CN212875752U - 前置放大装置、射频接收装置及飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种前置放大装置、射频接收装置及飞行器，该装置包括：壳体、至少两个供电单元和至少两个前置放大通道，供电单元和前置放大通道固定于壳体内，供电单元与前置放大通道一一对应电连接；前置放大通道包括依次串联连接的第一滤波电路、第一低噪声放大电路、第二滤波电路、第二低噪声放大电路和第三滤波电路，第一滤波电路还与射频输入端口电连接，射频输入端口用于连接天线的接收端口；第三滤波电路还与射频输出端口电连接，射频输出端口用于连接射频芯片。本实用新型实施例的多个前置放大通道独立工作，互为冗余，有利于改善系统的高动态适应性，提高系统稳定性和可靠性，降低系统重量和尺寸。

Description

前置放大装置、射频接收装置及飞行器

技术领域

本实用新型涉及功率放大技术领域，尤其涉及一种前置放大装置、射频接收装置及飞行器。

背景技术

临近空间(Near space)是指距地面20～100公里的空域，临近空间处于台风、暴雨等灾害性天气系统的上方关键区域，随着通信技术及空间飞行技术发展，在临近空间区域，采用飞行器对气象指标开展针对性目标观测具备较大的发展潜力。

应用于临近空间飞行器的无线通信系统包括天线及无线信号处理装置，其中，前置放大器是无线信号处理装置中的重要元件，前置放大器用于对天线接收的射频信号进行低噪声放大，前置放大器的性能对于无线信号的信号质量起着重要作用。现有的前置放大器采用单通道设计，与单一天线装置匹配连接，若飞行器只安装一个天线装置，则在飞行器姿态变化时，存在信号接收盲区，导致信号接收不及时、不完整，影响观测效果。

实用新型内容

本实用新型提供一种前置放大装置，解决了传统前置放大器无法兼容多个前置放大通道的问题，有利于改善高动态适应性和稳定性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种前置放大装置，包括：壳体、至少两个供电单元和至少两个前置放大通道，所述供电单元和所述前置放大通道固定于壳体内，所述供电单元与所述前置放大通道一一对应电连接；所述前置放大通道包括依次串联连接的第一滤波电路、第一低噪声放大电路、第二滤波电路、第二低噪声放大电路和第三滤波电路，所述第一滤波电路还与射频输入端口电连接，所述射频输入端口用于连接天线的接收端口；所述第三滤波电路还与射频输出端口电连接，所述射频输出端口用于连接射频芯片。

可选地，所述前置放大通道还包括匹配电路，所述匹配电路的第一端与所述第三滤波电路的输出端电连接，所述匹配电路的第二端与所述射频输出端口电连接。

可选地，所述供电单元包括馈电电感和电压变换电路，所述馈电电感的第一端与所述第三滤波电路的输出端电连接，所述馈电电感的第二端与所述电压变换电路的输入端电连接，所述电压变换电路的输出端分别与所述第一低噪声放大电路的供电端及所述第二低噪声放大电路的供电端电连接。

可选地，所述供电单元和对应的所述前置放大通道集成于印制电路板，所述印制电路板设有至少两个定位孔，所述定位孔用于固定所述印制电路板。

可选地，所述壳体包括矩形腔体结构及盖板，所述印制电路板固定于所述矩形腔体结构内，所述盖板用于封闭所述矩形腔体结构。

可选地，所述至少两个前置放大通道包括第一前置放大通道和第二前置放大通道，所述壳体表面设有第一射频输入端口、第二射频输入端口、第一射频输出端口和第二射频输出端口，其中，所述第一前置放大通道的输入端与所述第一射频输入端口电连接，所述第一射频输入端口还用于连接第一天线；所述第一前置放大通道的输出端与所述第一射频输出端口电连接，所述第一射频输出端口还用于连接射频芯片；所述第二前置放大通道的输入端与所述第二射频输入端口电连接，所述第二射频输入端口还用于连接第二天线；所述第二前置放大通道的输出端与所述第二射频输出端口电连接，所述第二射频输出端口还用于连接射频芯片。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种射频接收装置，包括上述前置放大装置和至少两个天线，所述前置放大装置分别与各所述天线连接，所述至少两个天线被配置为固定朝向不同的方向。

可选地，所述至少两个天线包括第一天线和第二天线，所述第一天线具有第一固定方向，所述第二天线具有第二固定方向，所述第一固定方向和所述第二固定方向的夹角等于90度。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种飞行器，包括上述射频接收装置。

本实用新型实施例提供的飞行器，设置有前置放大装置，该装置设有壳体、至少两个供电单元和至少两个前置放大通道，供电单元和前置放大通道固定于壳体内，前置放大通道包括依次串联连接的第一滤波电路、第一低噪声放大电路、第二滤波电路、第二低噪声放大电路和第三滤波电路，前置放大通道还与对应的射频输入端口电连接，射频输入端口用于连接对应天线的接收端口；前置放大通道还与对应的射频输出端口电连接，射频输出端口用于连接射频芯片，各前置放大通道独立工作，互为冗余，解决了传统前置放大器无法兼容多个前置放大通道的问题，有利于改善系统的高动态适应性，提高系统稳定性和可靠性，通过多个前置放大通道集成设置的结构，减小前置放大装置的尺寸，降低系统重量，节约运载成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种前置放大装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的一种双通道前置放大装置的电路原理图；

图3是本实用新型实施例一提供的一种双通道前置放大装置的结构示意图。；

图4是本实用新型实施例一提供的另一种前置放大装置的结构示意图；

图5中A是图4的俯视图；

图5中B是图4的左视图；

图5中C是图4的右视图；

图6是本实用新型实施例二提供的一种射频接收装置的结构示意图；

图7是本实用新型实施例三提供的一种飞行器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

本实用新型实施例一提供了一种前置放大装置，本实施例可适用于支持多天线的北斗短报文射频接收系统的应用场景。图1是本实用新型实施例一提供的一种前置放大装置的结构示意图。

如图1所示，该前置放大装置包括：壳体10、至少两个供电单元20和至少两个前置放大通道30，供电单元20和前置放大通道30固定于壳体10内，供电单元20与前置放大通道30一一对应电连接。

在本实施例中，可采用为2A12铝合金板材或MB15镁合金板材作为壳体10 的加工板材，通过冲压这折弯等工序，加工形成腔体结构及盖板，壳体10一方面可用于固定供电单元20和前置放大通道30的元件，壳体10的金属化盖板可屏蔽电磁波，避免临近空间复杂电磁环境对前置放大装置产生影响，有利于提高系统稳定性和可靠性；另一方面，壳体10采用合金板材，重量轻，有利于降低系统重量，节约运载成本。

本实施例中，供电单元20用于为前置放大通道30提供供电电压，供电单元20与前置放大通道30之间还连接有滤波电路，本领域技术人员可采用常规的滤波电路结构对前置放大通道30的供电电压进行滤波。

图2是本实用新型实施例一提供的一种双通道前置放大装置的电路原理图。本实施例中，前置放大装置配置有两个前置放大通道，两个前置放大通道的电路结构相同，两个前置放大通道分别与朝向不同的天线适配连接，该天线可为北斗短报文天线。

如图2所示，前置放大通道30包括依次串联连接的第一滤波电路301、第一低噪声放大电路302、第二滤波电路303、第二低噪声放大电路304和第三滤波电路305，第一滤波电路301还与射频输入端口S电连接，射频输入端口S 用于连接天线的接收端口；第三滤波电路305还与射频输出端口M电连接，射频输出端口M用于连接射频芯片，其中，射频芯片可设置于北斗短报文端机。

在本实施例中，各前置放大通道30的射频输入端口S分别连接不同的天线，即言，射频输入端口S与天线一一对应电连接，各天线安装于飞行器的不同位置，各天线被配置为固定朝向不同的方向，天线用于接收S波段短报文射频信号；各前置放大通道30的射频输出端口M连接北斗短报文端机射频芯片，该射频芯片可用于接收并处理北斗短报文射频信号，实现北斗短报文射频信号的接收和低噪声放大。

在本实施例中，第一滤波电路301用于对天线输入的射频信号进行滤波处理，第二滤波电路303用于对第一低噪声放大电路302输出的射频信号进行滤波处理，第三滤波电路305用于对第二低噪声放大电路304输出的射频信号进行滤波处理，第一滤波电路301、第二滤波电路303和第三滤波电路305的滤波频段可根据实际需要进行设定，对此不作限制。

示例性地，第一滤波电路301、第二滤波电路303和第三滤波电路305可包括型号为QF418的介质滤波器。第一低噪声放大电路302设有型号为 TQP3M9037的低噪声放大器，该放大器不需要负的工作电压，第二低噪声放大电路304设有型号为SGL0622Z的低噪声放大器，下面以上述元件为例，对前置放大通道30的具体工作过程进行说明：

具体地，在射频接收过程中，各前置放大通道30均处于工作状态，射频输入端口S接收对应天线接收端口的射频信号，第一低噪声放大电路302和第二低噪声放大电路304用于过滤及增强射频信号，减少噪声干扰，并将低噪声放大及滤波处理后的射频信号发送至短报文端机射频芯片，例如，射频输出频率可为2491.75±4.08MHz，发射功率灵敏度优于-126dBm，信号完整性和可靠性高。

本实用新型实施例提供的前置放大装置，设有壳体、至少两个供电单元和至少两个前置放大通道，供电单元和前置放大通道固定于壳体内，前置放大通道包括依次串联连接的第一滤波电路、第一低噪声放大电路、第二滤波电路、第二低噪声放大电路和第三滤波电路，前置放大通道还与对应的射频输入端口电连接，射频输入端口用于连接对应天线的接收端口；前置放大通道还与对应的射频输出端口电连接，射频输出端口用于连接射频芯片，各前置放大通道独立工作，互为冗余，解决了传统前置放大器无法兼容多个前置放大通道的问题，有利于改善系统的高动态适应性，提高系统稳定性和可靠性，通过多个前置放大通道集成设置的结构，减小前置放大装置的尺寸，降低系统重量，节约运载成本。

可选地，前置放大通道30还包括匹配电路，匹配电路的第一端与第三滤波电路305的输出端电连接，匹配电路的第二端与射频输出端口M电连接。

本实施例中，匹配电路用于对前置放大通道30的输出阻抗进行阻抗匹配，匹配电路可采用L型或者T型电容电阻匹配电路结构，电阻的阻值及电容的容值可根据输出阻抗需求进行调整，对此不作限制，有利于提高信号质量。

可选地，如图2所示，供电单元20包括馈电电感L1和电压变换电路201，馈电电感L1的第一端与第三滤波电路305的输出端电连接，馈电电感L1的第二端与电压变换电路201的输入端电连接，电压变换电路201的输出端分别与第一低噪声放大电路302的供电端及第二低噪声放大电路304的供电端电连接。

在本实施例中，第三滤波电路305的输出端的电压为第一电压(例如第一电压可为直流5V电压)，第一电压经馈电电感L1输送至电压变换电路201，电压变换电路201将第一电压(例如第一电压可为直流5V电压)变换为第二电压(例如第二电压可为直流3.6V电压)，并将第二电压提供给第一低噪声放大电路302及第二低噪声放大电路304，对第一低噪声放大电路302及第二低噪声放大电路304进行供电。

示例性地，馈电电感L1可采用电感值为68nH的电感线圈。

图3是本实用新型实施例一提供的一种双通道前置放大装置的结构示意图。本实施例中，可将两个供电单元20和两个前置放大通道30集成于同一印制电路板。

可选地，参考图3所示，供电单元20和对应的前置放大通道30集成于印制电路板40，印制电路板40设有至少两个定位孔，定位孔用于固定印制电路板40，印制电路板40的基板形状与壳体10形成的腔体结构相匹配。

在本实施例中，印制电路板可采用罗杰斯4350B的板材，印制电路板的介电常数稳定性好，可适用的环境温度包括零下20摄氏度至零上60摄氏度，使得功放可以承受较大温差范围和在空间环境下可靠稳定工作，有利于提高系统稳定性和可靠性。

参考图3所示，印制线路板40上设有射频走线、焊盘及焊点，射频走线、焊盘及焊点用于实现前置放大通道30中各元件的电性连接及固定，根据信号微带线的特性阻抗需求，对射频走线的具体结构布局及线宽进行调整，有利于减小前置放大装置的尺寸，降低系统重量，节约运载成本的效果。

应当理解的是，可将供电单元20和对应的前置放大通道30设置一块子印制电路板上，并将子印制电路板通过焊接工艺进行连接，并将连接后的印制电路板固定安装在壳体10内，或者，可将各子印制电路板分别固定安装于壳体 10内，对此不作限制。

图4是本实用新型实施例一提供的另一种前置放大装置的结构示意图。图 5中A是图4的俯视图；图5中B是图4的左视图；图5中C是图4的右视图。

可选地，如图4所示，壳体10包括矩形腔体结构101及盖板102，印制电路板40固定于矩形腔体结构101内，盖板102用于封闭矩形腔体结构101。

其中，矩形腔体结构101及盖板102均采用为2A12铝合金板材或MB15镁合金板材加工而成，矩形腔体结构101用于固定安装设有至少两个供电单元20 和至少两个前置放大通道30的印制电路板，该印制电路板可实现信号低噪声放大、滤波及电源变换等功能。

可选地，至少两个供电单元20包括第一供电单元和第二供电单元，至少两个前置放大通道包括第一前置放大通道和第二前置放大通道，第一供电单元对第一前置放大通道提供供电电压，第二供电单元对第二前置放大通道提供供电电压。

参考图4及图5所示，壳体10表面设有第一射频输入端口S1、第二射频输入端口S2、第一射频输出端口M1和第二射频输出端口M2，其中，第一前置放大通道的输入端与第一射频输入端口S1电连接，第一射频输入端口S1还用于连接第一天线；第一前置放大通道的输出端与第一射频输出端口M1电连接，第一射频输出端口M1还用于连接射频芯片；第二前置放大通道的输入端与第二射频输入端口S1电连接，第二射频输入端口S1还用于连接第二天线；第二前置放大通道的输出端与第二射频输出端口M1电连接，第二射频输出端口M1还用于连接射频芯片。

示例性地，第一射频输入端口S1设有第一SMA射频连接器，第一SMA射频连接器的型号可为SMA-KFD84，第一SMA射频连接器可用于连接第一短报文天线的接收端口；第二射频输入端口S2设有第二SMA射频连接器，第二SMA射频连接器的型号可为SMA-KFD84，第二SMA射频连接器可用于连接第二短报文天线的接收端口，第一短报文天线和第二短报文天线朝向不同方向；第一射频输出端口M1设有第一MCX射频连接器，第一MCX射频连接器可采用型号为MCX-KYD 的射频连接器，第二射频输出端口M2设有第二MCX射频连接器，第二MCX射频连接器可采用型号为MCX-KYD的射频连接器，第一MCX射频连接器和第二MCX 射频连接器均用于连接北斗短报文端机射频芯片。

示例性地，对于集成设置两个前置放大通道30的前置放大装置01，壳体 10可设置为长度为62毫米，宽度为43毫米，高度为14.5毫米的矩形结构，该装置采用轻质合金材料，使得整机净重低于60克，有利于减小前置放大装置的整体尺寸，降低系统重量。

由此，在本实用新型实施例中，采用印制电路板集成设置至少两个供电单元和至少两个前置放大通道，各前置放大通道独立工作，互为冗余，解决了传统前置放大器无法兼容多个前置放大通道的问题，有利于改善系统的高动态适应性，印制电路板集成于金属壳体内，减小前置放大装置的尺寸，降低系统重量，节约运载成本，通过前置放大通道的温补衰减补偿电路，补偿温度变化带来的系统的增益变化，提高系统稳定性。

实施例二

本实用新型实施例二提供了一种射频接收装置。图6是本实用新型实施例二提供的一种射频接收装置的结构示意图。如图6所示，该射频接收装置100 包括上述前置放大装置01和至少两个天线02，前置放大装置01分别与各天线 02连接，至少两个天线02被配置为固定朝向不同的方向。

其中，天线02可为北斗短报文天线。

具体地，前置放大装置01设有多个前置放大通道，前置放大通道的数量与通信系统中的天线02一一对应，例如，若射频发射装置100配置两个天线02，则前置放大装置01被配置为具有两个前置放大通道，前置放大通道与天线02 一一对应电连接。

可选地，至少两个天线包括第一天线和第二天线，第一天线具有第一固定方向，第二天线具有第二固定方向，第一固定方向和第二固定方向的夹角等于 90度。

具体地，可将第一天线和第二天线分别安装于飞行器的两个顶角，第一天线朝向飞行器左侧，且与飞行器的对称面呈45度夹角，第二天线朝向飞行器的右侧，且与飞行器的对称面呈45度夹角，第一天线和第二天线的信号接收方向互为补充，飞行器处于任何姿态，均可通过天线收发射频信号，各前置放大通道独立工作。

本实用新型实施例提供的射频接收装置，设置有前置放大装置，该装置设有壳体、至少两个供电单元和至少两个前置放大通道，供电单元和前置放大通道固定于壳体内，前置放大通道包括依次串联连接的第一滤波电路、第一低噪声放大电路、第二滤波电路、第二低噪声放大电路和第三滤波电路，前置放大通道还与对应的射频输入端口电连接，射频输入端口用于连接对应天线的接收端口；前置放大通道还与对应的射频输出端口电连接，射频输出端口用于连接射频芯片，各前置放大通道独立工作，互为冗余，解决了传统前置放大器无法兼容多个前置放大通道的问题，有利于改善系统的高动态适应性，提高系统稳定性和可靠性，通过多个前置放大通道集成设置的结构，减小前置放大装置的尺寸，降低系统重量，节约运载成本。

实施例三

本实用新型实施例三提供了一种飞行器，图7是本实用新型实施例三提供的一种飞行器的结构示意图。如图7所示，该飞行器200包括上述射频接收装置100。

在本实施例中，该飞行器200可为无人机或者飞艇中的任意一种。

本实用新型实施例提供的飞行器，设置有前置放大装置，该装置设有壳体、至少两个供电单元和至少两个前置放大通道，供电单元和前置放大通道固定于壳体内，前置放大通道包括依次串联连接的第一滤波电路、第一低噪声放大电路、第二滤波电路、第二低噪声放大电路和第三滤波电路，前置放大通道还与对应的射频输入端口电连接，射频输入端口用于连接对应天线的接收端口；前置放大通道还与对应的射频输出端口电连接，射频输出端口用于连接射频芯片，各前置放大通道独立工作，互为冗余，解决了传统前置放大器无法兼容多个前置放大通道的问题，有利于改善系统的高动态适应性，提高系统稳定性和可靠性，通过多个前置放大通道集成设置的结构，减小前置放大装置的尺寸，降低系统重量，节约运载成本。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种前置放大装置，其特征在于，包括：壳体、至少两个供电单元和至少两个前置放大通道，所述供电单元和所述前置放大通道固定于壳体内，所述供电单元与所述前置放大通道一一对应电连接；

所述前置放大通道包括依次串联连接的第一滤波电路、第一低噪声放大电路、第二滤波电路、第二低噪声放大电路和第三滤波电路，所述第一滤波电路还与射频输入端口电连接，所述射频输入端口用于连接天线的接收端口；所述第三滤波电路还与射频输出端口电连接，所述射频输出端口用于连接射频芯片。

2.根据权利要求1所述的前置放大装置，其特征在于，所述前置放大通道还包括匹配电路，所述匹配电路的第一端与所述第三滤波电路的输出端电连接，所述匹配电路的第二端与所述射频输出端口电连接。

3.根据权利要求1所述的前置放大装置，其特征在于，所述供电单元包括馈电电感和电压变换电路，所述馈电电感的第一端与所述第三滤波电路的输出端电连接，所述馈电电感的第二端与所述电压变换电路的输入端电连接，所述电压变换电路的输出端分别与所述第一低噪声放大电路的供电端及所述第二低噪声放大电路的供电端电连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的前置放大装置，其特征在于，所述供电单元和对应的所述前置放大通道集成于印制电路板，所述印制电路板设有至少两个定位孔，所述定位孔用于固定所述印制电路板。

5.根据权利要求4所述的前置放大装置，其特征在于，所述壳体包括矩形腔体结构及盖板，所述印制电路板固定于所述矩形腔体结构内，所述盖板用于封闭所述矩形腔体结构。

6.根据权利要求1-3或5任一项所述的前置放大装置，其特征在于，所述至少两个前置放大通道包括第一前置放大通道和第二前置放大通道，所述壳体表面设有第一射频输入端口、第二射频输入端口、第一射频输出端口和第二射频输出端口，其中，

所述第一前置放大通道的输入端与所述第一射频输入端口电连接，所述第一射频输入端口还用于连接第一天线；所述第一前置放大通道的输出端与所述第一射频输出端口电连接，所述第一射频输出端口还用于连接射频芯片；

所述第二前置放大通道的输入端与所述第二射频输入端口电连接，所述第二射频输入端口还用于连接第二天线；所述第二前置放大通道的输出端与所述第二射频输出端口电连接，所述第二射频输出端口还用于连接射频芯片。

7.一种射频接收装置，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的前置放大装置和至少两个天线，所述前置放大装置分别与各所述天线连接，所述至少两个天线被配置为固定朝向不同的方向。

8.根据权利要求7所述的射频接收装置，其特征在于，所述至少两个天线包括第一天线和第二天线，所述第一天线具有第一固定方向，所述第二天线具有第二固定方向，所述第一固定方向和所述第二固定方向的夹角等于90度。

9.一种飞行器，其特征在于，包括权利要求7或8所述的射频接收装置。

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