CN208316717U - 一种双工半双工兼容模式的收发射频模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双工半双工兼容模式的收发射频模块，属于电子信息技术领域。其包含收发双工和双发半工两种模式，并且两种模式可以同时工作。该射频模块首先将双工模式和半双工模式的频率进行分离，在双工模式射频电路中，收发频率通过双工器进行频率分集，并分别进入各自的射频支路；在半双工射频电路中，收发信号通过环形器或者开关进行收发电路分集，并根据工作需要进行信号切换。该种收发射频模块，可用在通信与雷达一体化的相控阵天线阵面的研制中，有效兼容了不同工作体制的两类信号，在实际工程应用中具有重要意义。

Description

一种双工半双工兼容模式的收发射频模块

技术领域

本实用新型涉及电子信息技术领域，特别是指一种双工半双工兼容模式的收发射频模块。

背景技术

在传统的电子信息领域中，双工和半双工模式的有源射频模块的实现方式有多种形式，具体表现为以下特点：

1、双工与半双工模块分开，分别为两种不同的模块。该种方式的技术难度小，通过对两种工作模式分别设计，减少了模块中的双工器、开关或者环形器的设计，可使得天线分别通过不同的模式模块进行工作，从实现形态上看，是两种不同的天线设备或者射频模块设备。但是，这种方式存在设备分开、集成度低的缺点。

2、双工与半双工模式集成设计，但分时工作。这种方式的实现具有一定的集成度，可使不同体制的信号使用同一套天线设备，但后端的有源模块为分时工作，即当双工模式工作时，半双工信号停止工作；半双工模式工作时，双工信号停止工作。这种体制不利于提高设备的使用效率，在某些情况下，无法满足系统的使用要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种双工半双工兼容模式的收发射频模块，其可以同时实现双工与半双工的工作方式，在有源射频器件中通过合理的射频器件进行信号分割，可在内部将两种工作模式分开，既避免了双工与半双工不能同时工作的缺点，又将两种模式集成在一个有源射频模块中，减小了设备数量，提高了系统的使用效率。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种双工半双工兼容模式的收发射频模块，包括多个基本收发射频支路单元；所述的基本收发射频支路单元包括第一双工器、第二双工器以及射频信号切换器，所述第一双工器的第一射频分口连接第二双工器的射频公共口，所述第一双工器的第二射频分口连接射频信号切换器的收发信号公共口，所述第二双工器的两个射频分口分别连接有双工发射支路和双工接收支路，所述射频信号切换器的接收信号输出口和发射信号输入口分别连接有半双工接收支路和半双工发射支路。

可选的，所述双工发射支路包括第一功放芯片、第一滤波器、第一多功能芯片、第一低噪声放大器和第一驱动放大器；

其中，第一功放芯片的信号输出口连接第二双工器的第一射频分口，第一功放芯片的信号输入口连接第一滤波器的输出口，第一滤波器的输入口连接第一多功能芯片的输出口，第一多功能芯片的输入口连接第一低噪声放大器的输出口，第一低噪声放大器的输出口连接第一驱动放大器的输出口。

可选的，所述双工接收支路包括第二低噪声放大器、第二滤波器、第二多功能芯片、第三低噪声放大器和第三滤波器；

其中，第二低噪声放大器的信号输入口连接第二双工器的第二射频分口，第二低噪声放大器的信号输出口连接第二滤波器的输入口，第二滤波器的输出口连接第二多功能芯片的输入口，第二多功能芯片的输出口连接第三低噪声放大器的输入口，第三低噪声放大器的输入口连接第三滤波器的输出口。

可选的，所述半双工接收支路包括第四低噪声放大器、第四滤波器、第三多功能芯片、第五低噪声放大器和第四滤波器；

其中，第四低噪声放大器的信号输入口连接射频信号切换器的接收信号输出口，第四低噪声放大器的信号输出口连接第四滤波器的输入口，第四滤波器的输出口连接第三多功能芯片的输入口，第三多功能芯片的输出口连接第五低噪声放大器的输入口，第五低噪声放大器的输入口连接第五滤波器的输出口。

可选的，所述半双工发射支路包括第二功放芯片、第六滤波器、第四多功能芯片、第六低噪声放大器和第二驱动放大器；

其中，第二功放芯片的信号输出口连接射频信号切换器的发射信号输入口，第二功放芯片的信号输入口连接第六滤波器的输出口，第六滤波器的输入口连接第四多功能芯片的输出口，第四多功能芯片的输入口连接第六低噪声放大器的输出口，第六低噪声放大器的输出口连接第二驱动放大器的输出口。

可选的，所述射频信号切换器为环形器或射频开关。

可选的，该收发射频模块还包括公共控制与供电芯片、一系列信号合成或功分网络，以及射频信号的输入和输出口。

本实用新型相比于现有技术具有如下优点：

1、本实用新型采用双工半双工有源射频模块可实现两种模式在物理形态上的兼容，避免了不同模式组件的分开设计和研制。

2、本实用新型采用双工与半双工模式可同时工作，可满足不同类型和体制的信号分别进入合适的支路，具有集成度高的优点。

3、本实用新型设计的后端软件控制简单，可兼容已有的射频信号和控制信号终端。

总之，本实用新型包含收发双工和双发半工两种模式，并且两种模式可以同时工作。该射频模块首先将双工模式和半双工模式的频率进行分离，在双工模式射频电路中，收发频率通过双工器进行频率分集，并分别进入各自的射频支路；在半双工射频电路中，收发信号通过环形器或者开关进行收发电路分集，并根据工作需要进行信号切换。该种收发射频模块，可用在通信与雷达一体化的相控阵天线阵面的研制中，有效兼容了不同工作体制的两类信号，在实际工程应用中具有重要意义。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种双工半双工兼容模式的收发射频模块电路的结构框图。

图2是图1中基本收发射频支路单元的一种结构框图。

具体实施方式

参照图1和图2，一种双工半双工兼容模式的收发射频模块，其包括多个基本收发射频支路单元、一个公共控制与供电芯片、一系列信号合成或功分网络，以及射频信号的输入和输出口。

本实施例的改进在于基本收发射频支路单元的内部电路结构，具体来说：所述的基本收发射频支路单元包括第一双工器、第二双工器和射频信号切换器（射频信号切换器可以选用环形器或射频开关，或其他具有类似功能的器件）。第一双工器的射频公共口连接外部的天线单元，第一双工器的第一射频分口连接第二双工器的射频公共口，第一双工器的第二射频分口连接射频信号切换器。第二双工器的第一射频分口连接双工发射支路，第二双工器的第二射频分口连接双工接收支路。射频信号切换器的接收信号输出口连接半双工接收支路，射频信号切换器的发射信号输入口连接半双工发射支路。

其中，基本收发射频支路单元的双工发射支路包括第一功放芯片PA01、第一滤波器、第一多功能芯片、第一低噪声放大器和第一驱动放大器。第一功放芯片PA01的信号输入口连接第一滤波器输出口，第一滤波器输入口连接第一多功能芯片的输出口，第一多功能芯片的输入口连接第一低噪声放大器的输出口，第一低噪声放大器的输出口连接第一驱动放大器的输出口，第一驱动放大器的输入口用于传输双工发射射频支路的发射信号。

基本收发射频支路单元的双工接收支路包括第二低噪声放大器LAN02、第二滤波器、第二多功能芯片、第三低噪声放大器LAN03和第三滤波器。第二低噪声放大器LAN02的信号输出口连接第二滤波器输入口，第二滤波器输出口连接第二多功能芯片的输入口，第二多功能芯片的输出口连接第三低噪声放大器LAN03的输入口，第三低噪声放大器LAN03的输入口连接第三滤波器的输出口，第三滤波器的输出口用于传输双工接收射频支路的接收信号。

基本收发射频支路单元的半双工接收支路包括第四低噪声放大器LAN04、第四滤波器、第三多功能芯片、第五低噪声放大器LAN05和第五滤波器。第四低噪声放大器LAN04的信号输出口连接第四滤波器输入口，第四滤波器输出口连接第三多功能芯片的输入口，第三多功能芯片的输出口连接第五低噪声放大器LAN05的输入口，第五低噪声放大器LAN05的输入口连接第五滤波器的输出口，第五滤波器的输出口用于传输半双工接收射频支路的接收信号。

基本收发射频支路单元的半双工发射支路包括第二功放芯片PA02、第六滤波器、第四多功能芯片、第六低噪声放大器和第二驱动放大器。第二功放芯片PA02的信号输入口连接第六滤波器输出口，第六滤波器输入口连接第四多功能芯片的输出口，第四多功能芯片的输入口连接第六低噪声放大器的输出口，第六低噪声放大器的输出口连接第二驱动放大器的输出口，第二驱动放大器的输入口用于传输半双工发射射频支路的发射信号。

本实用新型的改进在于基本收发射频支路单元的内部电路结构。除基本收发射频支路单元外，收发射频模块内的各其他部件均为现有技术。此外，本实用新型基本收发射频支路单元的外部接口也与现有技术相同，因此，该收发射频模块内各部件之间的连接关系也为现有技术，此处不再赘述。

该双工半双工兼容模式的收发射频模块的工作原理如下：

如图2所示，假定频率1和频率2工作在双工模式，而频率3工作在半双工模式。其中，频率1和频率2均大于或者均小于频率3。当有源组件在双工和半双工模式同时工作时，首先通过控制与供电信号对射频支路内部的有源器件进行控制和供电。

双工模式频率1的发射信号首先通过射频信号功分器进行信号功分，功分后的射频信号首先进入驱动放大器，再经过放大器进行信号放大，进入其多功能芯片，进行信号的相位和幅度的控制，经过滤波器，进入功放芯片进行功率输出。输出后的信号进入双工模式的双工器，此时可进行收发信号的同时工作，然后在进入基本射频单元的双工器进行信号输出。

双工模式频率2的接收信号首先通过基本射频单元的双工器进行信号输出和频率分集，然后进入双工模式的双工器进行信号输出和分集，然后进入放大器，再进入滤波器进行信号滤波，然后进入多功能芯片进行信号的相位和幅度控制，又进入放大器进行第二次放大，然后进入滤波器进一步滤波，而后进入合成网络进行信号合成后进行信号输出。

以上的信号在收发频率不同时可工作在双工模式。

半双工模式频率3的发射信号首先通过射频信号功分器进行信号功分，功分后的射频信号首先进入驱动放大器，再经过放大器进行信号放大，进入其多功能芯片，进行信号的相位和幅度的控制，经过滤波器，进入功放芯片进行功率输出。输出后的信号进入半双工模式的环形器或者开关，此时可进行收发信号的分时即半双工工作，然后在进入基本射频单元的双工器进行信号输出。

半双工模式频率3的接收信号首先通过基本射频单元的双工器进行信号输出和频率分集，然后进入半双工模式的环形器或者开关进行信号输出然后进入放大器，再进入滤波器进行信号滤波，然后进入多功能芯片进行信号的相位和幅度控制，又进入放大器进行第二次放大，然后进入滤波器进一步滤波，而后进入合成网络进行信号合成后进行信号输出。

以上的信号在收发频率相同时可工作在半双工模式。

基于以上信号流程，可实现频率1和频率2的双工工作模式，同时又实现了频率3的半双工工作模式。

总之，本实用新型为一种可使不同频率同时工作双工或者半双工模式的有源射频模块，在雷达、电子对抗和通信一体化设备中具有较好的适用性，特别适合于雷达与通信一体化、测控与通信一体化、电子对抗与通信一体化、导航与通信一体化等应用领域中，还可用于数字和模拟混合的射频模块中，是对现有技术的一种重要改进。

需要理解的是，上述对于本专利具体实施方式的叙述仅仅是为了便于本领域普通技术人员理解本专利方案而列举的示例性描述，并非暗示本专利的保护范围仅仅被限制在这些个例中，本领域普通技术人员完全可以在对本专利技术方案做出充分理解的前提下，以不付出任何创造性劳动的形式，通过对本专利所列举的各个例采取组合技术特征、替换部分技术特征、加入更多技术特征等等方式，得到更多的具体实施方式，所有这些具体实施方式均在本专利权利要求书的涵盖范围之内，因此，这些新的具体实施方式也应在本专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双工半双工兼容模式的收发射频模块，包括多个基本收发射频支路单元；其特征在于：所述的基本收发射频支路单元包括第一双工器、第二双工器以及射频信号切换器，所述第一双工器的第一射频分口连接第二双工器的射频公共口，所述第一双工器的第二射频分口连接射频信号切换器的收发信号公共口，所述第二双工器的两个射频分口分别连接有双工发射支路和双工接收支路，所述射频信号切换器的接收信号输出口和发射信号输入口分别连接有半双工接收支路和半双工发射支路。

2.根据权利要求1所述的一种双工半双工兼容模式的收发射频模块，其特征在于：所述双工发射支路包括第一功放芯片、第一滤波器、第一多功能芯片、第一低噪声放大器和第一驱动放大器；

其中，第一功放芯片的信号输出口连接第二双工器的第一射频分口，第一功放芯片的信号输入口连接第一滤波器的输出口，第一滤波器的输入口连接第一多功能芯片的输出口，第一多功能芯片的输入口连接第一低噪声放大器的输出口，第一低噪声放大器的输出口连接第一驱动放大器的输出口。

3.根据权利要求1所述的一种双工半双工兼容模式的收发射频模块，其特征在于：所述双工接收支路包括第二低噪声放大器、第二滤波器、第二多功能芯片、第三低噪声放大器和第三滤波器；

其中，第二低噪声放大器的信号输入口连接第二双工器的第二射频分口，第二低噪声放大器的信号输出口连接第二滤波器的输入口，第二滤波器的输出口连接第二多功能芯片的输入口，第二多功能芯片的输出口连接第三低噪声放大器的输入口，第三低噪声放大器的输入口连接第三滤波器的输出口。

4.根据权利要求1所述的一种双工半双工兼容模式的收发射频模块，其特征在于：所述半双工接收支路包括第四低噪声放大器、第四滤波器、第三多功能芯片、第五低噪声放大器和第四滤波器；

其中，第四低噪声放大器的信号输入口连接射频信号切换器的接收信号输出口，第四低噪声放大器的信号输出口连接第四滤波器的输入口，第四滤波器的输出口连接第三多功能芯片的输入口，第三多功能芯片的输出口连接第五低噪声放大器的输入口，第五低噪声放大器的输入口连接第五滤波器的输出口。

5.根据权利要求1所述的一种双工半双工兼容模式的收发射频模块，其特征在于：所述半双工发射支路包括第二功放芯片、第六滤波器、第四多功能芯片、第六低噪声放大器和第二驱动放大器；

其中，第二功放芯片的信号输出口连接射频信号切换器的发射信号输入口，第二功放芯片的信号输入口连接第六滤波器的输出口，第六滤波器的输入口连接第四多功能芯片的输出口，第四多功能芯片的输入口连接第六低噪声放大器的输出口，第六低噪声放大器的输出口连接第二驱动放大器的输出口。

6.根据权利要求1所述的一种双工半双工兼容模式的收发射频模块，其特征在于：所述射频信号切换器为环形器或射频开关。

7.根据权利要求1所述的一种双工半双工兼容模式的收发射频模块，其特征在于：该收发射频模块还包括公共控制与供电芯片、一系列信号合成或功分网络，以及射频信号的输入和输出口。