CN215871398U - 一种射频信号功率补偿装置、射频设备以及车载单元 - Google Patents

Abstract

本申请提供的射频信号功率补偿装置、射频设备以及车载单元，通过功分器的第一端用于与射频模块电连接；合路器的第一端用于与天线电连接；功分器的第二端通过发射通路与合路器的第二端电连接；合路器的第三端通过接收通路与功分器的第三端电连接；发射通路包括功率放大器，功率放大器用于对射频模块输出到发射通路中的射频信号进行功率放大；接收通路包括第一放大器，第一放大器用于对天线接收的射频信号进行功率放大；供电模块用于向功率放大器以及第一放大器供电。可见采用功率放大器以及第一放大器分别对收发射频信号进行功率放大，对线缆造成的损耗进行补偿，解决了由于线缆造成信号损耗过大引起的信号差问题，扩大了车载单元的通信范围。

Description

一种射频信号功率补偿装置、射频设备以及车载单元

技术领域

本申请涉及车联网技术领域，具体涉及一种射频信号功率补偿装置、射频设备以及车载单元。

背景技术

随着车联网(V2X)的技术发展以及汽车拥有量的迅速增长，现阶段对汽车与路侧基站、汽车与周边车辆之间的信息传输要求越来越高。

但是车载单元(或称车载设备)受汽车本身结构限制可选放置位置不多，而其使用的天线根据不同应用可能位于车身的多个位置，这就使得天线与车载单元主体之间的空间距离可能较远。当前一般的解决方案是直接用射频线缆将天线与设备连接，此线缆的长度视天线和设备之间的相对位置可以达到数米甚至十多米，其线缆损耗约为1dB/m，线缆本身的损耗会对车载单元收发的射频信号造成很大的衰减严重影响车载单元的性能。

现阶段多采用补偿模块/装置，对射频信号进行功率放大，以补偿线缆造成的损耗，其通过时序控制开关切换收发通路，分别进行收发信号的功率放大，该模块/装置的时序需要与车载单元的收发时序保持一致。可见，现有的补偿模块/装置需要与车载单元深度绑定，无法实现不同类型(时序)车载单元之间的通用。

实用新型内容

本申请提供一种射频信号功率补偿装置、射频设备以及车载单元，用于解决线缆损耗带来的问题以及补偿设备在不同类型车载单元之间的通用性问题。

根据本申请的一方面，一种实施例中提供一种射频信号功率补偿装置，包括：功分器、合路器、发射通路、接收通路以及供电模块；

功分器的第一端用于与车载单元或射频设备的射频模块电连接；

合路器的第一端用于与天线电连接；

功分器的第二端通过发射通路与合路器的第二端电连接；合路器的第三端通过接收通路与功分器的第三端电连接；功分器的第一端分别与其第二端和第三端电连接；合路器的第一端分别与其第二端和第三端电连接；

发射通路包括功率放大器，功率放大器用于对射频模块输出到发射通路中的射频信号进行功率放大；

接收通路包括第一放大器，第一放大器用于对天线接收的射频信号进行功率放大；

供电模块用于向功率放大器以及第一放大器供电。

在一种可能的实现方式中，上述第一放大器为低噪声放大器。

在一种可能的实现方式中，上述接收通路还包括隔离器或衰减器，第一放大器通过隔离器或衰减器与功分器的第三端电连接。

在一种可能的实现方式中，上述发射通路还包括第一滤波器，功率放大器通过第一滤波器与功分器的第二端电连接。

在一种可能的实现方式中，上述接收通路还包括第二滤波器，第一放大器通过第二滤波器与合路器的第三端电连接。

在一种可能的实现方式中，上述供电模块包括线性稳压器或直流-直流变换器，供电模块通过线性稳压器或直流-直流变换器向功率放大器以及第一放大器供电。

在一种可能的实现方式中，上述供电模块还包括直流电源以及第一节点，功分器的第一端、线性稳压器或直流-直流变换器的输入端、直流电源的输出端以及射频模块的输出端四者电连接于第一节点；

供电模块还包括第一电感以及第一电容，第一电感电连接于第一节点与线性稳压器或直流-直流变换器的输入端之间；第一电容电连接于第一节点与功分器的第一端之间。

在一种可能的实现方式中，上述供电模块还包括第二电感以及第二电容，第二电感电连接于第一节点与直流电源的输出端之间；第二电容电连接于第一节点与射频模块的输出端之间。

根据本申请的一方面，一种实施例中提供一种射频设备，包括天线、射频模块以及上述技术方案所述的射频信号功率补偿装置；射频信号功率补偿装置的功分器的第一端与射频模块电连接，射频信号功率补偿装置的合路器的第一端与天线电连接。

根据本申请的一方面，一种实施例中提供一种车载单元，包括天线、射频模块以及上述技术方案所述的射频信号功率补偿装置；射频信号功率补偿装置的功分器的第一端与射频模块电连接，射频信号功率补偿装置的合路器的第一端与天线电连接。

依据上述实施例的射频信号功率补偿装置、射频设备以及车载单元，通过功分器的第一端用于与车载单元或射频设备的射频模块电连接；合路器的第一端用于与天线电连接；功分器的第二端通过发射通路与合路器的第二端电连接；合路器的第三端通过接收通路与功分器的第三端电连接；功分器的第一端分别与其第二端和第三端电连接；合路器的第一端分别与其第二端和第三端电连接；发射通路包括功率放大器，功率放大器用于对射频模块输出到发射通路中的射频信号进行功率放大；接收通路包括第一放大器，第一放大器用于对天线接收的射频信号进行功率放大；供电模块用于向功率放大器以及第一放大器供电。可见本申请采用功率放大器以及第一放大器分别对收发射频信号进行功率放大，对线缆造成的损耗进行补偿，解决了由于线缆造成信号损耗过大引起的信号差问题，扩大了车载单元的通信范围。同时采用功分器以及合路器实现对收发射频信号的通路分配，不需要采用时序控制开关来切换收发通路的方式，因此补偿装置不需要与单一车载单元进行深度绑定，可与任一车载单元进行适配。

附图说明

图1为本实用新型提供的射频信号功率补偿装置一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型提供的射频信号功率补偿装置一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型提供的射频信号功率补偿装置一实施例的结构示意图。

附图标记：

10-功分器，20-合路器，30-接收通路，31-第一放大器，32-隔离器，33-第二滤波器，40-发射通路，41-功率放大器，42-第一滤波器，50-射频模块，60-天线，70-供电模块，71-线性稳压器或直流-直流变换器，72-直流电源，73-第一电感，74-第一电容，75-第二电感，76-第二电容。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式，各实施例所涉及的操作步骤也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的组成和/或顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一

如图1所示，本申请实施例提供一种射频信号功率补偿装置，包括：功分器10、合路器20、发射通路40、接收通路30以及供电模块70。

上述功分器10可以为具有两个支路的功分器，功分器10的主路为第一端，也就是与射频模块50电连接的一端，两个支路分别为第二端与第三端，也就是与合路器20电连接的两端；上述合路器20可以为具有两个支路的合路器，合路器20的主路为第一端，也即是与天线60电连接的一端，两个支路分别为第二端与第三端，也就是与功分器10电连接的两端。上述功分器10的第一端分别与其第二端和第三端电连接；合路器20的第一端分别与其第二端和第三端电连接。

其中功分器10的第二端通过发射通路40与合路器20的第二端电连接，功分器10的第二端与合路器20的第二端之间的电路以及器件形成上述发射通路40。合路器20的第三端通过接收通路30与功分器10的第三端电连接，功分器10的第三端与合路器20的第三端之间的电路以及器件形成上述接收通路30。

功分器10的第一端用于与车载单元或射频设备的射频模块50电连接；合路器20的第一端用于与天线60电连接。射频模块50通过发射通路40向天线60传输射频信号；天线60将从外部车联网接收的射频信号，通过接收通路30传输至射频模块50。

为了补偿天线60与射频模块50之间线缆造成的损耗，本申请实施例提供的射频信号功率补偿装置通过采用放大器对射频信号进行放大，以解决上述问题。其中上述发射通路40可以包括功率放大器41，功率放大器41用于对射频模块50输出到发射通路40中的射频信号进行功率放大。上述接收通路30可以包括第一放大器31，第一放大器31用于对天线60接收的射频信号进行功率放大。

上述供电模块70用于向功率放大器41以及第一放大器31供电。上述供电模块70可以是一个或两个，根据功率放大器41与第一放大器31的需要供电电压而定。又或者采用一个供电模块70，分别设有两个供电支路，每个供电支路上具有相应的电压调节模块，用于匹配功率放大器41与第一放大器31的供电电压。

基于采用合路器20与功分器10形成接收通路30以及发射通路40，利用放大器可以对两个通路中的射频信号分别进行放大，用于满足向外部车联网发射射频信号以及车联网接收的射频信号的功率需要。由于接收通路30以及发射通路40中分别采用不同的放大器对射频信号进行放大，无需利用开关等器件控制电路的切换，更不需要时序/时分系统来控制开关。因此，对于不同车载单元以及不同长度的线缆(损耗)，通过调整接收通路30以及发射通路40中的放大器的放大倍数，根据需要还可以更加降低功率的器件(如衰减器)，即可完成对不同损耗的匹配。

可见，本申请实施例采用功率放大器41以及第一放大器31分别对收发射频信号进行功率放大，对线缆造成的损耗进行补偿，解决了由于线缆造成信号损耗过大引起信号差的问题，扩大了车载单元的通信范围。同时采用功分器10以及合路器20实现对收发射频信号的通路分配，不需要采用时序控制开关来切换收发通路的方式，因此补偿装置不需要与单一车载单元进行深度绑定，可与任一车载单元进行适配。

实施例二

如图1与图2所示，当采用放大器对接收通路30以及发射通路40中的射频信号进行功率放大时，射频信号中的噪声也同时被放大。为了解决射频信号中携带的噪声问题，本申请实施例提供的射频信号功率补偿装置中，上述发射通路40还可以包括第一滤波器42，功率放大器41通过第一滤波器42与功分器10的第二端电连接，射频模块50发射的射频信号，通过第一滤波器42后传输至功率放大器41进行功率放大。

车载单元与车辆网之间采用特定频率(如5.9GHz频段)的射频信号进行通信，因此，针对被放大的噪声，在发射通路40中，可以采用第一滤波器42进行噪声去除，例如，第一滤波器42仅允许5.9GHz的射频信号在发射通路40中(对应天线60与射频模块50之间)传播。

进一步地，上述接收通路30还可以包括第二滤波器33，第一放大器31通过第二滤波器33与合路器20的第三端电连接。与第一滤波器42同理，在接收通路30中，可以采用第二滤波器33进行噪声去除，例如，第二滤波器33仅允许5.9GHz的射频信号在接收通路30中(对应天线60与射频模块50之间)传播。

其中，为了减少噪声的影响，第一滤波器42以及第二滤波器33分别电连接在功率放大器41以及第一放大器31的输入端，在噪声未进行放大之前进行滤波。

更进一步地，还可以在功率放大器41的输出端与合路器20的第二端之间设置第三滤波器，在第一放大器31的输出端与功分器10的第二端之间设置第四滤波器。将接收通路30以及发射通路40中的被功率放大的射频信号进行滤波，进一步保证射频信号中携带的噪声得到降低。

可见，本申请实施例提供的射频信号功率补偿装置，可以进行线缆损耗功率补偿同时，并不会引入噪声，保证车载单元与车联网之间的通信质量。

在一种可能的实现方式中，上述第一放大器31为低噪声放大器。低噪声放大器一方面可以减少系统的杂波干扰，提高对接收通路30中的射频信号接收灵敏度；另一方面可以放大接收通路30中的射频信号，补偿线缆损耗，使得车载单元能够正常工作。

实施例三

如图1与图2所示，为了防止射频模块50的发射信号通过功分器10对第一放大器31造成不良影响，需要对流向接收通路30的发射信号进行隔离或衰减。本申请实施例提供的射频信号功率补偿装置中，上述接收通路30还可以包括隔离器32或衰减器，第一放大器31通过隔离器32或衰减器与功分器10的第三端电连接。同理，在功率放大器41与合路器20的第二端之间也可以设置隔离器或衰减器，以减少天线60接收的射频信号对功率放大器41的影响。

例如，当接收通路30包括隔离器32时，接收通路30仅允许来自天线60接收到的接收信号流通，而来自射频模块50的发送信号并不能流通至第一放大器31。

又例如，当接收通路30包括衰减器时，本射频信号功率补偿装置靠近天线60设置，射频信号功率补偿装置通过线缆与射频模块50连接。此时流向接收通路30的发射信号先经过线缆损耗，功率降低后再流向衰减器，随后经衰减器进行第二次功率降低。经过两次功率降低的发射信号，小于第一放大器31的反向隔离阈值，并不会对第一放大器31造成影响。

实施例四

如图1至图3所示，由于车载单元需要跟车联网进行实时以及长期信号交换，需要保证功率放大器41以及第一放大器31的稳定工作，才能对线缆损耗进行稳定补偿。因此功率放大器41以及第一放大器31的稳定供电，显得尤为重要。本申请实施例提供的射频信号功率补偿装置中，上述供电模块70可以包括线性稳压器或直流-直流变换器71，供电模块70通过线性稳压器或直流-直流变换器71向功率放大器41以及第一放大器31供电。其中，该线性稳压器可以为低压差线性稳压器(LDO)，LDO具有输出电压稳定，低输出纹波，低噪声的特点，还具有封装体积小，外接元件少的特点，尤其适用于本射频信号功率补偿装置。而对于直流-直流变换器，更适用于压降大的情况；对于线性稳压器，更适用于压降小的情况。也就是说，可以根据直流电源72的电压以及两个放大器的工作电压之差，来选择是采用线性稳压器或直流-直流变换器71。

如图3所示，在一种可能的实现方式中，为了上述供电模块70还可以包括直流电源72以及第一节点，功分器10的第一端、线性稳压器或直流-直流变换器71的输入端、直流电源72的输出端以及射频模块50的输出端四者电连接于第一节点。

上述供电模块70还可以包括第一电感73以及第一电容74，第一电感73电连接于第一节点与线性稳压器或直流-直流变换器71的输入端之间；第一电容74电连接于第一节点与功分器10的第一端之间。

更进一步地，上述供电模块70还可以包括第二电感75以及第二电容76，第二电感75电连接于第一节点与直流电源72的输出端之间；第二电容76电连接于第一节点与射频模块50的输出端之间。

由此，本申请实施例提供的射频信号功率补偿装置，可以仅有第一节点一个输入端，以及与天线60连接一个输出端(合路器20的第一端)。极大简化了输入端的接口数量。其中，射频信号无法通过第一电感73以及第二电感75，不会对直流电源72以及电压调节模块(即线性稳压器或直流-直流变换器71)造成干扰。而直流电流无法通过第一电容74以及第二电容76，供电模块70的直流电流并不会流入射频信号的收发通路中，因此不会造成干扰。

实施例五

本申请实施例中还提供一种射频设备，包括天线60、射频模块50以及上述技术方案所述的射频信号功率补偿装置；射频信号功率补偿装置的功分器10的第一端与射频模块50电连接，射频信号功率补偿装置的合路器20的第一端与天线60电连接。

在一些应用环境中，车联网的射频设备，为了保护模组设备，其天线60与射频模块50之间也需要长距离线缆连接，此时也存在线缆损耗的问题。对应这些应用环境中，采用上述技术方案所述的射频信号功率补偿装置，能够对线缆损耗进行补偿，以保证射频设备与车联网的信号收发的质量。当然，不仅局限于线缆损耗的补偿，凡是射频设备中的射频信号传输，存在损耗的情况，均可以使用本申请提供的射频信号功率补偿装置进行功率补偿。具有本申请提供的射频信号功率补偿装置的射频设备，还至少具有射频信号功率补偿装置的所有技术效果，在此不再赘述。

实施例六

本申请实施例中还提供一种车载单元，包括天线60、射频模块50以及上述技术方案所述的射频信号功率补偿装置；射频信号功率补偿装置的功分器10的第一端与射频模块50电连接，射频信号功率补偿装置的合路器20的第一端与天线60电连接。

具有本申请提供的射频信号功率补偿装置的车载单元，至少具有射频信号功率补偿装置的所有技术效果，在此不再赘述。同时，凡是车载单元中的射频信号传输，存在损耗的情况，均可以使用本申请提供的射频信号功率补偿装置进行功率补偿。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种射频信号功率补偿装置，其特征在于，包括：功分器、合路器、发射通路、接收通路以及供电模块；

所述功分器的第一端用于与车载单元或射频设备的射频模块电连接；

所述合路器的第一端用于与天线电连接；

所述功分器的第二端通过所述发射通路与所述合路器的第二端电连接；所述合路器的第三端通过所述接收通路与所述功分器的第三端电连接；所述功分器的第一端分别与其第二端和第三端电连接；所述合路器的第一端分别与其第二端和第三端电连接；

所述发射通路包括功率放大器，所述功率放大器用于对所述射频模块输出到所述发射通路中的射频信号进行功率放大；

所述接收通路包括第一放大器，所述第一放大器用于对所述天线接收的射频信号进行功率放大；

所述供电模块用于向所述功率放大器以及所述第一放大器供电。

2.如权利要求1所述的射频信号功率补偿装置，其特征在于，所述第一放大器为低噪声放大器。

3.如权利要求1或2所述的射频信号功率补偿装置，其特征在于，

所述接收通路还包括隔离器或衰减器，所述第一放大器通过所述隔离器或衰减器与所述功分器的第三端电连接。

4.如权利要求1或2所述的射频信号功率补偿装置，其特征在于，

所述发射通路还包括第一滤波器，所述功率放大器通过所述第一滤波器与所述功分器的第二端电连接。

5.如权利要求1或2所述的射频信号功率补偿装置，其特征在于，

所述接收通路还包括第二滤波器，所述第一放大器通过所述第二滤波器与所述合路器的第三端电连接。

6.如权利要求1或2所述的射频信号功率补偿装置，其特征在于，所述供电模块包括线性稳压器或直流-直流变换器，所述供电模块通过所述线性稳压器或所述直流-直流变换器向所述功率放大器以及所述第一放大器供电。

7.如权利要求6所述的射频信号功率补偿装置，其特征在于，所述供电模块还包括直流电源以及第一节点，所述功分器的第一端、所述线性稳压器或直流-直流变换器的输入端、所述直流电源的输出端以及所述射频模块的输出端四者电连接于所述第一节点；

所述供电模块还包括第一电感以及第一电容，所述第一电感电连接于所述第一节点与所述线性稳压器或直流-直流变换器的输入端之间；所述第一电容电连接于所述第一节点与所述功分器的第一端之间。

8.如权利要求7所述的射频信号功率补偿装置，其特征在于，所述供电模块还包括第二电感以及第二电容，所述第二电感电连接于所述第一节点与所述直流电源的输出端之间；所述第二电容电连接于所述第一节点与所述射频模块的输出端之间。

9.一种射频设备，其特征在于，包括天线、射频模块以及权利要求1至8任一项所述的射频信号功率补偿装置；所述射频信号功率补偿装置的功分器的第一端与射频模块电连接，所述射频信号功率补偿装置的合路器的第一端与所述天线电连接。

10.一种车载单元，其特征在于，包括天线、射频模块以及权利要求1至8任一项所述的射频信号功率补偿装置；所述射频信号功率补偿装置的功分器的第一端与射频模块电连接，所述射频信号功率补偿装置的合路器的第一端与所述天线电连接。

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