CN207603636U - 小型化微组装大功率天线开关切换单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了小型化微组装大功率天线开关切换单元，涉及小型化大功率射频通信系统和机载小型化大功率射频通道切换系统技术领域，将射频模块和数字电源模块集为一体，具有结构简单、小巧轻便、承受大功率射频信号、低射频通道插入损耗、低功耗和高速切换等特点，有效地解决了传统大功率射频模块插入损耗大、体积大、切换速度慢等问题。本实用新型适用于机载通信设备作战演习、大功率射频通信系统、机载短波和机载超短波通信。
Description
技术领域
本实用新型涉及小型化大功率射频通信系统和机载小型化大功率射频通道切换系统技术领域，特别是涉及小型化微组装大功率天线开关切换单元。
背景技术
大功率射频通信系统和机载大功率射频通道切换系统存在体积大，射频通道插入损耗大、抗大功率能力弱和切换速度慢等缺点。现有的大功率射频通信系统结构尺寸较大，安装平台受限。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了小型化微组装大功率天线开关切换单元，可以解决现有技术中存在的问题。
本发明提供了一种小型化微组装大功率天线开关切换单元，所述切换单元由射频模块、数字电源模块和密闭屏蔽腔体三部分组成；
所述密闭屏蔽腔体包括主框架以及固定安装在所述主框架各个侧面上的前面板、后面板、底面板、顶面板、左面板和右面板；所述前面板的外侧面上安装有两个N型射频输入接口A1和A2、两个N型射频输出接口B1和B2、以及一个航插控制接口X1；所述左面板的内侧面上固定安装有所述数字电源模块，所述右面板的内侧面上固定安装有所述射频模块；所述射频模块和数字电源模块在所述密闭屏蔽腔体内部通过标准连接器接口连接，所述射频模块与所述前面板上的输入接口A1和A2、输出接口B1和B2通过屏蔽线连接，所述前面板上的航插控制接口X1使用屏蔽线与所述数字电源模块连接；
所述射频模块包括射频开关矩阵、低噪声放大功分电路、功率监测电路和电源管理控制单元；所述射频开关矩阵由机电开关、PIN电子开关和开关驱动电路组成，用于实现输入接口A1和A2与输出接口B1和B2之间的射频信号通道切换；所述低噪声放大功分电路由限幅低噪声放大器和功分器组成，输入接口A2输入的射频信号经过所述限幅低噪声放大器进行限幅放大后，再由所述功分器分为两路分别送至两个输出接口B1和B2；所述功率监测电路由大功率定向耦合电路和检波比较电路组成，从输入接口A1和A2输入的射频信号经过所述大功率定向耦合电路耦合部分功率之后，进入所述检波比较电路进行功率监测，生成状态电平送入数字处理模块；所述电源管理控制单元由上电时序保护电路、电源抗干扰EMC、EMI电路组成，为所述密闭屏蔽腔体内部的电子器件提供安全可靠的电源和控制信号；
所述数字电源模块由电源处理板和数字处理板组成，所述电源处理板上具有依次电连接的电源输入隔离电路、防反接保护电路、EMI滤波器、浪涌抑制保护电路、隔离DC-DC模块；所述数字处理板上具有自检模块、电源管理模块和FPGA处理模块，通过航插控制接口X1输入的控制信号和功率监测电路输出的功率状态信号进入所述FPGA处理模块后，经过实时采集、数字滤波、数据缓存和逻辑译码处理后输出多路开关控制信号给所述射频模块实现射频通过到切换。
较佳地，所述前面板、后面板、底面板、顶面板、左面板和右面板均使用螺钉固定安装在所述主框架上，且所述主框架、前面板、后面板、底面板、顶面板、左面板和右面板均使用铝合金材料制成。
较佳地，所述密闭屏蔽腔体内部分隔为两个密闭腔体，所述数字电源模块和射频模块分别位于这两个密闭腔体内，以保证电磁兼容的可靠性。
较佳地，所述射频开关矩阵中的机电开关为SPDT开关，所述PIN电子开关为GaN材料PIN型系列开关芯片，所述低噪声放大功分电路中的限幅低噪声放大器为WHM025AE放大器。
本实用新型实施例中小型化微组装大功率天线开关切换单元的有益效果在于：将射频模块和数字电源模块集为一体，具有结构简单、小巧轻便、承受大功率射频信号、低射频通道插入损耗、低功耗和高速切换等特点，有效地解决了传统大功率射频模块插入损耗大、体积大、切换速度慢等问题。本实用新型适用于机载通信设备作战演习、大功率射频通信系统、机载短波和机载超短波通信。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的小型化微组装大功率天线开关切换单元的分解状态示意图；
图2为图1中射频模块的功能模块图；
图3为图1中数字电源模块的电源处理板结构图；
图4为图1中数字电源模块的数字处理板结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参照图1，本实用新型实施例中提供了小型化微组装大功率天线开关切换单元，该切换单元由射频模块、数字电源模块和密闭屏蔽腔体三部分组成。
所述密闭屏蔽腔体包括主框架10以及固定安装在所述主框架10各个侧面上的前面板11、后面板12、底面板13、顶面板14、左面板15和右面板16。在本实施例中，所述前面板11、后面板12、底面板13、顶面板14、左面板15和右面板16均使用螺钉固定安装在所述主框架10上，且所述主框架10、前面板11、后面板12、底面板13、顶面板14、左面板15和右面板16均使用强度高、密度小、耐腐蚀性好、加工性好的铝合金材料制成，例如铝6061。由于铝合金具有良好的导电性，因此可以很好的满足所述切换单元的电性能指标要求。
所述前面板11的外侧面上使用螺钉固定安装有两个N型射频输入接口A1和A2、两个N型射频输出接口B1和B2、以及一个航插控制接口X1。所述左面板15的内侧面上固定安装有所述数字电源模块，所述右面板16的内侧面上固定安装有所述射频模块，所述密闭屏蔽腔体内部分隔为两个密闭腔体，所述数字电源模块和射频模块分别位于这两个密闭腔体内，以保证电磁兼容的可靠性。所述射频模块和数字电源模块在所述密闭屏蔽腔体内部通过标准连接器接口连接，所述射频模块与所述前面板11上的输入接口A1和A2、输出接口B1和B2通过屏蔽线连接，所述前面板11上的航插控制接口X1使用屏蔽线与所述数字电源模块连接。
参照图2，所述射频模块包括射频开关矩阵、低噪声放大功分电路、功率监测电路和电源管理控制单元。所述射频开关矩阵主要由机电开关、PIN电子开关和开关驱动电路组成，用于实现输入接口A1和A2与输出接口B1和B2之间的射频信号通道切换。每个链路上均使用一个机电开关和一个PIN电子开关，由于单个机电开关的隔离度只能达到45dB左右，如果空间或电源上有泄露的话，隔离度将达不到要求，因此在每个链路上增加一个PIN电子开关以达到隔离度指标要求。
所述低噪声放大功分电路主要由限幅低噪声放大器和功分器组成，在默认工作模式下，输入接口A2输入的射频信号经过所述限幅低噪声放大器进行限幅放大后，再由所述功分器分为两路分别送至两个输出接口B1和B2。
所述功率监测电路主要由大功率定向耦合电路和检波比较电路组成，从输入接口A1和A2输入的射频信号经过所述大功率定向耦合电路耦合部分功率之后，进入所述检波比较电路进行功率监测，生成状态电平送入数字处理模块。
所述电源管理控制单元主要由上电时序保护电路、电源抗干扰EMC、EMI电路组成，为所述密闭屏蔽腔体内部的电子器件提供安全可靠的电源和控制信号。
本实施例中所述射频开关矩阵中机电开关选用EPX公司的SPDT开关，其频率在100MHz～800MHz的损耗小于0.1dB，PIN电子开关选用中电13所的GaN材料PIN型系列开关芯片，损耗小于0.3dB，能够承受100W量级的功率，切换时间小于25ns，可满足要求。选用的PIN电子开关的关键参数如表1所示：
表1电子开关关键参数表
所述低噪声放大功分电路中的限幅低噪声放大器选用万通公司的WHM025AE，此放大器的噪声系数小于1dB，完全能够满足噪声要求。
参照图3和图4，所述数字电源模块由电源处理板和数字处理板组成，所述电源处理板上具有依次电连接的电源输入隔离电路、防反接保护电路、EMI滤波器、浪涌抑制保护电路、隔离DC-DC模块。
所述数字处理板上具有自检模块、电源管理模块和FPGA处理模块，通过航插控制接口X1输入的控制信号和功率监测电路输出的功率状态信号进入所述FPGA处理模块后，经过实时采集、数字滤波、数据缓存和逻辑译码处理后输出多路开关控制信号给所述射频模块实现射频通过到切换。
综上所述，本实用新型实施例提供的小型化微组装大功率天线开关切换单元的有益效果在于：将射频模块和数字电源模块集为一体，具有结构简单、小巧轻便、承受大功率射频信号、低射频通道插入损耗、低功耗和高速切换等特点，有效地解决了传统大功率射频模块插入损耗大、体积大、切换速度慢等问题。本实用新型适用于机载通信设备作战演习、大功率射频通信系统、机载短波和机载超短波通信。
以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种小型化微组装大功率天线开关切换单元，其特征在于，所述切换单元由射频模块、数字电源模块和密闭屏蔽腔体三部分组成；
所述密闭屏蔽腔体包括主框架(10)以及固定安装在所述主框架(10)各个侧面上的前面板(11)、后面板(12)、底面板(13)、顶面板(14)、左面板(15)和右面板(16)；所述前面板(11)的外侧面上安装有两个N型射频输入接口A1和A2、两个N型射频输出接口B1和B2、以及一个航插控制接口X1；所述左面板(15)的内侧面上固定安装有所述数字电源模块，所述右面板(16)的内侧面上固定安装有所述射频模块；所述射频模块和数字电源模块在所述密闭屏蔽腔体内部通过标准连接器接口连接，所述射频模块与所述前面板(11)上的输入接口A1和A2、输出接口B1和B2通过屏蔽线连接，所述前面板(11)上的航插控制接口X1使用屏蔽线与所述数字电源模块连接；
所述射频模块包括射频开关矩阵、低噪声放大功分电路、功率监测电路和电源管理控制单元；所述射频开关矩阵由机电开关、PIN电子开关和开关驱动电路组成，用于实现输入接口A1和A2与输出接口B1和B2之间的射频信号通道切换；所述低噪声放大功分电路由限幅低噪声放大器和功分器组成，输入接口A2输入的射频信号经过所述限幅低噪声放大器进行限幅放大后，再由所述功分器分为两路分别送至两个输出接口B1和B2；所述功率监测电路由大功率定向耦合电路和检波比较电路组成，从输入接口A1和A2输入的射频信号经过所述大功率定向耦合电路耦合部分功率之后，进入所述检波比较电路进行功率监测，生成状态电平送入数字处理模块；所述电源管理控制单元由上电时序保护电路、电源抗干扰EMC、EMI电路组成，为所述密闭屏蔽腔体内部的电子器件提供安全可靠的电源和控制信号；
所述数字电源模块由电源处理板和数字处理板组成，所述电源处理板上具有依次电连接的电源输入隔离电路、防反接保护电路、EMI滤波器、浪涌抑制保护电路、隔离DC-DC模块；所述数字处理板上具有自检模块、电源管理模块和FPGA处理模块，通过航插控制接口X1输入的控制信号和功率监测电路输出的功率状态信号进入所述FPGA处理模块后，经过实时采集、数字滤波、数据缓存和逻辑译码处理后输出多路开关控制信号给所述射频模块实现射频通过到切换。
2.如权利要求1所述的小型化微组装大功率天线开关切换单元，其特征在于，所述前面板(11)、后面板(12)、底面板(13)、顶面板(14)、左面板(15)和右面板(16)均使用螺钉固定安装在所述主框架(10)上，且所述主框架(10)、前面板(11)、后面板(12)、底面板(13)、顶面板(14)、左面板(15)和右面板(16)均使用铝合金材料制成。
3.如权利要求1所述的小型化微组装大功率天线开关切换单元，其特征在于，所述密闭屏蔽腔体内部分隔为两个密闭腔体，所述数字电源模块和射频模块分别位于这两个密闭腔体内，以保证电磁兼容的可靠性。
4.如权利要求1所述的小型化微组装大功率天线开关切换单元，其特征在于，所述射频开关矩阵中的机电开关为SPDT开关，所述PIN电子开关为GaN材料PIN型系列开关芯片，所述低噪声放大功分电路中的限幅低噪声放大器为WHM025AE放大器。
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| CN114157332B (zh) * | 2021-12-15 | 2023-09-15 | 江苏德是和通信科技有限公司 | 一种集成电动切换功能的天线开关板 |
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