CN205157790U - 一种小型化收发射频前端模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种小型化收发射频前端模块。收发射频前端模块包括上下两端开腔的壳体、分别可拆卸连接在壳体上下两端的上盖板与下盖板、设置在壳体内部中间且将壳体分为上下两个腔体的横向隔离底板、嵌入安装在上腔体中的射频A板以及依次嵌入安装在下腔体中的射频B板与射频C板。本实用新型能够消除现有技术中存在的某些不足，在保证收发隔离和电磁兼容性能的同时，具有体积小、成本低等特点，满足用户对小型化的要求，为高性能北斗终端用户机的推广应用提供基础模块。

Description

一种小型化收发射频前端模块

技术领域

本实用新型涉及微波技术领域，具体涉及一种小型化收发射频前端模块。

背景技术

卫星导航系统是国家战略性基础资源，是当今经济与社会发展和国防建设不可或缺的重要空间基础设施。北斗卫星导航系统是中国自主建设，独立运行的新一代卫星导航系统，对我国乃至世界在经济，政治，及军事方面具有重大而深远的意义。目前，北斗系统可在区域范围内全天候，全天时为各类用户提供高精度，高可靠的定位，导航，授时服务，并兼具短报文通信能力。

北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与GPS、GLONASS等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

当前，高性能终端用户机的收发射频前端模块大多采用分离器件设计而成，能都达到较高的技术指标水平，但调试量较大、体积较大、功耗高、成本高，所有这些因素都不利于北斗系统的自主发展和普及。因此，简化电路拓扑结构、选择小封装器件、大胆采用新型工艺技术，完成收发前端模块的小型化、一体化、低成本目标，有助于高性能北斗终端用户机的推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种小型化收发射频前端模块，该模块能够消除现有技术中存在的某些不足，在保证收发隔离和电磁兼容性能的同时，具有体积小、成本低等特点，满足用户对小型化的要求，为高性能北斗终端用户机的推广应用提供基础模块。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种小型化收发射频前端模块，包括上下两端开腔的壳体、分别可拆卸连接在壳体上下两端的上盖板与下盖板、设置在壳体内部中间且将壳体分为上下两个腔体的横向隔离底板、嵌入安装在上腔体中的射频A板以及依次嵌入安装在下腔体中的射频B板与射频C板。

所述壳体的侧壁上分别贯穿安装有电源连接器和信号连接器。

所述横向隔离底板上分别贯穿安装有用于连接射频A板与射频B板的第一绝缘子和用于连接射频A板与射频C板的第二绝缘子、第三绝缘子、第四绝缘子、第五绝缘子和第六绝缘子。所述绝缘子用于完成本实用新型所述的收发射频前端模块上下腔体之间信号的传输。

所述上腔体中分别设有第一纵向隔离墙和第二纵向隔离墙；所述下腔体中设有第三纵向隔离墙；所述上盖板上设有与第一纵向隔离墙和第二纵向隔离墙相适应的隔离槽；所述下盖板上设有与第三纵向隔离墙相适应的隔离槽。所述第一纵向隔离墙、第二纵向隔离墙和第三纵向隔离墙，用于将上下腔体分割成若干隔离腔。所述的上下两端开腔的壳体、横向隔离底板、绝缘子、纵向隔离墙以及上下盖板上的隔离槽，均用于提高信号的屏蔽性能，利用这些结构特征实现了该小型化收发射频前端模块的收发隔离高、电磁兼容性能优的性能指标，同时提高了小型化性能指标。

所述电源连接器包括第一电源连接器、第二电源连接器和第三电源连接器；所述第一电源连接器与射频A板相连，再通过第三绝缘子与射频C板连接；第二电源连接器与射频A板相连；所述第三电源连接器与射频B板相连。所述电源连接器，用于完成本实用新型所述的收发射频前端模块与外部电源信号的传输。

所述信号连接器包括与射频A板相连的基带输入信号连接器、与射频A板相连的射频输入信号连接器、与射频B板相连的射频输出信号连接器、与射频C板相连的中频输出信号连接器以及与射频C板相连的时钟信号连接器。所述信号连接器，用于完成本实用新型所述的收发射频前端模块与外部微波信号的传输。

在本实用新型所述的一种小型化收发射频前端模块，其中的接收机采用二次变频方案，天线接收卫星下行信号送给该小型化收发射频前端模块，经过低噪声放大、滤波、两次下变频、自动增益调整、放大滤波后输出中频信号，送给基带部分进行信号处理、解算；其中的发射机采用一次调制变频方案，基带送来的发射数据进入发射通道，经过一次调制上变频、滤波、功率放大后经天线发射出去。对于该小型化收发射频前端模块的电路设计而言，本实用新型通过简化电路拓扑结构，减少信号通路级数；优化频率规划，接收一本振和发射载波同频率共用；各单元电路选择单片化、集成化、小封装器件设计，采用了一只集成接收二次变频、自动增益控制和中频信号放大电路于一体的集成芯片，采用了一只集成了一本振、发射载波和二本振频率合成的高集成度锁相环芯片；各单元电路之间采用小型化、硬连接设计，上下腔体之间选择小型化绝缘子，隔离腔之间选择开槽射频板传输信号；另外，采用非传统的新型射频板工艺技术，实现了小型化设计目标的同时降低了成本。

由以上技术方案可知，本实用新型能够消除现有技术中存在的某些不足，在保证收发隔离和电磁兼容性能的同时，具有体积小、成本低等特点，满足用户对小型化的要求，为高性能北斗终端用户机的推广应用提供基础模块。

附图说明

图1是本实用新型中收发射频前端模块的结构示意图；

图2是拆除上盖板后的收发射频前端模块的俯视图；

图3是拆除下盖板后的收发射频前端模块的仰视图；

图4是收发射频前端模块的后视图；

图5是上盖板的结构示意图；

图6是下盖板的结构示意图；

图7是信号走向示意图一；

图8是信号走向示意图二。

其中：

1、壳体，2、上盖板，3、下盖板，4、横向隔离底板，5、射频A板，6、射频B板，7、射频C板，8、第一电源连接器，9、第二电源连接器，10、第三电源连接器，11、基带输入信号连接器，12、射频输入信号连接器，13、射频输出信号连接器，14、中频输出信号连接器，15、工作时钟信号连接器，16、第一纵向隔离墙，17、第二纵向隔离墙，18、第三纵向隔离墙，19、盖板螺钉，20、底板螺钉，21、第一绝缘子，22、第二绝缘子，23、第三绝缘子，24、第四绝缘子，25、第五绝缘子，26、第六绝缘子，27、第一信号走向示意线，28、第二信号走向示意线，29、第三信号走向示意线，30、第四信号走向示意线，31、第五信号走向示意线，32、第六信号走向示意线，33、第七信号走向示意线，34、上盖板隔离槽，35、下盖板隔离槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型结构设计和电路设计做进一步说明：

如图1-图6所示的一种小型化收发射频前端模块，包括上下两端开腔的壳体1、分别可拆卸连接在壳体上下两端的上盖板2与下盖板3、设置在壳体1内部中间且将壳体分为上下两个腔体的横向隔离底板4、嵌入安装在上腔体中的射频A板5，以及依次嵌入安装在下腔体中的射频B板6与射频C板7。所述壳体1的侧壁上分别贯穿安装有电源连接器和信号连接器。具体地说，所述上盖板2和下盖板3分别采用盖板螺钉19可拆卸安装在壳体1的上下两端开腔处。所述射频A板5采用底板螺钉20安装在壳体1的上腔体中，射频B板6和射频C板7分别采用底板螺钉20安装在壳体1的下腔体中。所述电源连接器和信号连接器分别与壳体1螺纹旋接。

所述横向隔离底板4上分别贯穿安装有用于连接射频A板与射频B板的第一绝缘子21和用于连接射频A板与射频C板的第二绝缘子22、第三绝缘子23、第四绝缘子24、第五绝缘子25和第六绝缘子26。通过设置横向隔离底板将壳体分成上下两个腔体，再通过第一绝缘子21将射频A板5与射频B板6进行穿墙硬连接，通过第二绝缘子22、第三绝缘子23、第四绝缘子24、第五绝缘子25和第六绝缘子26将射频A板5与射频C板7进行穿墙硬连接，能够实现信号传输的同时，根据电路功能分布隔离腔，提高各路信号之间的相互隔离，提高电路屏蔽度。

所述上腔体中设有第一纵向隔离墙16、第二纵向隔离墙17。通过在上腔体中设置的两个纵向隔离墙将上腔体划分成三个相连通的隔离腔，既能够避免相邻电路之间的干扰，提高电路的屏蔽度，改善电磁兼容性能，又能够保证信号能够简单、有效传输。

所述下腔体中设有第三纵向隔离墙18。通过在下腔体中设置的隔离墙将下腔体隔成两个独立的腔体，分别用于安装射频B板和射频C板，这样能够避免射频B板与射频C板的接收和发射电路之间的干扰，提高收发隔离度，改善电磁兼容性能。

所述上盖板2上设有与上腔体中的第一纵向隔离墙16和第二纵向隔离墙17相适应的上盖板隔离槽34；所述下盖板3上设有与第三纵向隔离墙18相适应的下盖板隔离槽35，这些隔离槽用于提高电路的屏蔽度，改善电磁兼容性能。

所述电源连接器包括第一电源连接器8、第二电源连接器9和第三电源连接器10。所述第一电源连接器8和第二电源连接器9分别与射频A板5相连；所述第三电源连接器10与射频B板相连。

所述第一电源连接器8完成给接收通道电路和频率合成电路供电的功能；所述第二电源连接器9完成给发射通道电路供电功能；所述第三电源连接器10完成给发射通道功率放大器电路供电功能。

所述信号连接器包括与射频A板相连的输入基带信号连接器11和射频输入信号连接器12、与射频B板相连的射频输出信号连接器13、与射频C板相连的中频输出信号连接器14和时钟信号连接器15。

所述输入基带信号连接器11完成基带信号处理部分与射频A板之间的基带信号传输功能；所述射频输入信号连接器12完成接收天线与射频A板之间的射频输入信号传输功能；所述射频输出信号连接器13完成射频B板与发射天线之间的射频输出信号传输功能；所述中频输出信号连接器14完成射频C板与基带信号处理部分之间的中频输出信号传输功能；所述工作时钟信号连接器15完成射频C板与基带信号处理部分之间的时钟信号传输功能。

所述射频A板5从功能上分为A1、A2和A3三个区域，区域A1主要完成将接收到的射频输入信号进行低噪声放大和一次下变频功能，区域A2主要完成所需接收一本振、二本振、发射载波的频率合成功能，区域A3主要完成输入基带信号与发射载波的调制混频、放大功能；所述射频B板6主要完成射频输出信号的功率放大功能；所述射频C板7主要完成接收通道的二次变频、自动增益调整、中频信号放大滤波、时钟信号的合成等功能。

本实用新型的工作原理为：

当本实用新型所述的小型化收发射频前端模块工作时，从天线送来的卫星信号经射频输入信号连接器12进入射频A板5，经过射频A板的低噪声放大、滤波、一次下变频处理，再由第二绝缘子22穿墙至射频C板7，经混频、自动增益调整、滤波、放大后，由中频输出连接器14输出给外部基带进行信号处理；基带送来的发射数据经基带输入连接器11进入射频A板5，经过调制上变频、滤波、放大，再由第二绝缘子22穿墙至射频B板6，经过功放放大后由射频输出信号连接器13输出至外部天线发射出去。

所述壳体1通过横向隔离底板4分为两端开腔的上、下腔体，再分别通过纵向隔离墙分作若干隔离腔，上下盖板设置隔离槽，绝缘子穿墙信号传输，以及设计信号传输方法，利用这些特征实现了该小型化收发射频前端模块的收发隔离高、电磁兼容性能优的性能指标，同时提高了小型化性能指标。

信号传输方法为：

如图7-图8所示，本实用新型的信号传输方法，包括以下步骤：

（1）接收通道：从天线送来的卫星信号经射频输入信号连接器12进入上腔体射频A板5的A1区域，信号走向见第一信号走向示意线27所示，经过三级低噪声放大、三级滤波、一次下变频处理为一中频信号后，再由第二绝缘子22穿墙至射频C板7；信号走向见第二信号走向示意线28所示，接收信号一中频信号经过二次下变频、自动增益控制、中频放大、滤波电路后，由中频输出连接器14输出给外部基带进行信号处理。该信号传输方法不仅完成了接收通道信号的正常传输功能，还实现了接收通道射频信号与中频信号的分腔，减少了信号的高低频干扰，消除了接收信号高增益放大通路的自激隐患，提高了信号传输、放大通路的稳定性；同时也实现了接收通道和发射通道信号的分区和分腔，提高了收发隔离性能。

（2）发射通道：基带送来的发射数据经基带输入连接器11进入上腔体射频A板5的A3区域，信号走向见第三信号走向示意线29所示，经过数字信号整形、上变频调制、滤波、两级放大后，再由第一绝缘子21穿墙至射频B板6，信号走向见第四信号走向示意线30所示，经过两级功率放大后由射频输出信号连接器13输出至外部天线发射出去。该信号传输方法不仅完成了发射通道信号的正常传输功能，还实现了发射通道低功率信号与中高功率信号的分腔，消除了信号高功率放大通路的自激隐患，提高了信号传输、放大通路的稳定性；同时也实现了接收通道和发射通道信号的分区和分腔，提高了收发隔离性能。

（3）频率源：晶振信号功分为两路，一路信号走向见第五信号走向示意线31所示，经过放大滤波取谐波直接合成，再次放大后由时钟信号连接器15输出给外部基带进行信号处理；另一路由第五绝缘子25穿墙至上腔体射频A板5的A2区域，送至锁相环作为参考时钟信号；锁相环提供两个点频信号RF和IF，其中RF信号功分为两路，一路信号走向见第六信号走向示意线32所示，提供给一次下变频作为接收一本振，另一路信号走向见第七信号走向示意线33所示，提供给发射通道作为发射载波，IF信号由第四绝缘子24穿墙至下腔体射频C板，提供给二次下变频作为接收二本振。该信号传输方法不仅完成了频率源各信号的正常传输功能，还实现了频率较高的本振、载波信号与中频信号的分腔，减少了信号的高低频干扰，提高了本振、载波和时钟信号的稳定性和质量。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种小型化收发射频前端模块，其结构特征在于：包括上下两端开腔的壳体、分别可拆卸连接在壳体上下两端的上盖板与下盖板、设置在壳体内部中间且将壳体分为上下两个腔体的横向隔离底板、嵌入安装在上腔体中的射频A板以及依次嵌入安装在下腔体中的射频B板与射频C板。

2.根据权利要求1所述的一种小型化收发射频前端模块，其特征在于：所述壳体的侧壁上分别贯穿安装有电源连接器和信号连接器。

3.根据权利要求1所述的一种小型化收发射频前端模块，其特征在于：所述横向隔离底板上分别贯穿安装有用于连接射频A板与射频B板的第一绝缘子和用于连接射频A板与射频C板的第二绝缘子、第三绝缘子、第四绝缘子、第五绝缘子和第六绝缘子。

4.根据权利要求1所述的一种小型化收发射频前端模块，其特征在于：所述上腔体中分别设有第一纵向隔离墙和第二纵向隔离墙；所述下腔体中设有第三纵向隔离墙；所述上盖板上设有与第一纵向隔离墙和第二纵向隔离墙相适应的隔离槽；所述下盖板上设有与第三纵向隔离墙相适应的隔离槽。

5.根据权利要求2所述的一种小型化收发射频前端模块，其特征在于：所述电源连接器包括第一电源连接器、第二电源连接器和第三电源连接器；所述第一电源连接器分别与射频A板相连，再通过第三绝缘子与射频C板相连；第二电源连接器与射频A板相连；所述第三电源连接器与射频B板相连。

6.根据权利要求2所述的一种小型化收发射频前端模块，其特征在于：所述信号连接器包括与射频A板相连的基带输入信号连接器、与射频A板相连的射频输入信号连接器、与射频B板相连的射频输出信号连接器、与射频C板相连的中频输出信号连接器以及与射频C板相连的时钟信号连接器。