CN205229462U - 一种北斗卫星导航通信模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及射频集成电路设计领域，尤其涉及一种北斗卫星导航通信模块，包括腔体屏蔽罩、低噪声放大器单元、接收/发射单元、基带信号处理单元、功率放大单元和电源管理单元。本新型通过把不同的单元设置在不同的腔室中避免了不同单元之间干扰，抗干扰性强，通过合理的设计和布局电源管理单元，提高了效率、降低了功耗。功率放大单元的两个功率放大器对来自发射单元的信号进行放大，放大后的信号经过合路器进行合成，提高了模块的输出功率。射频信号输出端的隔离器有效的限制了射频信号的反射，可有效的保护功率放大器，所有单元设置在一块PCB板上，体积小，布局更加合理。模块采用邮票孔封装结构，易于与其它设备进行集成。

Description

一种北斗卫星导航通信模块

技术领域

本实用新型涉及射频集成电路设计领域，尤其涉及一种北斗卫星导航通信模块。

背景技术

北斗卫星导航系统能为人类提供通信、导航，定位，授时等一系列服务，被广泛应用于导弹制导、海洋救生、航空航天、野外勘探及汽车导航等领域。

但是现有的导航通信模块在体积布局，功耗、兼容性方面比较差，大大的制约了北斗卫星导航通信模块的应用发展。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种电路结构简单、布局合理、低功耗和兼容性好的北斗卫星导航通信模块。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种北斗卫星导航通信模块，包括腔体屏蔽罩、低噪声放大器单元、接收/发射单元、基带信号处理单元、功率放大单元和电源管理单元，腔体屏蔽罩包括屏蔽框和屏蔽盖，屏蔽盖盖在屏蔽框上，屏蔽框包含第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室，低噪声放大器单元设置于第一腔室内，接收/发射单元设置于第二腔室内，基带信号处理单元设置于第三腔室内，功率放大单元设置于第四腔室内；低噪声放大器单元包含第一级放大器、第一级滤波器、第二级放大器和第二级滤波器，第一级放大器与第一级滤波器连接，第一级滤波器与第二级放大器连接，第二级放大器与第二级滤波器连接；功率放大单元包括两个功率放大器、合路器和隔离器，两个功率放大器分别与合路器连接，合路器与隔离器连接。

作为本实用新型的优化方案，电源管理单元包括3.3V的LDO、1.8V的LDO和功率开关，3.3V的LDO分别用于给低噪声放大器单元、接收/发射单元和功率放大单元供电，1.8V的LDO用于给基带信号处理单元供电，功率开关安装在3.3V的LDO和功率放大单元之间，功率开关通过接通和关断来控制功率放大单元电源的供给。

作为本实用新型的优化方案，低噪声放大器单元、接收/发射单元、基带信号处理单元、功率放大单元和电源管理单元集成在一块PCB板上，屏蔽框焊接在PCB板上。

作为本实用新型的优化方案，第一腔室和第四腔室分别设置在PCB板的两端，第二腔室和第三腔室设置在PCB板的中间，第二腔室和第三腔室位于第一腔室和第四腔室之间。

作为本实用新型的优化方案，PCB板上的焊盘为邮票孔封装焊盘，正面为半圆形加邮票孔，背面为长方形加邮票孔。

作为本实用新型的优化方案，北斗卫星导航通信模块接口定义为：

引脚1、引脚4、引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚15、引脚16、引脚17、引脚18、引脚20、引脚21、引脚22、引脚23、引脚25、引脚32、引脚33、引脚34和引脚36定义为GND，接地；

引脚2定义为RXD0，串口通信接收接口；

引脚3定义为TXD0，串口通信发送接口；

引脚5定义为VCC_+3.3V，输出电压DC+3.3V；

引脚6定义为IC_SD，接北斗SIM卡；

引脚7定义为IC_SCLK，接北斗SIM卡；

引脚8定义为IC_SRSTN，接北斗SIM卡；

引脚13和引脚14均定义为VCC_PA_IN，输入电压范围为DC+4.9～DC+5.2V；

引脚19定义为RFOUT，射频发射信号输出端口；

引脚24定义为VCC_RX_CTR，接收/发射单元的电源使能；

引脚26定义为VCC_RX_BAT，接电源，输入电源范围为DC+3.6V～DC+5.2V；

引脚35定义为RFIN，射频接收信号输入端口。

本实用新型具有积极的效果：本新型通过把不同的单元设置在不同的腔室中避免了信号之间干扰，抗干扰性强，通过合理的设计和布局电源管理单元，提高了效率，降低了功耗。功率放大单元的两个功率放大器对来自接收/发射单元的发射信号进行放大，放大后的信号经过合路器进行合成，提高了模块的输出功率。射频信号输出端的隔离器有效的限制了射频信号的反射，有效的保护功率放大器，所有单元设置在一块PCB板上，体积小，布局更加合理，模块采用邮票孔封装结构，易于与其它设备进行集成。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型的电路框图；

图2为本实用新型实施例腔体结构布局示意图；

图3为本实用新型实施例外观示意图；

图4为本实用新型实施例引脚定义图；

图5为本实用新型实施例焊盘正面结构图；

图6为本实用新型实施例焊盘背面结构图

图7为本实用新型实施例布局示意图。

其中：1、腔体屏蔽罩，2、低噪声放大器单元，3、接收/发射单元，4、基带信号处理单元，5、功率放大单元。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是一种北斗卫星导航通信模块，包括腔体屏蔽罩1、低噪声放大器单元2、接收/发射单元3、基带信号处理单元4、功率放大单元5和电源管理单元，腔体屏蔽罩1包括屏蔽框和屏蔽盖，屏蔽盖盖在屏蔽框上，屏蔽框包含第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室，低噪声放大器单元2设置于第一腔室内，接收/发射单元3设置于第二腔室内，基带信号处理单元4设置于第三腔室内，功率放大单元5设置于第四腔室内；低噪声放大器单元2包含第一级放大器、第一级滤波器、第二级放大器和第二级滤波器，第一级放大器与第一级滤波器连接，第一级滤波器与第二级放大器连接，第二级放大器与第二级滤波器连接；功率放大单元5包括两个功率放大器、合路器和隔离器，两个功率放大器分别与合路器连接，合路器与隔离器连接。

低噪声放大器单元2包含第一级放大器、第一级滤波器、第二级放大器和第二级滤波器，第一级放大器与第一级滤波器连接，第一级滤波器与第二级放大器连接，第二级放大器与第二级滤波器连接。天线接收的北斗信号先经过第一级放大器放大后，再经过第一级滤波器滤波，然后经过第二级放大器放大后，最后经过第二级滤波器滤波处理后将北斗信号送至接收/发射单元3。

接收/发射单元3将接收和发送集成在一起，接收通道采用两次变频处理，得到中频信号，并对中频信号进行AD转换，获得数字中频，然后数字中频被送至基带信号处理单元4进行处理。发射通道直接采用上变频处理。

功率放大单元5包括两个功率放大器、合路器和隔离器，两个功率放大器分别与合路器连接，合路器和隔离器连接；来自接收/发射单元3的信号被等份的分成两份，两份信号被分别送至两个功率放大器分别进行放大，被放大的两份信号经过合路器的合成，合成后的信号再通过隔离器传输给天线进行发射。通过两个功率放大器分别进行放大有效的增强了发射功率，隔离器有效的防止了发射信号的反射，有效的保护了两个功率放大器。

电源管理单元包括3.3V的LDO、1.8V的LDO和功率开关，3.3V的LDO分别用于给低噪声放大器单元2、接收/发射单元3和功率放大单元5供电，1.8V的LDO用于给基带信号处理单元4供电，功率开关安装在3.3V的LDO和功率放大单元5之间，功率开关通过接通和关断来控制功率放大单元5电源的供给，从而控制功率放大单元5的开关。

低噪声放大器单元2、接收/发射单元3、基带信号处理单元4、功率放大单元5和电源管理单元集成在一块PCB板上，屏蔽框粘贴在PCB板上。

接收时，天线接收的北斗信号经过低噪声放大器单元2进行放大，放大后的北斗信号被送至接收/发射单元3，接收/发射单元3中的接收通道将本通道处理后的信号送至基带信号处理单元4进行信号的剥离及解算处理，处理后的数据以北斗通信协议的格式通过串口向外传输给其它设备进行处理。

发送时，所需发送的数据及指令按照北斗通信协议的格式，通过串口发送给基带信号处理单元4，基带信号处理单元4将数据进行处理，产生BPSK信号发送给接收/发射单元3的发射通道，接收/发射单元3的发射通道将BPSK信号调制到1615.68MHz的载波上，并发送给功率放大单元5对信号进行放大，最后通过天线向外发射。

如图2所示，第一腔室和第四腔室分别设置在PCB板的两端，第二腔室和第三腔室设置在PCB板的中间，第二腔室和第三腔室位于第一腔室和第四腔室之间；低噪声放大器单元2所在的第一腔室与功率放大单元5所在的第四腔室布局在PCB板的两端，接收/发射单元所在的第二腔室与基带信号处理单元4所在第三腔室位于第一腔室、第四腔室的中间位置。

如图3所示，北斗卫星导航通信模块尺寸的体积为30mm*35mm*3.5mm。

如图4所示，北斗卫星导航通信模块采用36PIN邮票孔封装，北斗卫星导航通信模块接口定义为：

引脚1、引脚4、引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚15、引脚16、引脚17、引脚18、引脚20、引脚21、引脚22、引脚23、引脚25、引脚32、引脚33、引脚34和引脚36定义为GND，接地；

引脚2定义为RXD0，串口通信接收接口；

引脚3定义为TXD0，串口通信发送接口；

引脚5定义为VCC_+3.3V，输出电压DC+3.3V；

引脚6定义为IC_SD，接北斗SIM卡；

引脚7定义为IC_SCLK，接北斗SIM卡；

引脚8定义为IC_SRSTN，接北斗SIM卡；

引脚13和引脚14均定义为VCC_PA_IN，输入电压范围为DC+4.9～DC+5.2V；

引脚19定义为RFOUT，射频发射信号输出端口；

引脚24定义为VCC_RX_CTR，接收/发射单元3的电源使能；

引脚26定义为VCC_RX_BAT，接电源，输入电源范围为DC+3.6V～+DC+5.2V；

引脚35定义为RFIN，射频接收信号输入端口。

如图5和图6所示，PCB板上的焊盘为邮票孔封装焊盘，正面为半圆形加邮票孔，背面为长方形加邮票孔，体积小、结构可靠、兼容性强。焊盘背面引脚的尺寸为1.5mm*0.8mm，孔半径为0.25mm。

如图7所示，36PIN分布在北斗卫星导航通信模块的两宽边上，其中引脚1与引脚17的中心距离北斗卫星导航通信模块的窄边为1.5mm，引脚1～引脚17两两引脚的中心间距为2mm，引脚18与引脚36中心距离北斗卫星导航通信模块的窄边距离为1mm，引脚19～引脚21两两引脚的中心间距为1.5mm，引脚21～引脚33两两引脚的中心间距为2mm，引脚33～引脚36两两引脚的中心间距为1.5mm，布局更加合理。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种北斗卫星导航通信模块，包括腔体屏蔽罩(1)、低噪声放大器单元(2)、接收/发射单元(3)、基带信号处理单元(4)、功率放大单元(5)和电源管理单元，其特征在于：所述的腔体屏蔽罩(1)包括屏蔽框和屏蔽盖，所述的屏蔽盖盖在屏蔽框上，所述的屏蔽框包含第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室，所述的低噪声放大器单元(2)设置于第一腔室内，所述的接收/发射单元(3)设置于第二腔室内，所述的基带信号处理单元(4)设置于第三腔室内，所述的功率放大单元(5)设置于第四腔室内；所述的低噪声放大器单元(2)包含第一级放大器、第一级滤波器、第二级放大器和第二级滤波器，第一级放大器与第一级滤波器连接，第一级滤波器与第二级放大器连接，第二级放大器与第二级滤波器连接；功率放大单元(5)包括两个功率放大器、合路器和隔离器，两个功率放大器分别与合路器连接，合路器与隔离器连接。

2.根据权利要求1所述的一种北斗卫星导航通信模块，其特征在于：所述的电源管理单元包括3.3V的LDO、1.8V的LDO和功率开关，所述3.3V的LDO分别用于给低噪声放大器单元(2)、接收/发射单元(3)和功率放大单元(5)供电，所述1.8V的LDO用于给基带信号处理单元(4)供电，所述的功率开关安装在3.3V的LDO和功率放大单元(5)之间，所述的功率开关通过接通和关断来控制功率放大单元(5)电源的供给。

3.根据权利要求1所述的一种北斗卫星导航通信模块，其特征在于：所述的低噪声放大器单元(2)、接收/发射单元(3)、基带信号处理单元(4)、功率放大单元(5)和电源管理单元集成在一块PCB板上，所述的屏蔽框焊接在PCB板上。

4.根据权利要求3所述的一种北斗卫星导航通信模块，其特征在于：所述的第一腔室和第四腔室分别设置在PCB板的两端，所述的第二腔室和第三腔室设置在PCB板的中间，所述的第二腔室和第三腔室位于第一腔室和第四腔室之间。

5.根据权利要求3所述的一种北斗卫星导航通信模块，其特征在于：PCB板上的焊盘为邮票孔封装焊盘，正面为半圆形加邮票孔，背面为长方形加邮票孔。

6.根据权利要求3所述的一种北斗卫星导航通信模块，其特征在于：所述北斗卫星导航通信模块接口定义为：

引脚1、引脚4、引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚15、引脚16、引脚17、引脚18、引脚20、引脚21、引脚22、引脚23、引脚25、引脚32、引脚33、引脚34和引脚36定义为GND，接地；

引脚2定义为RXD0，串口通信接收接口；

引脚3定义为TXD0，串口通信发送接口；

引脚5定义为VCC_+3.3V，输出电压DC+3.3V；

引脚6定义为IC_SD，接北斗SIM卡；

引脚7定义为IC_SCLK，接北斗SIM卡；

引脚8定义为IC_SRSTN，接北斗SIM卡；

引脚13和引脚14均定义为VCC_PA_IN，输入电压范围为DC+4.9～DC+5.2V；

引脚19定义为RFOUT，射频发射信号输出端口；

引脚24定义为VCC_RX_CTR，接收/发射单元(3)的电源使能；

引脚26定义为VCC_RX_BAT，接电源，输入电源范围为DC+3.6V～DC+5.2V；

引脚35定义为RFIN，射频接收信号输入端口。