CN216086649U - 一种低成本高补偿的可编程频率合成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及频率合成技术领域，具体为一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，包括射频收发器U2、射频前端模块U3以及带通滤波器U4，射频收发器U2和射频前端模块U3之间电性连接有功率放大器PA和低噪声放大器LNA，带通滤波器U4的输出端电性连接有天线，射频收发器U2上电性连接有数据ctl接口CON4。本实用新型具有最大到20dBm的输出功率无线应用和可编程的频率合成器，采用数字GFSK射频收发器，能够将编程与集成的电路相结合，从而能够减少信号源损耗，接收信号能够较强，对误差直接进行补偿，电路结构简单，制作成本低。

Description

一种低成本高补偿的可编程频率合成装置

技术领域

本实用新型涉及一种可编程频率合成装置，特别是涉及一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，属于频率合成技术领域。

背景技术

频率合成器在通信、电子技术等领域中已得到广泛的运用，频率合成器是发射系统和接收系统中的核心器件，其需要具有良好的窄带载波跟踪性能和带宽调制跟踪性能，从而为系统上、下变频提供本振信号，对相位噪声和杂散具有很好的抑制作用。

集成VCO电路的小数分频合成器会产生相位噪声，目前的解决办法是对相位误差直接进行补偿，这样做会引入小数杂散，补偿不准确致使降噪效果差而且电路复杂，制造成本高。

因此，亟需对可编程频率合成装置进行改进，以解决上述存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，即具有最大到20dBm的输出功率无线应用，也具有SPI完全可编程的频率合成器，数据速率为1Mbps和3Mbps，且采用数字GFSK射频收发器，能够将编程与集成的VCO电路相结合，从而能够减少信号源损耗，接收信号能够较强，对误差直接进行补偿，电路结构简单，制作成本低。

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，包括射频收发器U2、射频前端模块U3以及带通滤波器U4，所述射频收发器U2和所述射频前端模块U3之间电性连接有功率放大器PA和低噪声放大器LNA，所述功率放大器PA和所述低噪声放大器LNA上均串联有射频单极双掷SPDT开关；

所述射频前端模块U3与所述带通滤波器U4建立通信连接，所述带通滤波器U4的输出端电性连接有天线；

所述射频收发器U2上电性连接有数据ctl接口CON4。

优选的，所述射频收发器U2采用A7121型号的数字GFSK射频收发器，所射频收发器U2上的PA_IN端口与所述射频前端模块U3上的PA_IN端口建立通信连接，所述射频前端模块U3的POUT端口连接有电容C79，所述电容C79的另一端接地，所述射频前端模块U3的RF2端口连接有电容C26，所述电容C26的另一端接地设置。

优选的，所述射频前端模块U3上的RF1端口和LAN_IN端口之间连接有电容C32，所述电容C32与所述RF1端口串联，所述C32靠近所述LAN_IN端口处的一端通过电容C33接地；

所述射频前端模块U3上的LNA_OUT端口连接有电容C34和电容C41，所述电容C41的另一端接地设置；

所述电容C34的另一端与所述低噪声放大器LNA建立通信连接；

所述射频收发器U2上的LNA_OUT端口与所述射频前端模块U3上的LNA_OUT端口建立通信连接。

优选的，所述射频前端模块U3上的ANT端口连接有电容C29，所述电容C29的另一端与所述带通滤波器U4建立通信连接，所述带通滤波器U4的输出端连接有电容C30，所述电容的另一端电性连接有数据ctl接口CON2，所述数据ctl接口CON2与所述天线建立通信连接。

优选的，所述数据ctl接口CON4上的RF_3V3端口上连接有电源收发机U1，所述电源收发机U1上的RF_3V3端口与所述数据ctl接口CON4上的RF_3V3端口电性连接；

所述数据ctl接口CON4上的RF_3V3端口与所述射频前端模块U3上的RF_3V3端口电性连接，所述射频收发器U2与所述射频前端模块U3并联。

优选的，所述数据ctl接口CON4上的FRF_RX_SEL端口与所述射频前端模块U3上的FRF_RX_SEL端口电性连接；

所述数据ctl接口CON4上的FRF_TX_SEL端口与所述射频前端模块U3上的FRF_TX_SEL端口电性连接。

优选的，所述射频收发器U2上的FP_RDY端口电性连接有TP1端口，所述射频收发器U2上的XO端口并联有电容C7和电容C11，所述电容C7的另一端为接地设置，所述电容C11的另一端与射频收发器U2上的XI端口电性连接，所述射频收发器U2的XI端连接有主时钟Y3。

优选的，所述带通滤波器U4的型号为BF2520E2R4CAC，且所述带通滤波器U4与所述数据ctl接口CON2之间连接有电容C40和电容C38，所述电容C40和电容C38的另一端均接地设置。

本实用新型至少具备以下有益效果：

即具有最大到20dBm的输出功率无线应用，也具有SPI完全可编程的频率合成器，数据速率为1Mbps和3Mbps，且采用数字GFSK射频收发器，能够将编程与集成的VCO电路相结合，从而能够减少信号源损耗，接收信号能够较强，对误差直接进行补偿，电路结构简单，制作成本低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的电气原理图；

图2为本实用新型的射频前端模块U3电路图；

图3为本实用新型的带通滤波器U4电路图；

图4为本实用新型的射频收发器U2电路图；

图5为本实用新型的数据ctl接口CON4结构图。

图中，1-射频收发器U2，2-射频前端模块U3，3-带通滤波器U4，4-功率放大器PA，5-低噪声放大器LNA，6-射频单极双掷SPDT开关，7-天线，8-数据ctl接口CON4，9-电源收发机U1。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1-图5所示，本实施例提供的低成本高补偿的可编程频率合成装置，包括射频收发器U21、射频前端模块U32以及带通滤波器U43，射频收发器U21和射频前端模块U32之间电性连接有功率放大器PA4和低噪声放大器LNA5，功率放大器PA4和低噪声放大器LNA5上均串联有射频单极双掷SPDT开关6；

带通滤波器U43的型号为BF2520E2R4CAC，且带通滤波器U43与数据ctl接口CON2之间连接有电容C40和电容C38，电容C40和电容C38的另一端均接地设置；

功率放大器PA4能够将射频收发器U21的数字GFSK射频收发器的小信号进行放大处理，在对信号电压进行放大的同时也会对电流进行放大；

低噪声放大器LNA5用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路，在放大微弱信号的场合，减小放大器自身的噪声对信号的干扰，和两个射频单极双掷SPDT开关独立控制结构有利于保护电路。

射频前端模块U32与带通滤波器U43建立通信连接，带通滤波器U43的输出端电性连接有天线7，射频前端模块U32上的ANT端口连接有电容C29，电容C29的另一端与带通滤波器U43建立通信连接，带通滤波器U43的输出端连接有电容C30，电容的另一端电性连接有数据ctl接口CON2，数据ctl接口CON2与天线7建立通信连接。

射频收发器U21上电性连接有数据ctl接口CON48，数据ctl接口CON48上的RF_3V3端口上连接有电源收发机U19，电源收发机U19作为2.5VLDO电源给收发器能够为射频前端模块U32、射频收发器U21提供电力，电源收发机U19上的RF_3V3端口与数据ctl接口CON48上的RF_3V3端口电性连接；

数据ctl接口CON48上的RF_3V3端口与射频前端模块U32上的RF_3V3端口电性连接，射频收发器U21与射频前端模块U32并联；

数据ctl接口CON48上的FRF_RX_SEL端口与射频前端模块U32上的FRF_RX_SEL端口电性连接；

数据ctl接口CON48上的FRF_TX_SEL端口与射频前端模块U32上的FRF_TX_SEL端口电性连接。

射频收发器U21采用A7121型号的数字GFSK射频收发器，一个完全可编程的频率合成器与集成的VCO电路，可根据实际使用情况进编程调节，以应对不同频段的信号接入，所射频收发器U21上的PA_IN端口与射频前端模块U32上的PA_IN端口建立通信连接，射频前端模块U32的POUT端口连接有电容C79，电容C79的另一端接地，射频前端模块U32的RF2端口连接有电容C26，电容C26的另一端接地设置。

射频前端模块U32上的RF1端口和LAN_IN端口之间连接有电容C32，电容C32与RF1端口串联，C32靠近LAN_IN端口处的一端通过电容C33接地；

射频前端模块U32上的LNA_OUT端口连接有电容C34和电容C41，电容C41的另一端接地设置；

电容C34的另一端与低噪声放大器LNA5建立通信连接；

射频收发器U21上的LNA_OUT端口与射频前端模块U32上的LNA_OUT端口建立通信连接。

通过电源收发机U19分别对射频收发器U21、射频前端模块U32进行供电处理，通过将天线7接入功率放大器PA4中，使得获取外界信号能够通过功率放大器PA4进行调节，将小信号进行放大处理，放大处理后信号通过低噪声放大器LNA进行过滤处理，将信号源中的子噪声减少，减小这种噪声，以提高输出的信噪比，从而能够获取稳定的信号源。

射频收发器U21上的FP_RDY端口电性连接有TP1端口，射频收发器U21上的XO端口并联有电容C7和电容C11，电容C7的另一端为接地设置，电容C11的另一端与射频收发器U21上的XI端口电性连接，射频收发器U21的XI端连接有主时钟Y3，主时钟Y3能够达到18MHz，从而能够为数字GFSK射频收发器提供数字计时的作用。

射频收发器U21对信号进行接收处理，从而能够对信号源进行解码处理，由于该射频收发器U21为2.4GHzISM频段设计的，具有最大输出功率能够到20dBm，且数据速率为1Mbps和3Mbps，能够快速将带接收的无线信号能够转换为电信号，从而能够通过扬声器或者其他显示单元能够对信号转化为能够理解的信息。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，包括射频收发器U2(1)、射频前端模块U3(2)以及带通滤波器U4(3)，其特征在于，所述射频收发器U2(1)和所述射频前端模块U3(2)之间电性连接有功率放大器PA(4)和低噪声放大器LNA(5)，所述功率放大器PA(4)和所述低噪声放大器LNA(5)上均串联有射频单极双掷SPDT开关(6)；

所述射频前端模块U3(2)与所述带通滤波器U4(3)建立通信连接，所述带通滤波器U4(3)的输出端电性连接有天线(7)；

所述射频收发器U2(1)上电性连接有数据ctl接口CON4(8)。

2.根据权利要求1所述的一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，其特征在于：所述射频收发器U2(1)采用A7121型号的数字GFSK射频收发器，所射频收发器U2(1)上的PA_IN端口与所述射频前端模块U3(2)上的PA_IN端口建立通信连接，所述射频前端模块U3(2)的POUT端口连接有电容C79，所述电容C79的另一端接地，所述射频前端模块U3(2)的RF2端口连接有电容C26，所述电容C26的另一端接地设置。

3.根据权利要求1所述的一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，其特征在于：所述射频前端模块U3(2)上的RF1端口和LAN_IN端口之间连接有电容C32，所述电容C32与所述RF1端口串联，所述C32靠近所述LAN_IN端口处的一端通过电容C33接地；

所述射频前端模块U3(2)上的LNA_OUT端口连接有电容C34和电容C41，所述电容C41的另一端接地设置；

所述电容C34的另一端与所述低噪声放大器LNA(5)建立通信连接；

所述射频收发器U2(1)上的LNA_OUT端口与所述射频前端模块U3(2)上的LNA_OUT端口建立通信连接。

4.根据权利要求1所述的一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，其特征在于：所述射频前端模块U3(2)上的ANT端口连接有电容C29，所述电容C29的另一端与所述带通滤波器U4(3)建立通信连接，所述带通滤波器U4(3)的输出端连接有电容C30，所述电容的另一端电性连接有数据ctl接口CON2，所述数据ctl接口CON2与所述天线(7)建立通信连接。

5.根据权利要求1所述的一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，其特征在于：所述数据ctl接口CON4(8)上的RF_3V3端口上连接有电源收发机U1(9)，所述电源收发机U1(9)上的RF_3V3端口与所述数据ctl接口CON4(8)上的RF_3V3端口电性连接；

所述数据ctl接口CON4(8)上的RF_3V3端口与所述射频前端模块U3(2)上的RF_3V3端口电性连接，所述射频收发器U2(1)与所述射频前端模块U3(2)并联。

6.根据权利要求1所述的一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，其特征在于：所述数据ctl接口CON4(8)上的FRF_RX_SEL端口与所述射频前端模块U3(2)上的FRF_RX_SEL端口电性连接；

所述数据ctl接口CON4(8)上的FRF_TX_SEL端口与所述射频前端模块U3(2)上的FRF_TX_SEL端口电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，其特征在于：所述射频收发器U2(1)上的FP_RDY端口电性连接有TP1端口，所述射频收发器U2(1)上的XO端口并联有电容C7和电容C11，所述电容C7的另一端为接地设置，所述电容C11的另一端与射频收发器U2(1)上的XI端口电性连接，所述射频收发器U2(1)的XI端连接有主时钟Y3。

8.根据权利要求1所述的一种低成本高补偿的可编程频率合成装置，其特征在于：所述带通滤波器U4(3)的型号为BF2520E2R4CAC，且所述带通滤波器U4(3)与所述数据ctl接口CON2之间连接有电容C40和电容C38，所述电容C40和电容C38的另一端均接地设置。

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