CN209894970U - 小型化测距组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种小型化测距组件，包括LTCC基板、焊接在LTCC基板正面的射频前端组件和天线组件，天线组件包括3db电桥、发射天线组和接收天线组，发射天线组由一对发射谐振片组成，接收天线组由一对接收谐振片组成，发射谐振片之间以及接收谐振片之间均通过金带连接，发射谐振片之间的金带上设置有第一馈电点，接收谐振片之间的金带上设置有第二馈电点，3db电桥的靠近射频前端组件的两个引脚分别与功率发生器、低噪声放大器通过金带连接，3db电桥的远离射频前端组件的两个引脚分别连接于第一馈电点和第二馈电点。本技术方案的测距组件，不仅具有小型化的特点还能可以实现测距组件的信号收发的隔离度问题。

Description

小型化测距组件

技术领域

本实用新型涉及测距技术领域，尤其涉及一种小型化测距组件。

背景技术

在小功率超宽带无线电测距设备中，一般要求天线可以同时发射和接收无线电信号。接收天线组接收到的无线电信号包括自身发射的自干扰信号和远处目标反射信号。自身发射的信号强度往往会远大于反射信号，有可能会烧毁接收机的低噪声放大器等电子电路，因此必须尽可能减少接收天线组收到自身发射信号

同时，在现有的测距和通信系统以及消费电子产品中，随着消费者对产品功能的多样性，对产品多频段兼容性的需求，现在电子类的产品越来越复杂，布局的电子元器件，模块，连接线越来越多，越来越密集，导致系统设计越来越臃肿，可靠性降低，返修成本增加。在越来越强调小型化，多功能化和高可靠性的现代电子产品发展方向上，在有限的空间中，迫切找到一种一体化的互连解决方案，把电子产品里的各个功能模块尽可能的通过高可靠的方式互连起来，同时解决体积小的问题以及兼顾成本问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种小型化测距组件，旨在解决现有技术中测距组件的集成度低和收发隔离度低问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的小型化测距组件，包括LTCC基板、焊接在所述LTCC基板正面的射频前端组件和天线组件，以及印制在LTCC基板上的金带；

所述射频前端组件包括信号发射组件和信号接收组件，所述信号发射组件包括依次通过金带连接的信号发生器、低通滤波器、功分器和功率发生器，所述信号接收组件包括依次通过金带连接的低噪声放大器、混频器、中频滤波器、微控制器，以及一端与所述混频器通过金带连接且另一端与所述功分器通过金带连接的信号放大器；

所述天线组件包括3db电桥、发射天线组和接收天线组，所述发射天线组由一对发射谐振片组成，所述接收天线组由一对接收谐振片6组成，所述发射谐振片之间以及所述接收谐振片6之间均通过金带连接，所述发射谐振片之间的金带上设置有第一馈电点，所述接收谐振片6之间的金带上设置有第二馈电点，所述3db电桥的靠近所述射频前端组件的两个引脚分别与所述功率发生器、所述低噪声放大器通过金线键合连接，所述3db电桥的远离所述射频前端组件的两个引脚分别连接于所述第一馈电点和所述第二馈电点。

优选地，所述发射谐振片、所述接收谐振片相邻设置呈圆周阵列布置，所述接收谐振片之间或所述发射谐振片之间的金带在中部断开，且在断开处采用金线连接。

优选地，所述信号发生器为线性调频连续波信号发生器。

优选地，底层的所述LTCC基板对应所述射频前端组件焊接有电源转换模块，所述LTCC基板上靠近所述射频前端组件的各个元件均对应设置有通孔，所述通孔内灌装有金属形成导体通道，所述射频前端组件的各个元件与对应的所述导体通道的顶端通过金线键合连接，所述电源转换模块具有多个电压输出引脚，所述电压输出引脚与对应的所述导体通道的底端通过金线键合连接。

优选地，还包括基带模块，所述基带模块焊接于底层所述LTCC基板上，且与所述电源转换模块对应设置，所述电源转换模块包括电压输入引脚，所述电压输入引脚与所述基带模块的电压输出引脚连接。

优选地，所述LTCC基板的层数为1层，所述电源转换模块和所述基带模块设置于所述LTCC基板的反面。

优选地，所述LTCC基板的层数为多层，且底层的LTCC基板上设置有第一空腔和第二空腔，所述电源转换模块设置于所述第一空腔内，所述基带模块设置于所述第二空腔内，所述电源转换模块包括电压输入引脚，所述电压输入引脚与所述基带模块的电压输出引脚连接，所述通孔同时贯穿底层除外的所述LTCC基板。

本实用新型将射频前端组件和天线组件集成在LTCC基板上，且射频前端组件中各个的组件之前焊接在LTCC基板上，并通过印制的金带实现各个元件之间的信号传输，同时，天线组件包括3db电桥、发射天线组和接收天线组，通过3db电桥的设置能够实现发射天线组和接收天线组之间的信号隔离，防止接收信号和发射信号之间的干扰。本技术方案的测距组件，不仅具有小型化的特点还能可以实现测距组件的信号收发的隔离度问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中测距组件的正面示意图；

图2为图1中A-A处的剖视图；

图3为本实用新型实施例中测距组件的反面示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	LTCC基板	9	混频器
1	信号发生器	10	中频滤波器
				2	低通滤波器	11	微控制器
3	功分器	12	电源转换模块
				4	功率发生器	13	基带模块
5	发射谐振片	14	3db电桥
				6	接收谐振片	15	金线
7	低噪声放大器	16	金带
				8	信号放大器	17	通孔

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型的主要目的是提供一种小型化测距组件，旨在解决现有技术中测距组件的集成度低和收发隔离度低问题。

请参照图1，本实用新型实施例提供的一种小型化测距组件，包括LTCC基板100、焊接在LTCC基板100正面的射频前端组件和天线组件，以及印制在LTCC基板100上的金带16。金带16是指采用材料金印制的带状电路。

射频前端组件包括信号发射组件和信号接收组件，信号发射组件包括依次通过金带16连接的信号发生器1、低通滤波器2、功分器3和功率发生器4，信号接收组件包括依次通过金带16连接的低噪声放大器7、混频器9、中频滤波器10、微控制器11，以及一端与混频器9通过金带16连接且另一端与功分器3通过金带16连接的信号放大器17。

天线组件包括3db电桥14、发射天线组和接收天线组，发射天线组由一对发射谐振片5组成，接收天线组由一对接收谐振片6组成，发射谐振片5之间以及接收谐振片6之间均通过金带16连接，发射谐振片5之间的金带16上设置有第一馈电点，接收谐振片6之间的金带16上设置有第二馈电点，3db电桥14的靠近射频前端组件的两个引脚分别与功率发生器4、低噪声放大器7通过金带16连接，3db电桥14的远离射频前端组件的两个引脚分别连接于第一馈电点和第二馈电点。

其中，信号发生器1用于产生发射信号，低通滤波器2用于对信号发生器1产生的发射信号进行高次谐波以及带外信号的抑制，滤除无用信号；功分器3用于将低通滤波器2输入的信号分成大小相等，相位一致的第一路发射信号信号以及第二发射信号；功率发生器4用于对所述第一路发射信号进行功率放大，使得功率强度满足预设的强度；天线组件，用于经功率发生器4放大的第一路发射信号发射至空间，并接收返回信号；低噪声放大器7用于接收天线组组件接收的返回信号并对返回信号进行放大；信号放大器17用于接收功分器3分配的第二路发射信号，对第二路发射信号进行信号方法处理；混频模块用于将经信号方法器放大的第二路发射信号以及经低噪声方法器7放大的返回信号进行混频，得到混频信号；中频滤波器10用于滤除混频信号中中频波段以外的信号，得到中频波段信号；微控制器11用于对中频波段信号进行模数转换处理，并计算测距结果。

信号发生器1优选为线性调频连续波信号发生器1，信号发生器1产生的发射信号为线性调频连续信号波。

优选地，所述发射谐振片5、所述接收谐振片6相邻设置呈圆周阵列布置，使得发射天线组和接收天线组形成场型互补，进一步减少测距组件的尺寸。所述接收谐振片6之间或所述发射谐振片5之间的金带16在中部断开，且在断开处采用金线15连接。且优选地，两个发射谐振片5中点的连线与两个接收谐振片6中点的连线垂直。

3db电桥14包括四个引脚，靠近射频前端组件的两个引脚为1号引脚、2号引脚，位于远离射频前端组件的两个引脚为3号引脚和4号引脚，1号引脚与功率发生器4通过金带16连接，用于接收功率发生器4放大的第一路发射信号，2号引脚与低噪声放大器7连接，用于将返回信号传输至低噪声放大器7，3号引脚接收天线组里连接，4号引脚与发射天线组连接。

3db电桥14的1号引脚和2号引脚的隔离度很高，一般指标是20dB的隔离度，发射信号通过3db电桥14的1号引脚泄露到2号引脚的信号大致会衰减20dB。另外，3号引脚在输出发射信号时其反射信号进入到2号引脚的信号也很小，大致会衰减－15dB左右。因此，在3db电桥14处信号1号引脚和2号引脚的信号隔离度很高。

发射信号时，发射信号送入到3db电桥14的1号引脚后，会在4号引脚和3号引脚形成相位差为90°的信号，分别是在4号引脚形成衰减为3dB的0°相位信号，和在3号引脚形成衰减为3dB的90°移相信号。这两路信号，通过金带16分别送入到发射谐振片5和接收谐振片6并辐射到空间中去，两路相互垂直且相位差为90°的电磁场在空间合成，正好形成左旋(右旋)圆极化信号发射出去。

接收信号时，遇障碍物反射回来的右旋(左旋)圆极化的返回信号，经天线组件时，发射天线组和发射天线组感应出等效“圆极化信号”，其等效感应电流从发射天线组和发射天线组流出后，分别进入3db电桥14的4号引脚和3号引脚，且这两路感应信号相位差为90°。其中，4号引脚的感应信号经过3db电桥14后在2号引脚形成90°相位变化后相位与3号引脚的感应信号的相位相同，3号引脚的感应信号经3db电桥14后在2号引脚上相位无变化，因此3号引脚和4号引脚的感应信号经3db电桥14后在2号引脚处的信号相位相等，两个相等的相位信号合成形成返回信号。另外，4号引脚的感应信号经过3db电桥14后在1号引脚的相位无变化仍为，3号引脚的感应信号经3db电桥14后在1号引脚上相位为180°，信号相位差为180°的两个信号正好相互抵消，从而无法在1号引脚上形成接收信号，避免接受信号时在信号发射引脚产生接收信号，实现收发隔离。

需要说明的是，LTCC基板100可以为一层，也可以为多层。当LTCC基板100为一层时，射频前端组件和天线组件焊接在LTCC基板100的正面，

底层的LTCC基板100对应射频前端组件焊接有电源转换模块12，LTCC基板100上靠近射频前端组件的各个元件均对应设置有贯穿LTCC基板100的通孔17，通孔17内灌装有金属材料形成导体通道，射频前端组件的各个元件与对应的导体通道的顶端通过金线键合连接，电源转换模块12具有多个电压输出引脚，电压输出引脚与对应的导体通道的底端通过金线键合连接，以实现电源转换模块12为射频前端组件的各个元件供电。射频前端组件的各个元件包括信号发生器1、低通滤波器2、功分器3和功率发生器4、低噪声放大器7、混频器9、中频滤波器10、微控制器11，以及信号放大器17。

测距组件还包括基带模块13，基带模块13焊接与底层的LTCC基板100上，且与电源转换模块12对应设置，电源转换模块12包括电压输入引脚，电压输入引脚与基带模块13的电压输出引脚连接。测距组件的电量来源于基带模块13从外部接入的电源，然后电源转换模块12从基带模块13获取电压，并进行一定的降压处理输出给射频前端组件的各个元件。

LTCC基板100至少为一层。当LTCC基板100为一层时，电源转换模块12和基带模块13焊接与LTCC基板100的反面。当LTCC基板100为多层时，底层的LTCC基板100上设置有第一空腔和第二空腔，电源转换模块12设置于所述第一空腔内，基带模块13设置于第二空腔内，所述电源转换模块12包括电压输入引脚，电源转换模块12的电压输入引脚与所述基带模块13的电压输出引脚连接，所述通孔17同时贯穿底层除外的所述LTCC基板100。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种小型化测距组件，其特征在于，包括LTCC基板、焊接在所述LTCC基板正面的射频前端组件和天线组件，以及印制在LTCC基板上的金带；

所述射频前端组件包括信号发射组件和信号接收组件，所述信号发射组件包括依次通过金带连接的信号发生器、低通滤波器、功分器和功率发生器，所述信号接收组件包括依次通过金带连接的低噪声放大器、混频器、中频滤波器、微控制器，以及一端与所述混频器通过金带连接且另一端与所述功分器通过金带连接的信号放大器；

所述天线组件包括3db电桥、发射天线组和接收天线组，所述发射天线组由一对发射谐振片组成，所述接收天线组由一对接收谐振片组成，所述发射谐振片之间以及所述接收谐振片之间均通过金带连接，所述发射谐振片之间的金带上设置有第一馈电点，所述接收谐振片之间的金带上设置有第二馈电点，所述3db电桥的靠近所述射频前端组件的两个引脚分别与所述功率发生器、所述低噪声放大器通过金带连接，所述3db电桥的远离所述射频前端组件的两个引脚分别连接于所述第一馈电点和所述第二馈电点。

2.如权利要求1所述的小型化测距组件，其特征在于，所述发射谐振片、所述接收谐振片相邻设置呈圆周阵列布置，所述接收谐振片之间或所述发射谐振片之间的金带在中部断开，且在断开处采用金线连接。

3.如权利要求1所述的小型化测距组件，其特征在于，所述信号发生器为线性调频连续波信号发生器。

4.如权利要求1至3中任一项所述的小型化测距组件，其特征在于，底层的所述LTCC基板对应所述射频前端组件焊接有电源转换模块，所述LTCC基板上靠近所述射频前端组件的各个元件均对应设置有通孔，所述通孔内灌装有金属形成导体通道，所述射频前端组件的各个元件与对应的所述导体通道的顶端通过金线键合连接，所述电源转换模块具有多个电压输出引脚，所述电压输出引脚与对应的所述导体通道的底端通过金线键合连接。

5.如权利要求4所述的小型化测距组件，其特征在于，还包括基带模块，所述基带模块焊接于底层所述LTCC基板上，且与所述电源转换模块对应设置，所述电源转换模块包括电压输入引脚，所述电压输入引脚与所述基带模块的电压输出引脚连接。

6.如权利要求5所述的小型化测距组件，其特征在于，所述LTCC基板的层数为1层，所述电源转换模块和所述基带模块设置于所述LTCC基板的反面。

7.如权利要求5所述的小型化测距组件，其特征在于，所述LTCC基板的层数为多层，且底层的LTCC基板上设置有第一空腔和第二空腔，所述电源转换模块设置于所述第一空腔内，所述基带模块设置于所述第二空腔内，所述电源转换模块包括电压输入引脚，所述电压输入引脚与所述基带模块的电压输出引脚连接，所述通孔同时贯穿底层除外的所述LTCC基板。

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