CN205961120U - 多工器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多工器装置，包括S频段接收通道电路、S频段发射通道电路、北斗B3接收通道电路、FSK通道电路、直流通道电路、电压转化电路、开关控制电路和介质多工器；S频段发射通道电路的输入端、S频段接收通道电路的输出端、北斗B3接收通道电路的输出端和FSK通道电路分别与介质多工器的分路端连接，介质多工器的合路端与公共端连接，公共端、直流通道电路和电压转化电路依次连接，电压转化电路的输出端分别与S频段接收通道电路和S频段发射通道电路连接，开关控制电路的输出端分别与S频段接收通道电路和S频段发射通道电路连接。本实用新型对不同信号进行整合和分离，保证不同信号间的隔离度、插入损耗和驻波等满足要求。

Description

多工器装置

技术领域

本实用新型涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种多工器装置。

背景技术

在传统的卫星通信收发信设备中，车载主机往往需要和外面的动中通天线相连，主机的发射信号通过动中通天线发射出去，动中通接收到的信号通过主机进行信号处理，同时主机需要为动中通天线提供控制的信号以及为动中通天线提供直流供电。如果每种信号都通过专门的接口与主机相连，会导致连接复杂化，降低了设备的可靠性。解决这个问题的最好办法就是将所有的这些信号通过一个专门的通道(统一的接口)，通过一根线缆将动中通天线和主机连接起来，这样就需要在主机里面将所有的这些信号整合起来，在动中通天线里面将主机传过来的所有的这些信号进行分离，在不同信号整合和分离的过程中，必须使信号间的隔离度、插入损耗和驻波等满足要求。

实用新型内容

基于上述情况，本实用新型提出了一种多工器装置，对不同信号进行整合和分离，保证不同信号间的隔离度、插入损耗和驻波等满足要求。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案的实施例为：

一种多工器装置，包括S频段接收通道电路、S频段发射通道电路、北斗B3接收通道电路、FSK(Frequency-shift keying，频移键控)通道电路、直流通道电路、电压转化电路、开关控制电路和介质多工器；

所述S频段发射通道电路的输入端、所述S频段接收通道电路的输出端、所述北斗B3接收通道电路的输出端和所述FSK通道电路分别与所述介质多工器的分路端连接，所述介质多工器的合路端与公共端连接，所述公共端、所述直流通道电路和所述电压转化电路依次连接，所述电压转化电路的输出端分别与所述S频段接收通道电路和所述S频段发射通道电路连接，所述开关控制电路的输出端分别与所述S频段接收通道电路和所述S频段发射通道电路连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型多工器装置，对S频段接收信号、S频段发射信号、北斗B3接收信号、FSK信号和直流信号五路信号进行整合和分离，保证不同信号之间的隔离度高、插入损耗低，并且得到较好的驻波，满足实际要求，适合应用。

附图说明

图1为一个实施例中多工器装置的结构示意图；

图2为一个实施例中S频段接收通道电路的结构示意图；

图3为一个实施例中S频段发射通道电路的结构示意图；

图4为一个实施例中北斗B3接收通道电路的结构示意图；

图5为一个实施例中FSK通道电路的结构示意图；

图6为一个实施例中直流通道电路的结构示意图；

图7为一个实施例中电压转化电路的结构示意图；

图8为一个基于图1所示装置一个具体示例中多工器装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

一个实施例中多工器装置，如图1所示，包括S频段接收通道电路、S频段发射通道电路、北斗B3接收通道电路、FSK通道电路、直流通道电路、电压转化电路、开关控制电路和介质多工器；

所述S频段发射通道电路的输入端、所述S频段接收通道电路的输出端、所述北斗B3接收通道电路的输出端和所述FSK通道电路分别与所述介质多工器的分路端连接，所述介质多工器的合路端与公共端连接，所述公共端、所述直流通道电路和所述电压转化电路依次连接，所述电压转化电路的输出端分别与所述S频段接收通道电路和所述S频段发射通道电路连接，所述开关控制电路的输出端分别与所述S频段接收通道电路和所述S频段发射通道电路连接。

从以上描述可知，本实用新型对S频段接收信号、S频段发射信号、北斗B3接收信号、FSK信号和直流信号五路信号进行整合和分离，保证不同信号间的隔离度、插入损耗和驻波等满足要求，适合应用。

此外，在一个具体示例中，如图2所示，所述S频段接收通道电路包括依次连接的第一功分电路、第一数控衰减电路和低噪声放大器电路，所述低噪声放大器电路的输出端与所述介质多工器的分路端连接。

动中通天线接收到的信号通过第一功分电路分成两路信号，其中一路信号去场强检测模块进行接收信号的强度检测，根据检测到的信号强度来决定第一数控衰减电路的衰减量，第一功分电路的另一路信号进入第一数控衰减电路，第一数控衰减电路具有高线性度，高的IIP3(Input Third-order Intercept Point，输入三阶交调截取点)，支持串行和并行控制方式。低噪声放大器电路具有低的噪声系数，适度的增益，以及良好的线性度。

此外，在一个具体示例中，如图3所示，所述S频段发射通道电路包括依次连接的放大器电路和第二数控衰减电路，所述放大器电路的输入端与所述介质多工器的分路端连接。

主机来的S频段的发射信号经过介质多工器后通过放大器电路进行信号放大，放大器电路具有适度增益，良好的线性度和低噪声，放大后的信号进入第二数控衰减电路，第二数控衰减电路具有高线性度，高的IIP3，支持串行和并行控制方式，以及较大的衰减范围和小的衰减步进。第二数控衰减电路根据放大器过来的信号大于以及前级功率放大器的增益和设备发射功率要求来调整衰减量。

此外，在一个具体示例中，如图4所示，所述北斗B3接收通道电路包括第二功分电路，所述第二功分电路的输出端与所述介质多工器的分路端连接。

动中通天线中的BDD3天线接收到的信号经过第二功分电路分成相等的两路信号，一路信号送去BDB3解调模块进行信号处理，另外一路信号经过介质多工器后进入主机。

此外，在一个具体示例中，如图5所示，所述FSK通道电路包括低通滤波电路，所述低通滤波电路与所述介质多工器的分路端连接

FSK信号采用UHF频段的载频，低通滤波器电路的主要作用是滤掉S频段和BDB3端耦合和传导过来的信号，增大FSK信号与其他信号之间的隔离度。

此外，在一个具体示例中，如图6所示，所述直流通道电路包括隔离与滤波电路，所述隔离与滤波电路的输入端与所述公共端连接，所述隔离与滤波电路的输出端与所述电压转化电路连接。

直流通道中的隔离和滤波电路采用了可以承受大电流、自谐振频率高的隔离电感，降低射频信号与直流信号之间的影响。

此外，在一个具体示例中，如图7所示，所述电压转化电路包括依次连接的第一电压转化与滤波电路和第二电压转化与滤波电路，所述第一电压转化与滤波电路的输入端连接所述直流通道电路，所述第二电压转化与滤波电路的输出端分别与所述S频段接收通道电路和所述S频段发射通道电路连接。

电压转化电路对直流通道电路输出的电压进行第一次电压转化得到第一电压，在对第一电压进行第二次电压转化得到第二电压，为S频段接收和发射通道提供电源。

此外，在一个具体示例中，所述S频段发射通道电路的输出端、所述S频段接收通道电路的输入端、所述北斗B3接收通道电路的输入端和所述FSK通道电路的对外接口采用MCX卡板的形式，所述介质多工器的公共端采用SMA卡板的形式。

各个射频端口采用卡板的射频接插件，公共端口由于需要过大电流，采用SMA形式的卡板接插件，其他射频端口采用MCX卡板的接插件形式。每种卡板的接插件的射频芯线采用扁平的设计形式，尽可能的降低了芯线厚度对射频信号阻抗的影响。

此外，在一个具体示例中，多工器装置采用四层印制板形式，所述S频段接收通道电路、所述S频段发射通道电路、所述北斗B3接收通道电路和所述FSK通道电路的射频走线集中在印制板的第一层，印制板的第二层作为射频参考地，所述公共端的射频走线以印制板的第四层作为参考地。

由于公共端是S频段接收信号、S频段发射信号、北斗B3接收信号、FSK信号和直流信号五路信号的整合，直流通道必须可以承受5A以内的大电流，不同信号之间在端口的隔离是设计的重点和难点，由于射频信号的频率都比较高，直流通道的引入不能对这些信号的插入损耗和端口反射系数造成影响，同时射频信号也不能干扰直流通道；直流通道的走线不能太窄和太薄，太宽的射频微带线必然会影响到其他射频信号在公共端口的阻抗特性，为了解决其他四路射频信号与直流通道之间由于微带走线的宽度和厚度之间的矛盾，采取四层印制板形式，射频走线都集中在顶层，以第二层作为射频参考地，在公共端，为了解决直流通道需要通过大电流而需要加宽微带走线的问题，将公共端直流通道与射频通道交织的微带线以第四层(底层)作为参考地。选择定制的高谐振频率的电感作为扼流电感，电感量太小，达不到抑制射频信号的效果，电感量太大，很难实现高谐振频率。通过上述的方法，不仅解决了射频信号阻抗失配的问题，同时也满足了直流通道过大电流的情况。

此外，在一个具体示例中，所述介质多工器采用印制板形式，所述介质多工器中的介质滤波器均置于印制板的顶层，印制板的底层采用开窗的形式。

为了减少不同射频信号之间的相互影响，介质多工器的选择和设计是一个重点和难点，介质多工器具有频率温度系数和热膨胀系数小、低插入损耗、可承受较大功率以及高的带外抑制，为了良好的接地和提高可靠性，介质多工器采用印制板的设计思想，多有介质滤波器均置于印制板的顶层，底层采用开窗的形式，保证了其与主板的良好地接触；同时介质多工器上的四路射频通道均采用带通的形式，在保证低插入损耗的情况下，尽可能的保证带外抑制。

为了更好地理解上述系统，以下详细阐述一个本实用新型多工器装置的应用实例。

如图8所示，所述多工器装置包括S频段接收通道电路、S频段发射通道电路、北斗B3接收通道电路、FSK通道电路、直流通道电路、电压转化电路、开关控制电路和一分四介质多工器；

所述S频段发射通道电路的输入端、所述S频段接收通道电路的输出端、所述北斗B3接收通道电路的输出端和所述FSK通道电路分别与所述一分四介质多工器的分路端连接，所述一分四介质多工器的合路端与公共端连接，所述公共端、所述直流通道电路和所述电压转化电路依次连接，所述电压转化电路的输出端分别与所述S频段接收通道电路和所述S频段发射通道电路连接，所述开关控制电路的输出端分别与所述S频段接收通道电路和所述S频段发射通道电路连接；

所述S频段接收通道电路包括依次连接的功分电路、数控衰减电路和低噪声放大器电路，所述低噪声放大器电路的输出端与所述一分四介质多工器的分路端连接。动中通天线接收到的信号通过功分电路分成两路信号，其中一路信号去场强检测模块进行接收信号的强度检测，根据检测到的信号强度来决定数控衰减电路的衰减量，功分电路的另一路信号进入数控衰减电路，数控衰减电路具有高线性度，高的IIP3，支持串行和并行控制方式，最大衰减量达到31.5dB，衰减步进可低至0.5dB。低噪声放大器电路具有低的噪声系数，适度的增益，以及良好的线性度，输出1dB压缩点大于17dBm，在接收频段内的噪声系数2.2dB，选择的放大器芯片输入和输出端口采用50Ω内匹配的方式，简化了电路形式。

所述S频段发射通道电路包括依次连接的放大器电路和数控衰减电路，所述放大器电路的输入端与所述一分四介质多工器的分路端连接。主机来的S频段的发射信号经过一分四介质多工器后通过放大器电路进行信号放大，放大器电路选择的芯片与接收通道的低噪声放大器电路的芯片相同，具有适度增益，良好的线性度和低噪声，放大后的信号进入数控衰减电路，数控衰减器采用与接收通道数控衰减器的芯片相同，具有高线性度，高的IIP3，支持串行和并行控制方式，以及较大的衰减范围和小的衰减步进。数控衰减电路根据放大器过来的信号大于以及前级功率放大器的增益和设备发射功率要求来调整衰减量。

所述北斗B3接收通道电路包括功分电路，所述功分电路的输出端与所述一分四介质多工器的分路端连接。动中通天线中的BDD3天线接收到的信号经过功分电路分成相等的两路信号，一路信号送去BDB3解调模块进行信号处理，另外一路信号经过介质多工器后进入主机。

所述FSK通道电路包括低通滤波电路，所述低通滤波电路与所述一分四介质多工器的分路端连接。FSK信号采用UHF频段的载频，低通滤波器电路的主要作用是滤掉S频段和BDB3端耦合和传导过来的信号，增大FSK信号与其他信号之间的隔离度。

所述直流通道电路包括隔离与滤波电路，所述隔离与滤波电路的输入端与所述公共端连接，所述隔离与滤波电路的输出端与所述电压转化电路连接。直流通道中的隔离和滤波电路采用了可以承受大电流、自谐振频率高的隔离电感，降低射频信号与直流信号之间的影响。所述隔离与滤波电路输出+24V电压到电压转化电路。

所述电压转化电路包括依次连接的第一电压转化与滤波电路和第二电压转化与滤波电路，所述第一电压转化与滤波电路的输入端连接所述直流通道电路，所述第二电压转化与滤波电路的输出端分别与所述S频段接收通道电路和所述S频段发射通道电路连接。S频段接收和发射通道的放大器芯片和数控衰减器电路均采用+3.3V的供电方式，从公共端口过来的+24V电压经过电压转化芯片产生+5V的电压，然后在将+5V的电压转化成两路+3.3V的电压信号分别给接收和发射通道使用，并且由+5V转化成+3.3V的电压转化芯片采用LDO的电源芯片，这样的好处是可以减少接收和发射通道之间的通过电源带来的干扰。

各个射频端口采用卡板的射频接插件，公共端口由于需要过大电流，采用SMA形式的卡板接插件，其他射频端口采用MCX卡板的接插件形式。每种卡板的接插件的射频芯线采用扁平的设计形式，尽可能的降低了芯线厚度对射频信号阻抗的影响。

由于公共端是S频段接收信号、S频段发射信号、北斗B3接收信号、FSK信号和直流信号五路信号的整合，直流通道必须可以承受5A以内的大电流，不同信号之间在端口的隔离是设计的重点和难点，由于射频信号的频率都比较高，直流通道的引入不能对这些信号的插入损耗和端口反射系数造成影响，同时射频信号也不能干扰直流通道；直流通道的走线不能太窄和太薄，太宽的射频微带线必然会影响到其他射频信号在公共端口的阻抗特性，为了解决其他四路射频信号与直流通道之间由于微带走线的宽度和厚度之间的矛盾，采取四层印制板形式，射频走线都集中在顶层，以第二层作为射频参考地，在公共端，为了解决直流通道需要通过大电流而需要加宽微带走线的问题，将公共端直流通道与射频通道交织的微带线以第四层(底层)作为参考地。多工器单元印制板上直流通道微带线采用2.1mm的宽度，同时在此微带线的第二层和第三层采用掏空处理。多工器单元印制板上的顶层和第二层以及第三层与底层之间的厚度均为0.508mm，除了2.1mm的微带线的参考地是底层，其他射频微带线的厚度为0.86mm，以第二层做参考，多工器单元印制板采用FR-4板材，厚度为1.2mm。选择定制的高谐振频率的电感作为扼流电感，电感量太小，达不到抑制射频信号的效果，电感量太大，很难实现高谐振频率。通过上述的方法，不仅解决了射频信号阻抗失配的问题，同时也满足了直流通道过大电流的情况。

为了减少不同射频信号之间的相互影响，介质多工器的选择和设计是一个重点和难点，介质多工器具有频率温度系数和热膨胀系数小、低插入损耗、可承受较大功率以及高的带外抑制，为了良好的接地和提高可靠性，介质多工器采用印制板的设计思想，多有介质滤波器均置于印制板的顶层，底层采用开窗的形式，保证了其与主板的良好地接触；同时介质多工器上的四路射频通道均采用带通的形式，在保证低插入损耗的情况下，尽可能的保证带外抑制；保证了最终的多工器模块不同的信号端口之间的隔离度大于50dB，插入损耗小于2.5dB，端口反射系数小于-15dB，同时为了改善端口反射系数，各个射频端口采用卡板的射频接插件，公共端口由于需要过大电流，采用SMA形式的卡板接插件，其他射频端口采用MCX卡板的接插件形式。每种卡板的接插件的射频芯线采用扁平的设计形式，尽可能的降低了芯线厚度对射频信号阻抗的影响。

最终的多工器装置由底盖板、上盖板和中间的印制板三部分组成，两个盖板和印制板通过其四周的四个螺钉孔紧固在一起；整个多工器装置的体积为70mmх70mmх15mm(长х宽х高)。

从以上描述可知，本实施例对S频段接收信号、S频段发射信号、北斗B3接收信号、FSK信号和直流信号五路信号进行整合和分离，为了实现高隔离度和良好的驻波以及低的插入损耗，选择合适的介质多工器、接插件和直流通道隔离电感等，对射频走线进行相应处理，并在接收和发射通道设置放大电路和功率检测电路，弥补主机和动中通天线之间长线缆的损耗以及其他内部线缆损耗，灵活控制发射和接收通道的信号强度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多工器装置，其特征在于，包括S频段接收通道电路、S频段发射通道电路、北斗B3接收通道电路、FSK通道电路、直流通道电路、电压转化电路、开关控制电路和介质多工器；

所述S频段发射通道电路的输入端、所述S频段接收通道电路的输出端、所述北斗B3接收通道电路的输出端和所述FSK通道电路分别与所述介质多工器的分路端连接，所述介质多工器的合路端与公共端连接，所述公共端、所述直流通道电路和所述电压转化电路依次连接，所述电压转化电路的输出端分别与所述S频段接收通道电路和所述S频段发射通道电路连接，所述开关控制电路的输出端分别与所述S频段接收通道电路和所述S频段发射通道电路连接。

2.根据权利要求1所述的多工器装置，其特征在于，所述S频段接收通道电路包括依次连接的第一功分电路、第一数控衰减电路和低噪声放大器电路，所述低噪声放大器电路的输出端与所述介质多工器的分路端连接。

3.根据权利要求1所述的多工器装置，其特征在于，所述S频段发射通道电路包括依次连接的放大器电路和第二数控衰减电路，所述放大器电路的输入端与所述介质多工器的分路端连接。

4.根据权利要求1所述的多工器装置，其特征在于，所述北斗B3接收通道电路包括第二功分电路，所述第二功分电路的输出端与所述介质多工器的分路端连接。

5.根据权利要求1所述的多工器装置，其特征在于，所述FSK通道电路包括低通滤波电路，所述低通滤波电路与所述介质多工器的分路端连接。

6.根据权利要求1所述的多工器装置，其特征在于，所述直流通道电路包括隔离与滤波电路，所述隔离与滤波电路的输入端与所述公共端连接，所述隔离与滤波电路的输出端与所述电压转化电路连接。

7.根据权利要求1所述的多工器装置，其特征在于，所述电压转化电路包括依次连接的第一电压转化与滤波电路和第二电压转化与滤波电路，所述第一电压转化与滤波电路的输入端连接所述直流通道电路，所述第二电压转化与滤波电路的输出端分别与所述S频段接收通道电路和所述S频段发射通道电路连接。

8.根据权利要求1所述的多工器装置，其特征在于，所述S频段发射通道电路的输出端、所述S频段接收通道电路的输入端、所述北斗B3接收通道电路的输入端和所述FSK通道电路的对外接口采用MCX卡板的形式，所述介质多工器的公共端采用SMA卡板的形式。

9.根据权利要求1所述的多工器装置，其特征在于，多工器装置采用四层印制板形式，所述S频段接收通道电路、所述S频段发射通道电路、所述北斗B3接收通道电路和所述FSK通道电路的射频走线集中在印制板的第一层，印制板的第二层作为射频参考地，所述公共端的射频走线以印制板的第四层作为参考地。

10.根据权利要求1所述的多工器装置，其特征在于，所述介质多工器采用印制板形式，所述介质多工器中的介质滤波器均置于印制板的顶层，印制板的底层采用开窗的形式。