CN211579968U - 一种小型化高功率时分模式收发模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型化高功率时分模式收发模块，射频开关切换单元的接收信号输出端口与LNA接收单元的射频信号输入端口相连，发射信号输入端口与PA发射单元的射频信号输出端口相连，收发公用端口与外部天线相连；LNA接收单元的本振信号输入端口与本振单元的接收本振输出端口相连，中频信号输出端口与外部设备相连；PA发射单元的中频信号输入端口与外部设备相连，本振信号输入端口与本振单元的发送本振输出端口相连；本振单元的控制回报出入端口与外部设备相连。采用TD时分双工模式，由于时分工作模式不存在收发干扰线性，内部电路布局冗余性更大；电源范围宽：+24V～+36V；射频开关单元采用环形器加射频开关的工作模式，抗驻波能力强，可抗开路状态；结构小型化。

Description

一种小型化高功率时分模式收发模块

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域，尤其涉及一种小型化高功率时分模式收发模块。

背景技术

随着电子信息技术的快速发展，越来越多的收发模块大量涌现出来，尤其是在无线通信领域中的新产品，更是琳琅满目。

小型化高功率时分模式收发模块是指在通讯系统中，天线和基带电路之间的部分。在这一段里信号以射频形式传输。对于无线接收机来说，小型化高功率时分模式收发模块包括：放大器，滤波器，变频器以及一些射频连接和匹配电路。要根据产品特点进行设计，目的是保证有用的射频信号能完整不失真地从空间拾取出来并输送给后级的变频、中频放大等电路。

射频技术实现商业化应用。射频器件在消费电子及军工产业都有着至关重要的应用，产业资本及国家大基金的重视程度将与日俱增。在各方资本的助力下，国内射频器件行业将迎来新一轮行业大发展机遇。

时分收发模块广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络。在航拍、农业、植保、自拍等领域发挥重要作用，大大的拓展了收发模块本身的用途。小型化高功率时分模式收发模块，它的工作原理为：接收空间的无线射频信号进行低噪声放大、滤波、变频和中频放大，为终端提供中频信号；将已调制好信息的中频信号进行变频、滤波、放大后向空间发射出去，从而实现通信功能。

TD时分收发模块，公用收发频率，收发分时隙交替工作，上行数据工作时下行数据关闭，下行数据工作时上下数据关闭，由于时分工作模式不存在收发干扰线性，内部电路布局冗余性更大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种设备结构简单、输出功率大、设备体积小，抗驻波能力强等特点。

本实用新型采用的技术方案为

一种小型化高功率时分模式收发模块,包括LNA接收单元、PA发射单元、本振单元和射频开关切换单元。

所述的射频开关切换单元的接收信号输出端口与LNA接收单元的射频信号输入端口相连，发射信号输入端口与PA发射单元的射频信号输出端口相连，收发公用端口与外部天线相连；

LNA接收单元的本振信号输入端口与本振单元的接收本振输出端口相连，中频信号输出端口与外部设备相连；

PA发射单元的中频信号输入端口与外部设备相连，本振信号输入端口与本振单元的发送本振输出端口相连；

本振单元的控制回报出入端口与外部设备相连。

其中，LNA接收单元包括：LNA放大器、射频滤波器、第一压控衰减器、第一变频器、第一中频滤波器、第一中频放大器、第二压控衰减器和第二中频放大器；

所述的LNA放大器的射频信号输入端口与射频开关切换单元的接收信号输出端口相连，射频信号输出端口依次经射频滤波器、第一压控衰减器、第一变频器、第一中频滤波器、第一中频放大器、第二压控衰减器和第二中频放大器与外部设备相连；第一变频器的本振信号输入端口与本振单元的接收本振输出端口相连。

其中，PA发射单元包括：第二中频滤波器、第三中频放大器、第二变频器、射频滤波器、VGA放大器和功率放大器；

第二中频滤波器的中频信号输入端口与外部设备相连，中频信号输出端口依次经第三中频放大器、第二变频器、射频滤波器、VGA放大器和功率放大器与射频开关切换单元的发射信号输入端口相连；第二变频器的本振信号输入端口与本振单元的发射本振输出端口相连。

其中，射频开关单元包括：腔体滤波器、环形器、射频开关和负载；

腔体滤波器的天线端口与外部天线相连，信号输入输出端口与环形器的信号输入输出端口相连；环形器的发射信号输入端口与PA发射单元的射频信号输出端口相连，接收信号输出端口经射频开关与LAN接收单元的射频信号输入端口相连，或经射频开关与负载相连。

其中，本振单元包括：PLL锁相环、放大单元、时钟单元和本振切换开关；

时钟单元的时钟信号输出端口与PLL锁相环的时钟信号输入端口相连；PLL锁相环的本振信号输出端口经本振放大单元与本振切换开关的本振信号输入端口相连，控制回报出入端口与外部设备相连；本振切换开关分两路输出，接收本振输出端口与LAN接收单元相连，发射本振输出端口与PA发射单元相连。

本实用新型与现有技术相比的优点为：

(1)采用TD时分双工模式，具有频带利用率高、抗收发干扰性能强的特点；

(2)电源范围宽：+24V～+36V；

(3)射频开关单元采用环形器加射频开关的工作模式，抗驻波能力强，可抗开路状态。

(4)结构小型化，采用屏蔽盒设计，运用小封装器件，在体积不大于120mm*70mm*28.4mm、重量小于350克的情况下发射输出能力约10W。

附图说明

图1为本实用新型小型化高功率时分模式收发模块原理框图。

图2为本实用新型接收单元原理框图。

图3为本实用新型发射单元原理框图。

图4为本实用新型本振单元原理框图

图5为本实用新型射频开关切换单元原理框图

图6为本实用新型外形图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：

见图1为本实用新型小型化高功率时分模式收发模块原理框图，包括射频开关切换单元、LNA接收单元、PA发射单元和本振单元。

所述的射频开关切换单元的接收信号输出端口与LNA接收单元的射频信号输入端口相连；射频开关切换单元的发射信号输入端口与PA发射单元的射频信号输出端口相连。射频开关切换单元的收发公用端口与外部天线相连。

本振单元的接收本振输出端口与LNA接收单元的本振输入端口相连；发射本振输出端口与和PA发射单元的本振信号输入端口相连。

LNA接收单元的射频信号输入端口与射频开关切换单元的接收信号输出端口相连；LNA接收单元的中频信号输出端口与外部设备相连。

PA发射单元的中频信号输入端口与外部设备相连；PA发射单元的射频信号输出端口与射频开关切换单元的发射信号输入端口相连。

如图2本实用新型LNA接收单元原理框图，包括：LNA放大器、射频滤波器、第一压控衰减器、第一变频器、第一中频滤波器、第一中频放大器、第二模压控减器和第二中频放大器。

所述的LNA放大器的射频信号输入端口与射频开关切换单元的接收信号输出端口相连；LNA放大器输出端口与射频滤波器输入端口相连；射频滤波器输出端口与第一压控衰减器输入端口相连；第一压控衰减器输出端口与第一变频器的射频输入端口相连；第一变频器本振输入端口与本振单元的接收本振输出端口相连；第一变频器中频输出端口与第一中频滤波器输入端口相连；第一中频滤波器输出端口与第一中频放大器输入端口相连；第一中频放大器输出端口与第二压控衰减器的输入端口相连；第二压控衰减器的输出端口与第二中频放大器的输入端口相连；第二中频放大器的输出端口与外部设备相连。

工作原理为：接收来自射频开关切换单元输出端口的射频信号；由LNA放大器进行接收信号电平放大，然后由射频滤波器进行镜像频率抑制；通过第一压控衰减器进行增益衰减量控制后，进入第一变频器混频；第一变频器输出的中频信号由第一中频滤波器进行滤波处理；再经过第一中频放大器进行放大和第二模拟衰减器进行增益调整后进入第二中频放大器进行增益放大后输出至外部设备，由第一压控衰减器、第二压控衰减器共同实现60dB动态范围。

如图3本实用新型PA发射单元原理框图，发射功率并采用大、小功率两档可调，分别对应输出功率10W、100mW,根据通信距离远近进行功率调节，以降低功耗；由具有30dB增益调整范围的第一VGA放大器实现；包括：第二中频滤波器、第三中频放大器、第二变频器、射频滤波器、第一VGA放大器和功率放大器。

第二中频滤波器输入端口与外部设备相连；第二中频滤波器输出端口与第三中频放大器输入端口相连；第三中频放大器输出端口与第二变频器中频输入端口相连；第二变频器本振输入端口与本振单元发射本振输出端口相连；第二变频器射频输出端口与射频滤波器输入端口相连；射频滤波器输出端口与第一VGA放大器输入端口相连；第一VGA放大器输出端口与功率放大器的输入端口相连；功率放大器输出端口与射频开关切换单元的发射输入端口相连。

工作原理为：由终端版产生的中频信号，由第二中频滤波器进行滤波处理；由第三中频放大器进行放大；再由第二变频频器进行上变频；射频滤波器进行镜频滤除后输出射频信号；进入第一VGA放大器按控制指令进行功率放大，实现功率二档可调；然后由功率放大器进行功率放大，将满足功率要求的射频信号输出至射频开关切换单元的发射输入端口。

图4为本实用新型本振单元原来框图，时钟单元提供时钟后由锁相环产生收发共用的本振信号，经放大单元后通过切换开关选择输出；包括：时钟单元、PLL锁相环、本振放大单元及本振切换开关。

时钟单元输出端口与PLL锁相环时钟输入端口相连，PLL锁相环信号输出端口与本振放大单元的输入端口相连，控制回报出入端口与外部设备相连；本振放大单元输出端口与本振切换开关输入端口相连，本振切换开关控制收发本振工作。

工作原理为：时钟单元产生的10MHz低相位噪声的时钟信号供给PLL锁相环参考。锁相环内置的VCO输出信号经分频后与时钟信号通过鉴相输出直流控制信号，控制VCO压控端以实现本振频率输出的功能，并根据外接回报控制发送接收本振或发射本振，并经本振放大单元放大后经本振切换开关控制输出。

图5本实用新型射频开关切换单元原理框图，接收工作时天线接收的微弱射频信号经腔体滤波器滤波后经环形器和射频开关输出至LAN接收单元的输入端；发射工作时PA发射单元放大的功率信号经环形器、腔体滤波器输出。包括：腔体滤波器、环形器、射频开关及50欧姆负载。

工作原理为：接收和发射分时工作，采用同一工作频段，当接收工作时射频开关切换至“接收射频”工作，PA发射单元静默；当发射工作时射频开关切换至“50欧姆负载”，环形器隔离端直接通过射频开关连接负载，等效于隔离器的作用，在天线端口驻波较大时有效的保护收发模块不受损坏,PA发射单元输出的功率信号经环形器、腔体滤波器输出。

图6本实用新型小型化高功率时分模式收发模块外置腔体滤波器，重量小于350克、体积不大于120mm*70mm*28.4mm，PA发射单元输出功率大于10W，并具备卓越的抗驻波能力。

工作原理：小型化高功率时分模式收发模块工作模式为TD时分模式，接收、发射分时工作。接收工作时天线接收的射频信号经腔体滤波器滤波后过环形器、射频开关后输出至LNA接收单元，并进行下变频、滤波、放大后输出至外部设备；发射工作时外部设备提供的中频信号经滤波、放大及上变频后进行功率放大经射频开关切换单元输出。本振单元控制收、发本振工作状态。

Claims (5)

1.一种小型化高功率时分模式收发模块,包括LNA接收单元、PA发射单元和本振单元；其特征在于，还包括射频开关切换单元；

所述的射频开关切换单元的接收信号输出端口与LNA接收单元的射频信号输入端口相连，发射信号输入端口与PA发射单元的射频信号输出端口相连，收发公用端口与外部天线相连；

LNA接收单元的本振信号输入端口与本振单元的接收本振输出端口相连，中频信号输出端口与外部设备相连；

PA发射单元的中频信号输入端口与外部设备相连，本振信号输入端口与本振单元的发送本振输出端口相连；

本振单元的控制回报出入端口与外部设备相连。

2.根据权利要求1所述的小型化高功率时分模式收发模块，其特征在于，LNA接收单元包括：LNA放大器、射频滤波器、第一压控衰减器、第一变频器、第一中频滤波器、第一中频放大器、第二压控衰减器和第二中频放大器；

所述的LNA放大器的射频信号输入端口与射频开关切换单元的接收信号输出端口相连，射频信号输出端口依次经射频滤波器、第一压控衰减器、第一变频器、第一中频滤波器、第一中频放大器、第二压控衰减器和第二中频放大器与外部设备相连；第一变频器的本振信号输入端口与本振单元的接收本振输出端口相连。

3.根据权利要求1所述的小型化高功率时分模式收发模块，其特征在于，PA发射单元包括：第二中频滤波器、第三中频放大器、第二变频器、射频滤波器、VGA放大器和功率放大器；

第二中频滤波器的中频信号输入端口与外部设备相连，中频信号输出端口依次经第三中频放大器、第二变频器、射频滤波器、VGA放大器和功率放大器与射频开关切换单元的发射信号输入端口相连；第二变频器的本振信号输入端口与本振单元的发射本振输出端口相连。

4.根据权利要求1所述的小型化高功率时分模式收发模块，其特征在于，射频开关单元包括：腔体滤波器、环形器、射频开关和负载；

腔体滤波器的天线端口与外部天线相连，信号输入输出端口与环形器的信号输入输出端口相连；环形器的发射信号输入端口与PA发射单元的射频信号输出端口相连，接收信号输出端口经射频开关与LAN接收单元的射频信号输入端口相连，或经射频开关与负载相连。

5.根据权利要求1所述的小型化高功率时分模式收发模块，其特征在于，本振单元包括：PLL锁相环、放大单元、时钟单元和本振切换开关；

时钟单元的时钟信号输出端口与PLL锁相环的时钟信号输入端口相连；PLL锁相环的本振信号输出端口经本振放大单元与本振切换开关的本振信号输入端口相连，控制回报出入端口与外部设备相连；本振切换开关分两路输出，接收本振输出端口与LAN接收单元相连，发射本振输出端口与PA发射单元相连。

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