能模块内置于金属腔体内，通过连接器与外接电路的接口连接，整个产品的接口复杂、体积大、功耗高，增加了再次开发的难度，且仅可使用于大型设备的开发和应用，无法深入推广使用；因而研发接口简单、体积小、功耗低的RDSS模块显得十分必要。
发明内容
本实用新型的目的在于设计出一种专注于提供一种接口简单、体积小、功耗低的超薄型低功耗北斗RDSS模块，解决传统北斗RDSS模块体积大、功耗大、二次开发复杂等问题。本实用新型的技术方案如下：
一种超薄型低功耗北斗RDSS模块，包括电路部分、连接器和金属盒体；电路部分载在PCB板上，且装在金属盒体内；连接器露出金属盒体表面；
所述电路部分包括基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器、功率放大器和电源管理模块；电源管理模块为基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器和功率放大器供电；接收通道模块的信号输入端连接低噪声放大器的信号输出端，低噪声放大器的信号输入端极为本北斗RDSS模块的信号输入端，接收通道模块的信号输出端连接基带处理模块的信号输入端；发射通道模块的信号输入端连接基带处理模块的信号输出端，发射通道模块的信号输出端连接功率放大器的信号输入端，功率放大器的信号输出端即为本北斗RDSS模块的信号输出端；
基带处理模块的连接基带处理模块的UART接口和GPIO接口连接在连接器上；所述电源管理模块的电源输入接口也连接在连接器上；
所述金属盒体包括壳体和盖板；盖板盖在壳体上；
壳体内腔由金属筋条隔成多个区域；基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器和功率放大器在PCB板上的位置分别在一个区域内；金属筋条与PCB板一面上的接地焊盘密贴，PCB板的另一面由盖板紧压，各个区域构成隔腔。
所述电源管理模块包括三组，基带处理模块由一组电源管理模块供电，接收通道模块和低噪声放大器由一组电源管理模块供电，发射通道模块和功率放大器供电由一组电源管理模块供电。
所述低噪声放大器，包括按照信号传输方向依次连接的带通滤波器、低噪声放大器、声表面波滤波器、低噪声放大器和声表面波滤波器。
所述接收通道模块，采用的是博纳雨田公司研发的BN612北斗单收芯片
本北斗RDSS模块的信号输入端和信号输出端分别连接有射频接头。
所述连接器为30PIN连接器，其接口定义如下表1：
表1：
所述金属盒体的两边设有定位孔，该定位孔是螺孔或通孔。
所述定位孔有四个，定位孔两两对称分布在金属盒体左右两边；四个定位孔围成长方形；位于同一边的两个定位孔距离金属盒体中心的距离相同，且两个定位孔的孔距作为长方形的一边长为30mm；长方形的另一边长为42.50mm；
所述30PIN连接器的中心位置偏离金属盒体竖直中心线距离为10.55mm，偏 离金属盒体底边缘距离为11.00mm。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型应用在北斗导航领域用于接收和发送射频信号，体积可以减小到约58mm×46mm×5.3mm，具有结构简单、体积小、超薄、安装方便的优点。
本实用新型的各功能电路嵌入在一个金属盒体内，均可以有效防止外部干扰和内部电磁场向外辐射，保证了信号的真实性。
本实用新型中内置电源管理单元，优化电源配置，使得本实用新型的功耗较低。本实用新型预留IO接口，便于用户二次开发。
本实用新型生产采用整块PCB板SMT焊接后直接装入金属壳体进行测试，方便调试及维修，利于批量生产。
附图说明：
图1-1、1-2和1-3：本实施例外观及对外接口的尺寸示意图，图中1-定位孔、2-30PIN连接器、3-MMCX射频接口；
图2：本实施例各功能模块原理框图；
图3：本实施例电原理框图。
具体实施方式：
下面结合附图与具体实施方式对本技术方案进一步说明如下：
如图2、3，一种超薄型低功耗北斗RDSS模块，包括电路部分、连接器和金属盒体；电路部分载在PCB板上，且装在金属盒体内；连接器露出金属盒体表面；
所述电路部分包括基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器、功率放大器和电源管理模块；电源管理模块为基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器和功率放大器供电；接收通道模块的信号输入端连接低噪声放大器的信号输出端，低噪声放大器的信号输入端极为本北斗RDSS模块的信号输入端，接收通道模块的信号输出端连接基带处理模块的信号输入端；发射通道模块的信号输入端连接基带处理模块的信号输出端，发射通道模块的信号输出端连接功率放大器的信号输入端，功率放大器的信号输出端即为本北斗RDSS模块的信号输出端；
基带处理模块的连接基带处理模块的UART接口和GPIO接口连接在连接器上；所述电源管理模块的电源输入接口也连接在连接器上；
所述金属盒体包括壳体和盖板；盖板盖在壳体上；
壳体内腔由金属筋条隔成多个区域；基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器和功率放大器在PCB板上的位置分别在一个区域内；金属筋条与PCB板一面上的接地焊盘密贴，PCB板的另一面由盖板紧压，各个区域构成隔腔。
具体到本实用新型，本超薄型低功耗北斗RDSS模块通过30PIN连接器与外部进行数据通信及为上述五个功能分区提供电源，通过MMCX射频接头与接收/发射天线进行连接。模块盒体上设有固定孔，用来整机集成时进行安装固定。
PCB主板采用整板SMT焊接的方式，焊接完毕将PCB主板放入金属壳体内，盖上盖板，安装所有固定螺丝后，模块组装完成。金属壳体内利用金属筋条将壳体内分成若干区域，与PCB主板上的接地焊盘接触并通过上盖板压紧及螺丝紧固后，形成完整的射频隔腔，进行RDSS模块各功能模块间的射频隔离。电源管理模块置于各功能模块所在的隔腔内。
如图1-1、1-2和1-3所示，模块上设有30PIN连接器用与外部通信和电源供电，外部连接器所在的位置为：连接器的中心位置偏离金属盒体竖直中心线距离为10.55mm，偏离金属盒体底边缘距离为11.00mm，其接口定义见下表1；
表1：
模块上设有四个定位孔，可以做成螺纹孔或通孔的形式，用于客户固定模块。四个定位孔围成长方形；位于同一边的两个定位孔距离金属盒体中心的距离相同，且两个定位孔的孔距作为长方形的一边长为30mm；长方形的另一边长为42.50mm。
模块上设有MMCX射频接口，用来与天线进行连接，进行射频信号的收发。
如图2所示，屏蔽罩内分RDSS低噪声放大器、接收通道、发射通道、功率放大器、基带处理五个功能模块单元；各功能模块单元分别置于金属筋条与多层PCB板组成的射频隔腔内，电源管理模块分别置于各功能模块内。
所述噪声放大器单元，最多由一个高通或带通滤波器、两级低噪放芯片和两级SAW组成。此种设计优点在于，可以保证RDSS低噪声放大器单元的输出有足够的线性度的同时也可对发射端的1.6G发射信号进行抑制。
所述接收通道，采用的是我公司自主研发的BN612北斗单收芯片。此芯片采用两次变频结构。前端由低噪放(LNA)和混频器组成，放大卫星输入信号并下变频到第一中频信号213MHz。外置中频SAW滤波器作用是滤掉镜像信号和带外干扰信号。第二个混频I/Q下变频器将第一中频信号变为12.24MHz中频信号。中频可变增益放大器(VGA)和低通滤波器(LPF)完成1dB步进增益控制。可变增益放大器(VGA)在I/Q链路间有增益精调的功能。通过内置的自动增益控制(AGC)环路，输出信号电平可以保持在差分峰-峰值1V。接收通道既可以提供模拟中频信号，又可以提供2位量化信号。同时BN612还可以为基带芯片提供一50M的时钟信号。同其他方案相比，减少了器件、节约了成本的同时，此时钟可控，减少了调试难度及增加了对基带处理部分的控制方式。
所述发射通道由锁相环电路、调制器及SAW滤波器组成。此方案利用成熟的锁相环电路来产生发射信号所需的本振，调制器将基带的bpsk信号调制到发射信号的载波上，滤波器用来滤除调制器中产生的各次谐波和杂波。
所述的功率放大器单元，主要由我司自主研发的BN161P功放芯片组成。此芯片在5V供电下可输出37dBm的功率，输入功率范围为6～10dBm。当调制器后的输出功率无法满足该芯片的输入要求时，可在调制器的后端加N级驱动来满足BN161的输入要求。BN161P通过北斗RDSS基带专用芯片提供的使能，实现发射控制。
所述的基带处理部分，采用北斗RDSS专用基带芯片，实现对中频数字信号的解调处理，并与用户级进行通信；将用户需发送的信息调制成BPSK信号，同时北斗RDSS专用基带芯片还为功率放大单元提供使能信号。此外，此方案将北斗RDSS专用基带芯片的串口及I/O口通过连接器引出，用户可以根据使用需要，直接对I/O口进行配置，达到其想要的功能。这样就简化了开发流程。
所述的电源处理部分，由接收电源、发射电源极基带电源三部分组成。对外接口中包含接收电源以及发射电源两个电源接口，便于用户进行设计。这样做的优点是可以针对各部分的供电要求来设计电源，同时也可以避免电源间的相互干扰，影响北斗RDSS模块贴片的正常工作。
采用此方案的超薄型低功耗北斗RDSS模块技术指标主要是：
(1)输入电源
模块电源接口包含：VCC和VCCPA，其中VCC用于模块的接收，VCCPA用于模块的发射。
接收状态(VCC):◇工作电压：+4.2V～+5.2V
◇典型电压：+5V
◇工作电流：170mA
发射状态(VCCPA)：◇工作电压：+4.9V～+5.2V
◇典型电压：+5V
◇工作电流：≦3.0A
(2)功耗：
不发射时：≤0.85W
发射时：≤15W
(3)性能指标如表2。
表2：
Claims (8)
1.一种超薄型低功耗北斗RDSS模块，包括电路部分、连接器和金属盒体；电路部分载在PCB板上，且装在金属盒体内；连接器露出金属盒体表面，其特征是
所述电路部分包括基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器、功率放大器和电源管理模块；电源管理模块为基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器和功率放大器供电；接收通道模块的信号输入端连接低噪声放大器的信号输出端，低噪声放大器的信号输入端极为本北斗RDSS模块的信号输入端，接收通道模块的信号输出端连接基带处理模块的信号输入端；发射通道模块的信号输入端连接基带处理模块的信号输出端，发射通道模块的信号输出端连接功率放大器的信号输入端，功率放大器的信号输出端即为本北斗RDSS模块的信号输出端；
基带处理模块的连接基带处理模块的UART接口和GPIO接口连接在连接器上；所述电源管理模块的电源输入接口也连接在连接器上；
所述金属盒体包括壳体和盖板；盖板盖在壳体上；
壳体内腔由金属筋条隔成多个区域；基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器和功率放大器在PCB板上的位置分别在一个区域内；金属筋条与PCB板一面上的接地焊盘密贴，PCB板的另一面由盖板紧压，各个区域构成隔腔。
2.根据权利要求1所述的超薄型低功耗北斗RDSS模块，其特征是所述电源管理模块包括三组，基带处理模块由一组电源管理模块供电，接收通道模块和低噪声放大器由一组电源管理模块供电，发射通道模块和功率放大器供电由一组电源管理模块供电。
3.根据权利要求1所述的超薄型低功耗北斗RDSS模块，其特征是所述低噪声放大器，包括按照信号传输方向依次连接的带通滤波器、低噪声放大器、声表面波滤波器、低噪声放大器和声表面波滤波器。
4.根据权利要求1所述的超薄型低功耗北斗RDSS模块，其特征是所述接收 通道模块，采用的是博纳雨田公司研发的BN612北斗单收芯片
5.根据权利要求1所述的超薄型低功耗北斗RDSS模块，其特征是本北斗RDSS模块的信号输入端和信号输出端分别连接有射频接头。
6.根据权利要求1所述的超薄型低功耗北斗RDSS模块，其特征是所述连接器为30PIN连接器，其接口定义如下：
序号1、2、3、4、5的定义为VCC，是电源接口；
序号7、8、9、10、11、12、13、14、15的定义为VCCPA，是电源接口；
序号6、16、17、18、19、20、21、22、26、27、28的定义为GND，是电源接口；
序号30的定义为RX0，是RDSS串口通信接口，3.3V TTL电平，默认波特率为115200；
序号29的定义为TX0，是RDSS串口通信接口，3.3V TTL电平，默认波特率为115200；
序号23的定义为IC_SRSTN，是SIM卡接口；
序号24的定义为IC_SCLK，是SIM卡接口；
序号25的定义为IC_SD，是SIM卡接口。
7.根据权利要求1所述的超薄型低功耗北斗RDSS模块，其特征是所述金属盒体的两边设有定位孔，该定位孔是螺孔或通孔。
8.根据权利要求7所述的超薄型低功耗北斗RDSS模块，其特征是所述定位孔有四个，定位孔两两对称分布在金属盒体左右两边；四个定位孔围成长方形；位于同一边的两个定位孔距离金属盒体中心的距离相同，且两个定位孔的孔距作为长方形的一边长为30mm；长方形的另一边长为42.50mm；
所述30PIN连接器的中心位置偏离金属盒体竖直中心线距离为10.55mm，偏离金属盒体底边缘距离为11.00mm。
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|---|---|---|---|---|
| CN111162813A (zh) * | 2018-10-22 | 2020-05-15 | 上海浩知宁科技有限公司 | 一种电力系统应急短波无线通信系统及方法 |
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