CN206023766U - 微型导航通信模块 - Google Patents
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Abstract
一种微型导航通信模块，包括基带处理模块、下变频电路、上变频电路、第一低噪声放大器、第一功率放大器和电源模块；所述上变频电路为直接上变频电路的输出端连接功率预放大器的输入端；所述基带处理模块的通用输入输出端连接偏置电路的一端，偏置电路的另一端连接功率预放大器的偏置输入端；所述基带处理模块的发射使能信号输出端连接直接上变频电路的使能端，基带处理模块的数据输出端连接直接上变频电路的数据输入端；直接上变频电路的本振输入端连接本振发生电路的输出端；所述偏置电路由一颗电阻构成，该电阻的阻值要求为：所述基带处理模块的通用输入输出端输出的高电平电压经所述电阻降压后的电压值，等于功率预放大器的偏置电压值。
Description
技术领域
本实用新型涉及是一种微型导航通信模块，属于射频通信器件技术领域。
背景技术
现有技术中，电子产品小型化是技术发展趋势。作为构成电子产品的功能模块，其功能集成、低功耗和微型化是设计人员一直以来需要解决的问题。以导航通信模块为例，现有的导航通信模块在功能上已经基本可以满足使用，但是集成有导航通信模块的电子产品，例如定位仪、航标、手机等，其小型化和低功耗要求对导航通信模块不断提出新的要求。
发明内容
为了实现导航通信模块的微型化和低功耗要求，本实用新型提出一种新的微型导航通信模块，具体如下：
一种微型导航通信模块，包括基带处理模块、下变频电路、上变频电路、第一低噪声放大器、第一功率放大器和电源模块；电源模块为基带处理模块、下变频电路、上变频电路、第一低噪声放大器和第一功率放大器供电；基带处理模块的时钟信号输入端连接时钟发生电路的输出端；
下变频电路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连接天线；下变频电路的信号输出端连接基带处理模块的信号输入端；
上变频电路的信号输入端连接基带处理模块的信号输出端，上变频电路的信号输出端连接第一功率放大器的信号输入端，第一功率放大器的信号输出端连接天线；
所述上变频电路包括直接上变频电路和功率预放大器；直接上变频电路的输出端连接功率预放大器的输入端；所述基带处理模块的通用输入输出端连接偏置电路的一端，偏置电路的另一端连接功率预放大器的偏置输入端；
所述基带处理模块的发射使能信号输出端连接直接上变频电路的使能端，基带处理模块的数据输出端连接直接上变频电路的数据输入端；功率预放大器的射频信号输出端即为上变频电路的输出端；直接上变频电路的本振输入端连接本振发生电路的输出端；
所述偏置电路由一颗电阻构成，该电阻的阻值要求为：所述基带处理模块的通用输入输出端输出的高电平电压经所述电阻降压后的电压值，等于功率预放大器的偏置电压值；
直接上变频电路的本振信号输入端连接本振发生电路的本振信号输出端。
所述第一低噪声放大器包括按照信号传输方向依次连接的第一带通滤波器、第二低噪声放大器、体声波滤波器、第三低噪声放大器和声表面波滤波器；
所述下变频电路包括按照信号传输方向依次连接的第四低噪声放大器、直接下变频电路、可变增益放大器、第二带通滤波器和数模转换器；数模转换器的输出端即为下变频电路的输出端；直接下变频电路的本振输入端连接本振发生电路的本振信号输出端。
所述第一功率放大器包括按照信号传输方向依次连接的第三带通滤波器、第二功率放大器和隔离器。
所述的上变频电路和下变频电路集成在同一芯片中。
集成有上变频电路和下变频电路的芯片中还集成所述时钟发生电路和本振发生电路。
与现有类似模块相比，本模块的特点包括：RDSS短报文通信；发射功率36dBm；待机功耗不大于0.4W；发射瞬间功耗≤15W；封装尺寸：22mm×26mm×3.5mm。
附图说明
图1是现有技术中上变频电路原理示意图；
图2是LDO(低压差线性稳压器)的管脚接线图；
图3是本方案的上变频电路原理示意图；
图4是本方案的第一低噪声放大器的原理结构图；
图5是本方案的系统结构图。
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：
一种微型导航通信模块，包括基带处理模块、下变频电路、上变频电路、第一低噪声放大器、第一功率放大器和电源模块；电源模块为基带处理模块、下变频电路、上变频电路、第一低噪声放大器和第一功率放大器供电；基带处理模块的时钟信号输入端连接时钟发生电路的输出端；
下变频电路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连接天线；下变频电路的信号输出端连接基带处理模块的信号输入端；
上变频电路的信号输入端连接基带处理模块的信号输出端，上变频电路的信号输出端连接第一功率放大器的信号输入端，第一功率放大器的信号输出端连接天线；
所述上变频电路包括直接上变频电路和功率预放大器；直接上变频电路的输出端连接功率预放大器的输入端；所述基带处理模块的通用输入输出端连接偏置电路的一端，偏置电路的另一端连接功率预放大器的偏置输入端；
所述基带处理模块的发射使能信号输出端连接直接上变频电路的使能端，基带处理模块的数据输出端连接直接上变频电路的数据输入端；功率预放大器的射频信号输出端即为上变频电路的输出端；直接上变频电路的本振输入端连接本振发生电路的输出端；
所述偏置电路由一颗电阻构成，该电阻的阻值要求为：所述基带处理模块的通用输入输出端输出的高电平电压经所述电阻降压后的电压值，等于功率预放大器的偏置电压值；
直接上变频电路的本振信号输入端连接本振发生电路的本振信号输出端。
所述第一低噪声放大器包括按照信号传输方向依次连接的第一带通滤波器、第二低噪声放大器、体声波滤波器、第三低噪声放大器和声表面波滤波器；
所述下变频电路包括按照信号传输方向依次连接的第四低噪声放大器、直接下变频电路、可变增益放大器、第二带通滤波器和数模转换器；数模转换器的输出端即为下变频电路的输出端；直接下变频电路的本振输入端连接本振发生电路的本振信号输出端。
所述第一功率放大器包括按照信号传输方向依次连接的第三带通滤波器、第二功率放大器和隔离器。
所述的上变频电路和下变频电路集成在同一芯片中。
集成有上变频电路和下变频电路的芯片中还集成所述时钟发生电路和本振发生电路。
本实用新型集成了北斗一代射频收发芯片、功放芯片，以及基带芯片和LNA(低噪声放大电路)，通过外接SIM卡和无源天线即可实现北斗一号的短报文通信功能和定位功能。
LNA可对RX端口输入的射频信号进行滤波及放大，用户无需外置LNA及滤波器，直接通过RX端口连接无源天线即可接收RDSS(卫星定位)信号(如北斗1号卫星定位信号)；功放电路(芯片)可提供最大36dBm发射功率；
采用邮票孔的表贴封装，集成度高，功耗低(待机功耗0.4w)，同等设计应用条件下，本模块已经做到业界领先的外形尺寸22mm×26mm×3.5mm(含屏蔽罩)，并且其内置电源转换电路，外部仅需单独+5v供电即可，极大的降低了系统集成时对布局面积的要求。非常适合小型化手持终端、个人佩戴终端以及高集成度系统内置应用的场景。
本模块体积和功耗均小于现有同功能产品。为实现外形尺寸微型化，必须兼顾考虑电路设计和结构设计，两者相互协调相互配合。
电路设计方面从简化电路架构和减小器件PCB尺寸方面进行考虑，为减小PCB面积，本模块的上/下变频电路(芯片)是直接上/下变频芯片，该技术特点具有体积小、成本低和易于单片集成的特点。直接上/下变频芯片无需片外中频滤波器，而使用一个集成于片内的低频滤波器起到滤波作用，但其频率的选择特性没有片外滤波器强，考虑到该电路工作于2491.75MHz，该频率临近蓝牙、wifi，因此在LNA部分必须加强对蓝牙、wifi的抑制。
LNA架构如图4，为提高系统对蓝牙、wifi的抑制度滤波器F2选用一颗对蓝牙、wifi有较强抑制的体声波BAW。滤波器F3选用窄带的声表面波saw滤波器，牺牲带内插损，来减小带宽，其对wifi频段(13信道外)可提供30dB以上的抑制。
为减小整体PCB面积，单从减小PCB尺寸方面还是不够的，电路结构的简化对整体面积的减小有更重要的作用。现有技术中，发送电路部分的设计如图1：
其中图1中的偏置电路用于给功率放大器提供偏置电压，放大器偏置电压的要求如下表。
现有设计中，通常使用带开关控制可调输出的LDO(低压差线性稳压器)作为偏置电路，基带芯片的GPIO连接LDO的使能端，LDO输出参考电压至功率放大器的VREF(参考电压)输入端。该方案对于偏置电压可调整，可提供偏置电流最大至几百毫安(取决于LDO输出能力)，但是该方案在小型化设计上的缺点也很明显，其至少需要4个被动器件，一个电源芯片，PCB面积占用很大。
为减小整体PCB尺寸，本实用新型只需要一个被动器件即可完成偏置电路的功能，具体见图3，用一颗142欧姆电阻完成原本偏置电路的功能。
基带芯片的GPIO输出高电平为3.3V，输出方式为推挽，输出能力为8mA，而功率放大器的偏置电压要求为2.5V，偏置电流6.0mA。本实用新型直接在GPIO输出和VREF输入之间串联一个电阻，将GPIO输出的3.3V降低为2.5V满足功率放大器要求。
电流流过电阻产生压降，将3.3V降低为所需的2.5V，(3.3V-2.5V)/5mA＝133.33Ω，取140欧姆作为实际使用值，经过测试该设计可满足需要，完成偏置电路的作用。
本模块制成后，经试验本模块的主要性能指标为：
电气特性
环境适应性
◆工作温度：-40℃～+85℃(模组工作温度，不包括SIM卡)
◆储存温度：-40℃～+85℃
◆湿度：95％(温度+45℃)。
Claims (5)
1.一种微型导航通信模块，包括基带处理模块、下变频电路、上变频电路、第一低噪声放大器、第一功率放大器和电源模块；电源模块为基带处理模块、下变频电路、上变频电路、第一低噪声放大器和第一功率放大器供电；基带处理模块的时钟信号输入端连接时钟发生电路的输出端；
下变频电路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连接天线；下变频电路的信号输出端连接基带处理模块的信号输入端；
上变频电路的信号输入端连接基带处理模块的信号输出端，上变频电路的信号输出端连接第一功率放大器的信号输入端，第一功率放大器的信号输出端连接天线；
其特征是所述上变频电路包括直接上变频电路和功率预放大器；直接上变频电路的输出端连接功率预放大器的输入端；所述基带处理模块的通用输入输出端连接偏置电路的一端，偏置电路的另一端连接功率预放大器的偏置输入端；
所述基带处理模块的发射使能信号输出端连接直接上变频电路的使能端，基带处理模块的数据输出端连接直接上变频电路的数据输入端；功率预放大器的射频信号输出端即为上变频电路的输出端；直接上变频电路的本振输入端连接本振发生电路的输出端；
所述偏置电路由一颗电阻构成，该电阻的阻值要求为：所述基带处理模块的通用输入输出端输出的高电平电压经所述电阻降压后的电压值，等于功率预放大器的偏置电压值；
直接上变频电路的本振信号输入端连接本振发生电路的本振信号输出端。
2.根据权利要求1所述的微型导航通信模块，其特征是所述第一低噪声放大器包括按照信号传输方向依次连接的第一带通滤波器、第二低噪声放大器、体声波滤波器、第三低噪声放大器和声表面波滤波器；
所述下变频电路包括按照信号传输方向依次连接的第四低噪声放大器、直接下变频电路、可变增益放大器、第二带通滤波器和数模转换器；数模转换器的输出端即为下变频电路的输出端；直接下变频电路的本振输入端连接本振发生电路的本振信号输出端。
3.根据权利要求1所述的微型导航通信模块，其特征是所述第一功率放大器包括按照信号传输方向依次连接的第三带通滤波器、第二功率放大器和隔离器。
4.根据权利要求1所述的微型导航通信模块，其特征是所述的上变频电路和下变频电路集成在同一芯片中。
5.根据权利要求4所述的微型导航通信模块，其特征是集成有上变频电路和下变频电路的芯片中还集成所述时钟发生电路和本振发生电路。
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