CN215871329U - 一种Ku频段标准化四通道下变频模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种Ku频段标准化四通道下变频模块，包括腔体，设置在腔体内的多层复合板，设置在多层复合板顶层的下变频通道、电源管理单元和设置在多层复合板顶层及腔体外部的本振功分网络，电源管理单元为下变频通道供电，本振功分网络与下变频通道电连接；下变频通道使用壳体隔腔和盖板下沉式隔腔，下变频通道为4路，电源管理单元包括4路。本实用新型通过将四路Ku频段下变频通道、本振功分网络、电源管理单元集成在同一个模块内，模块内部配置了数控衰减器，可以实现链路增益的动态控制，四路通道分别供电，采用壳体隔筋和盖板隔筋混合使用的方案，保证了通道间的隔离度。

Description

一种Ku频段标准化四通道下变频模块

技术领域

本实用新型涉及电通信技术领域，具体涉及一种Ku频段标准化四通道下变频模块。

背景技术

随着技术的发展和不同应用环境的需求，无线通信系统将更为复杂化与多样化。多通道下变频模块是现代无线通信系统的重要组成部分，主要功能是将接收的信号进行下变频、滤波、放大和增益控制等。传统的下变频模块大多针对单个系统和指标需求进行设计，如将频率源或控制芯片设计在同一块印制板、结构内未考虑不同频率器件是否可直接替换，虽然能满足系统指标要求，但针对不同的系统需求，往往要对变频模块重新设计，从而导致变频模块的多样化，增加了设计、生产、装配和维修成本。

发明内容

本实用新型是为了解决现有变频模块应用环境单一的问题，提出了一种具有供电控制、增益动态控制、滤波放大等功能的标准化四通道下变频模块。下变频模块具有小型化、通用化、可扩展、灵活配置等优点，可应用于众多无线通信系统设备中。

本实用新型提供一种Ku频段标准化四通道下变频模块，包括腔体，设置在腔体内的多层复合板，设置在多层复合板顶层的下变频通道、电源管理结构和设置在多层复合板顶层及腔体外部的本振功分网络，电源管理结构为下变频通道供电，本振功分网络与下变频通道电连接；

下变频通道包括依次电连接的输入接口、第一滤波衰减单元、变频单元、第一放大单元、数控衰减单元、第二放大单元、第二滤波衰减单元和输出接口，输入接口设置在腔体的正面，输出接口设置在腔体的反面，变频单元与本振功分网络电连接；

下变频通道使用壳体隔腔和盖板下沉式隔腔。

本实用新型所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，作为优选方式，下变频通道至少为2路且每路独立分腔、布局相同；

输入接口和输出接口均为接插件。

本实用新型所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，作为优选方式，下变频通道为4路，4个输入接口等间距排布在腔体的正面，4个输出接口等间距排布在腔体的反面；

第一滤波衰减单元和第二滤波衰减单元均包括电连接的滤波器和衰减器，变频单元包括混频器，第一放大单元和第二放大单元包括多个放大器，数控衰减单元包括数控衰减器。

本实用新型所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，作为优选方式，下变频通道还包括第一腔体、第二腔体和第三腔体，第一腔体为壳体隔腔，第二腔体和第三腔体为盖板下沉式隔腔；

第一滤波衰减单元和变频单元设置在第一腔体内，第一放大单元和数控衰减单元设置第二腔体内，第二放大单元和第二滤波衰减单元设置第三腔体内。

本实用新型所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，作为优选方式，电源管理结构包括依次电连接的直流电源稳压单元、滤波单元、电源管理单元和设置在腔体的反面与电源管理单元电连接的供电接口，电源管理单元在供电接口输入的使能信号的作用下为下变频通道供电或停止供电。

本实用新型所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，作为优选方式，电源管理单元包括并列设置的第一电源管理单元、第二电源管理单元、第三电源管理单元和第四电源管理单元，第一电源管理单元、第二电源管理单元、第三电源管理单元和第四电源管理单元分别接收供电接口输入的第一使能信号LE1、第二使能信号LE2、第三使能信号LE3和第四使能信号LE4后分别为各路下变频通道进行供电或停止供电；

供电接口为接插件。

本实用新型所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，作为优选方式，本振功分网络包括设置在腔体的反面的本振信号接口、与本振信号接口电连接设置在多层复合板上的第一放大器、与放大器电连接设置在腔体反面的功分器和与功分器电连接的设置在多层复合板顶层的第二放大器，第二放大器与变频单元电连接。

本实用新型所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，作为优选方式，本振功分网络还包括与功分器电连接并且与第二放大器并列设置在多层复合板顶层的第三放大器、第四放大器和第五放大器，第二放大器、第三放大器、第四放大器和第五放大器分别与各路变频单元电连接；

本振信号接口为接插件，功分器为一分四功分器，功分器为微带线功分器，功分器的输出端通过玻珠穿至腔体内。

本实用新型所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，作为优选方式，还包括设置在腔体底部的控制信号接口，控制信号接口与数控衰减单元电连接，数控衰减单元接收控制信号接口输出的控制信号并依据控制信号调整衰减量，控制信号接口为接插件。

本实用新型所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，作为优选方式，多层复合板的中层用于供电信号和控制信号的传输。

本实用新型主要通过以下技术方案来实现：

(1)本实用新型基于微组装技术，将多层复合板直接烧结在镀金结构上。多层复合板顶层直接粘接射频电路，中间层则传输电信号和控制信号，通过合理布局将具有供电控制、增益动态控制、滤波放大等功能的电路集成在80mm*40mm*8.6mm的模块内。模块内部的Ku频段部分电路采用壳体隔墙，S频段部分电路采用盖板下沉式隔墙贴合在多层复合板上。

(2)本实用新型下变频模块的四个通道布局完全一致，射频和中频接口等间距的排布在模块两侧，本振、供电、控制等接口设计在模块背部，方便与其他产品直接对插安装与通道扩展。

(3)本实用新型在设计时兼顾频率相近的芯片封装，当频点和指标需求不同时可以通过更换满足指标的元器件，使得产品灵活配置。本实用新型射频信号频率可覆盖12GHz～18GHz，中频信号频率覆盖1GHz～4GHz。

本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型通过将四路Ku频段下变频通道、本振功分网络、电源管理单元集成在同一个模块内，模块内部配置了数控衰减器，可以实现链路增益的动态控制；四路通道的供电和衰减控制所需要的控制信号通过串转并芯片处理大大减少了模块控制信号的接口数量；控制信号和本振信号接口设计在模块背面，方便与其他功能模块直接对插，避免了模块间焊接安装或电缆连接等。

(2)本实用新型采用壳体隔筋和盖板隔筋混合使用的方案，Ku频段电路采用壳体隔筋，保证了通道间的隔离度，S频段电路采用盖板隔筋，方便通道间供电及控制信号的布局，该方案可使得通道间隔离度≥50dB。

(3)本实用新型射频频率可以覆盖12GHz～18GHz，中频频率覆盖1GHz～4GHz，重复拼接该模块即可满足更多通道的产品需求；模块内部设计时充分考虑芯片的可替换性，实现了模块内部的标准化设计，只需通过更换芯片即可满足不同频率和指标的产品需求。该模块的标准化设计可实现产品的灵活配置，降低设计、生产和装配成本，提高产品的可测试性和维修性。

附图说明

图1为一种Ku频段标准化四通道下变频模块腔体正面结构示意图；

图2为一种Ku频段标准化四通道下变频模块腔体反面结构示意图；

图3为一种Ku频段标准化四通道下变频模块腔体多层复合板结构示意图；

图4为一种Ku频段标准化四通道下变频模块单个下变频通道的原理图；

图5为一种Ku频段标准化四通道下变频模块电源管理单元部分原理图；

图6为一种Ku频段标准化四通道下变频模块本振分发网络原理图；

图7为一种Ku频段标准化四通道下变频模块原理总图。

附图标记：

1、腔体；2、多层复合板；3、下变频通道；31、输入接口；32、第一滤波衰减单元；33、变频单元；34、第一放大单元；35、数控衰减单元；36、第二放大单元；37、第二滤波衰减单元；38、输出接口；39、第一腔体；3a、第二腔体；3b、第三腔体；4、电源管理结构；41、直流电源稳压单元；42、滤波单元；43、电源管理单元；431、第一电源管理单元；432、第二电源管理单元；433、第三电源管理单元；434、第四电源管理单元；44、供电接口；5、本振功分网络；51、本振信号接口；52、第一放大器；53、功分器；54、第二放大器；55、第三放大器；56、第四放大器；57、五放大器；6、控制信号接口。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1-4所示，一种Ku频段标准化四通道下变频模块，包括腔体1，设置在腔体1内的多层复合板2，设置在多层复合板2顶层的下变频通道3、电源管理结构4和设置在多层复合板2顶层及腔体1外部的本振功分网络5，电源管理结构4为下变频通道3供电，本振功分网络5与下变频通道3电连接；

下变频通道3包括依次电连接的输入接口31、第一滤波衰减单元32、变频单元33、第一放大单元34、数控衰减单元35、第二放大单元36、第二滤波衰减单元37和输出接口38，输入接口31设置在腔体1的正面，输出接口38设置在腔体1的反面，变频单元33与本振功分网络5电连接；

下变频通道3使用壳体隔腔和盖板下沉式隔腔。

实施例2

如图1-3所示，一种Ku频段标准化四通道下变频模块，包括腔体1，设置在腔体1内的多层复合板2，设置在多层复合板2顶层的下变频通道3、电源管理结构4、设置在多层复合板2顶层及腔体1外部的本振功分网络5和设置在腔体1底部的控制信号接口6，电源管理结构4为下变频通道3供电，本振功分网络5与下变频通道3电连接；

多层复合板2的中层用于供电信号和控制信号的传输；

如图4所示，下变频通道3包括依次电连接的输入接口31、第一滤波衰减单元32、变频单元33、第一放大单元34、数控衰减单元35、第二放大单元36、第二滤波衰减单元37、输出接口38、第一腔体39、第二腔体3a和第三腔体3b；

输入接口31设置在腔体1的正面，输出接口38设置在腔体1的反面，变频单元33与本振功分网络5电连接；

第一腔体39为壳体隔腔，第二腔体3a和第三腔体3b为盖板下沉式隔腔；

第一滤波衰减单元32和变频单元33设置在第一腔体39内，第一放大单元34和数控衰减单元35设置第二腔体3a内，第二放大单元36和第二滤波衰减单元37设置第三腔体3b内；

下变频通道3为4路且每路独立分腔、布局相同，4个输入接口31等间距排布在腔体1的正面，4个输出接口38等间距排布在腔体1的反面；

第一滤波衰减单元32和第二滤波衰减单元37均包括电连接的滤波器和衰减器，变频单元33包括混频器，第一放大单元34和第二放大单元36包括多个放大器，数控衰减单元35包括数控衰减器；

如图5所示，电源管理结构4包括依次电连接的直流电源稳压单元41、滤波单元42、电源管理单元43和设置在腔体1的反面与电源管理单元43电连接的供电接口44，电源管理单元43在供电接口44输入的使能信号的作用下为下变频通道3供电或停止供电；供电接口44为接插件；

电源管理单元43包括并列设置的第一电源管理单元431、第二电源管理单元432、第三电源管理单元433和第四电源管理单元434，第一电源管理单元431、第二电源管理单元432、第三电源管理单元433和第四电源管理单元434分别接收供电接口44输入的第一使能信号LE1、第二使能信号LE2、第三使能信号LE3和第四使能信号LE4后分别为各路下变频通道3进行供电或停止供电；

如图6-7所示，本振功分网络5包括设置在腔体1的反面的本振信号接口51、与本振信号接口51电连接设置在多层复合板2上的第一放大器52、与放大器52电连接设置在腔体1反面的功分器53和与功分器53电连接的别列设置在多层复合板2顶层的第二放大器54、第三放大器55、第四放大器56和第五放大器57，第二放大器54、第三放大器55、第四放大器56和第五放大器57分别与各路变频单元33电连接；

本振信号接口51为接插件，功分器53为一分四功分器，功分器53为微带线功分器，功分器53的输出端通过玻珠穿至腔体1内；

控制信号接口6与数控衰减单元35电连接，数控衰减单元35接收控制信号接口6输出的控制信号并依据控制信号调整衰减量，控制信号接口6为接插件。

实施例1-2的使用方法为：

射频信号RF通过输入接口31进入第一滤波衰减单元32后滤除带外的干扰信号；混频单元将射频信号RF与本振信号LO混频得到中频信号；第一放大单元34和第二放大单元36将中频信号进行放大；数控衰减单元35可以通过控制信号动态调节衰减量，从而达到控制整个通道增益的效果；由于混频会产生大量的杂波信号随着有用信号一同输出，链路上的第二滤波衰减单元37可对其进行有效抑制。

本实用新型在设计时充分考虑不同增益和频率需求的应用环境，数控衰减单元35具有0dB～60dB的动态衰减范围，根据应用需求调整放大单元的器件也可以实现链路的不同增益；通过调整第一滤波衰减单元32和第二滤波衰减单元37即可实现不同环境对射频信号和中频信号的处理，本实用新型射频信号频率可覆盖12GHz～18GHz，中频信号频率可覆盖DC～4GHz。

本振信号通过小型化射频接插件本振信号接口51从腔体1背部穿至腔体1内部经过第一放大器52，然后通过射频接插件将放大后的本振信号穿至腔体1背部(即反面)。一分四功分器53为微带线功分器焊接在腔体1背部，将四路本振信号分发至四个通道所在位置的底部，通过玻珠穿至腔体1内部分别经过第二放大器54、第三放大器55、第四放大器56和第五放大器57进行增益补偿，然后四路本振信号输入至四路下变频通道的变频单元33。采用此种方法可使得本振信号与四路下变频通道达到良好的隔离效果，四路下变频通道的混频器及之前的部分可分别位于独立腔体内，达到良好的通道隔离效果。

输入直流电压Vin经过直流电源稳压单元41、滤波单元42后分发至四路电源管理单元43，四个电源管理单元分别为四个下变频通道3供电，使能信号LE1～LE4可使得四路下变频通道3独立断电，既能保证所使用的通道正常工作，又能降低功耗。电源及信号处理单元使得每个通道的供电和控制信号相互独立，从而实现单个通道的控制。

为极大程度上改善本实用新型的电磁兼容问题，本实用新型将四个下变频通道3分别设计在四个独立腔体内，可以减少通道之间的空间辐射，提高隔离度；单个通道根据频段和增益又分别划分为三个腔体，既能减少不同频段间的串扰，又能避免因链路增益过高而产生自激的风险。本振功分网络5位于结构底部，将本振信号分路后直接垂直传到每个通道内部，直接进行混频，使得通道腔体内减少了本振信号的串扰。本实用新型采用多层复合板2进行电路设计，射频信号位于多层复合板2顶层，供电及控制信号位于多层复合板2中间层，这样可以减少射频信号和其他信号间的相互干扰。本实用新型在设计时可保证印制板上四个通道电路印制图形的一致，从而能保证幅度和相位的一致性，供电接口44、控制信号接口6、本振信号接口51采用接插件的形式安装于腔体1底部，方便与其他模块相互对插和通道扩展。除此之外，多层复合板2具有生产周期短、成本低等优点，配合微组装工艺可以使产品具有一次加工成型，免调试等优点。

本实用新型射频信号频率可覆盖12GHz～18GHz，中频信号频率覆盖1GHz～4GHz。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Ku频段标准化四通道下变频模块，其特征在于：包括腔体(1)，设置在腔体(1)内的多层复合板(2)，设置在所述多层复合板(2)顶层的下变频通道(3)、电源管理结构(4)和设置在所述多层复合板(2)顶层及所述腔体(1)外部的本振功分网络(5)，所述电源管理结构(4)为所述下变频通道(3)供电，所述本振功分网络(5)与所述下变频通道(3)电连接；

所述下变频通道(3)包括依次电连接的输入接口(31)、第一滤波衰减单元(32)、变频单元(33)、第一放大单元(34)、数控衰减单元(35)、第二放大单元(36)、第二滤波衰减单元(37)和输出接口(38)，所述输入接口(31)设置在所述腔体(1)的正面，所述输出接口(38)设置在所述腔体(1)的反面，所述变频单元(33)与所述本振功分网络(5)电连接；

所述下变频通道(3)使用壳体隔腔和盖板下沉式隔腔。

2.根据权利要求1所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，其特征在于：所述下变频通道(3)至少为2路且每路独立分腔、布局相同，所述本振功分网络(5)与每一路所述下变频通道(3)的所述变频单元(33)电连接；

所述输入接口(31)和所述输出接口(38)均为接插件。

3.根据权利要求2所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，其特征在于：所述下变频通道(3)为4路，4个所述输入接口(31)等间距排布在所述腔体(1)的正面，4个所述输出接口(38)等间距排布在所述腔体(1)的反面；

所述第一滤波衰减单元(32)和所述第二滤波衰减单元(37)均包括电连接的滤波器和衰减器，所述变频单元(33)包括混频器，所述第一放大单元(34)和所述第二放大单元(36)包括多个放大器，所述数控衰减单元(35)包括数控衰减器。

4.根据权利要求1所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，其特征在于：所述下变频通道(3)还包括第一腔体(39)、第二腔体(3a)和第三腔体(3b)，所述第一腔体(39)为壳体隔腔，所述第二腔体(3a)和所述第三腔体(3b)为盖板下沉式隔腔；

所述第一滤波衰减单元(32)和所述变频单元(33)设置在所述第一腔体(39)内，所述第一放大单元(34)和所述数控衰减单元(35)设置所述第二腔体(3a)内，所述第二放大单元(36)和所述第二滤波衰减单元(37)设置所述第三腔体(3b)内。

5.根据权利要求3所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，其特征在于：所述电源管理结构(4)包括依次电连接的直流电源稳压单元(41)、滤波单元(42)、电源管理单元(43)和设置在所述腔体(1)的反面与所述电源管理单元(43)电连接的供电接口(44)，所述直流电源稳压单元(41)、所述滤波单元(42)和所述电源管理单元(43)均设置在所述多层复合板(2)顶层，所述电源管理单元(43)在所述供电接口(44)输出的使能信号的作用下为所述下变频通道(3)供电或停止供电。

6.根据权利要求5所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，其特征在于：所述电源管理单元(43)包括并列设置的第一电源管理单元(431)、第二电源管理单元(432)、第三电源管理单元(433)和第四电源管理单元(434)，所述第一电源管理单元(431)、所述第二电源管理单元(432)、所述第三电源管理单元(433)和所述第四电源管理单元(434)分别接收所述供电接口(44)输入的第一使能信号LE1、第二使能信号LE2、第三使能信号LE3和第四使能信号LE4后分别为各路所述下变频通道(3)进行供电或停止供电；

所述供电接口(44)为接插件。

7.根据权利要求3所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，其特征在于：所述本振功分网络(5)包括设置在所述腔体(1)的反面的本振信号接口(51)、与所述本振信号接口(51)电连接设置在所述多层复合板(2)顶层的第一放大器(52)、与所述放大器(52)电连接设置在所述腔体(1)反面的功分器(53)和与所述功分器(53)电连接的设置在所述多层复合板(2)顶层的第二放大器(54)，所述第二放大器(54)与所述变频单元(33)电连接。

8.根据权利要求7所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，其特征在于：所述本振功分网络(5)还包括与所述功分器(53)电连接并且与所述第二放大器(53)并列设置在所述多层复合板(2)顶层的第三放大器(55)、第四放大器(56)和第五放大器(57)，所述第二放大器(54)、所述第三放大器(55)、所述第四放大器(56)和所述第五放大器(57)分别与各路所述下变频通道(3)的所述变频单元(33)电连接；

所述本振信号接口(51)为接插件，所述功分器(53)为一分四功分器，所述功分器(53)为微带线功分器，所述功分器(53)的输出端通过玻珠穿至所述腔体(1)内。

9.根据权利要求1所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，其特征在于：还包括设置在所述腔体(1)底部的控制信号接口(6)，所述控制信号接口(6)与所述数控衰减单元(35)电连接，所述数控衰减单元(35)接收所述控制信号接口(6)输出的控制信号并依据所述控制信号调整衰减量，所述控制信号接口(6)为接插件。

10.根据权利要求1所述的一种Ku频段标准化四通道下变频模块，其特征在于：所述多层复合板(2)的中层用于供电信号和控制信号的传输。

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