CN216209922U - 一种北斗一体化射频前端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种北斗一体化射频前端，包括天线阵组件、抗干扰接收组件、TR组件、波束形成网络和天线底座；天线阵组件安装在天线底座上；抗干扰接收组件、TR组件和波束形成网络集成在天线底座之内；抗干扰接收组件与天线组件电连接；波束形成网络、TR组件和天线阵组件顺序电连接；天线阵组件用于北斗导航信号的接收和发射；抗干扰接收组件用于将天线阵组件接收的RNSS‑B3信号和/或RNSS‑S信号进行接收和下变频处理后输出中频信号；TR组件用于北斗发射信号与接收信号的放大、隔离和滤波；波束形成网络用于在北斗收发机和天线组件之间建立信号的收、发通道。本实用新型的射频前端具有设备简单、可靠性高、重量轻、功耗小、成本低的特点。

Description

一种北斗一体化射频前端

技术领域

本实用新型属于卫星导航技术领域，具体涉及一种北斗一体化射频前端。

背景技术

随着电子信息技术、计算机技术的快速发展，卫星导航与通信系统在军事领域发挥着越来越重要的作用，逐步成为一项基础性战略性资源。卫星导航与通信装备已经成为先进武器装备必需的技术保障和效能倍增器，对于战略格局的确定起着举足轻重的作用。北斗天通系统的建设以及多导航卫星系统并存的局面，使具有以北斗定位、通信为主、多模兼容为辅并兼顾指挥能力的装备成为装甲定位集群装备发展的必然趋势。针对装甲机械化部队的使命与任务，装甲车载北斗天通通信系统装备需满足车辆行动与作战的定位、导航、通信和指令控制等需求，卫星导航北斗天通一体化天线在天通系统中是至关重要的组成部分，而北斗一体化射频前端模块的设计尤为重要，其功能性能的提高直接关系到天线定位的准确度，因此成为现今研究的重点。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在公开了一种北斗一体化射频前端，能够完成射频信号的传输、转换和处理功能，是天通一体化天线的核心部件。

本实用新型公开了一种北斗一体化射频前端，包括天线阵组件、抗干扰接收组件、TR组件、波束形成网络和天线底座；

所述天线阵组件安装在天线底座上；抗干扰接收组件、TR组件和波束形成网络集成在天线底座之内；

所述抗干扰接收组件与天线组件电连接；所述波束形成网络、TR组件和天线阵组件顺序电连接；

所述天线阵组件，用于北斗导航信号的接收和发射；

所述抗干扰接收组件，用于将天线阵组件接收的RNSS-B3信号和/或RNSS-S信号进行接收和下变频处理后输出中频信号；

所述TR组件，用于北斗发射信号与接收信号的放大、隔离和滤波；

所述波束形成网络用于在北斗收发机和TR组件之间建立信号的收、发通道。

进一步地，所述天线阵组件为包括n个天线阵元的微带贴片天线组阵。

进一步地，所述抗干扰接收组件包括第一接收组件和/或第二接收组件；

所述第一接收组件用于将北斗的RNSS-B3信号进行接收和下变频处理后输出第一中频信号；

所述第二接收组件用于将北斗的RNSS-S信号进行接收和下变频处理后输出第二中频信号。

进一步地，所述第一接收组件包括第一本振组件和与本振组件电连接的n路第一接收单元；

每一路的第一接收单元与一个对应的天线阵元电连接；第一接收单元包括第一低噪放组件和第一下变频组件；所述第一低噪放组件与对应的天线阵元紧密连接，用于对天线阵元接收的RNSS-B3信号进行低噪声放大；所述第一下变频组件电连接第一本振组件和第一低噪放组件，在第一变频组件中对经过低噪声放大后的RNSS-B3信号与第一本振组件输出的第一本振信号进行混频、滤波和放大后输出第一中频信号。

进一步地，所述第二接收组件包括第二本振组件和与第二本振组件电连接的n路第二接收单元；

每一路的第二接收单元与一个对应的天线阵元电连接；第二接收单元包括第二低噪放组件和第二下变频组件；所述第二低噪放组件与对应的天线阵元紧密连接，用于对天线阵元接收的RNSS-S信号进行低噪声放大；所述第二下变频组件电连接第二本振组件和第二低噪放组件，在第二变频组件中对经过低噪声放大后的RNSS-S信号与第二本振组件输出的第二本振信号进行混频、滤波和放大后输出第二中频信号。

进一步地，所述第一低噪放组件或第二低噪放组件均为二级级联的低噪声放大器。

进一步地，所述二级级联的低噪声放大器的每一级均包括顺序电连接的放大器、π型电阻衰减网络和带通滤波器；

所述放大器，用于对输入信号进行放大；

所述π型电阻衰减网络，用于改善回波损耗和增益调整；

所述带通滤波器，用于抑制镜像信号。

进一步地，所述带通滤波器为介质带通滤波器或者声表滤波器。

进一步地，所述第一本振组件或第二本振组件中包括的本振芯片均为ADF4350；其中，第一本振组件的ADF4350输出频率为1222MHZ；二本振组件中的ADF4350输出频率为2444MHZ。

进一步地，还包括C8051电路板，所述C8051电路板与第一本振组件和/或第二本振组件连接，驱动第一本振组件和/或第二本振组件输出对应的本振信号。

本实用新型至少可实现以下有益效果：

本实用新型的射频前端用于北斗天通一体化天线中，可实现射频信号的传输、转换和处理功能，是天通一体化天线的核心部件，具有设备简单、可靠性高、重量轻、功耗小、成本低的特点。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实施例中的一体化射频前端组成连接框图；

图2为本实施例中的第一接收组件的组成连接示意图；

图3为本实施例中的第二接收组件的组成连接示意图；

图4为本实施例中的低噪声放大器组成连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。

本实施例公开了一种北斗一体化射频前端，如图1所示，包括天线阵组件、抗干扰接收组件、TR组件、波束形成网络和天线底座；

所述天线阵组件安装在天线底座上；抗干扰接收组件、TR组件和波束形成网络集成在天线底座之内；

所述抗干扰接收组件与天线组件电连接；所述波束形成网络、TR组件和天线阵组件顺序电连接；

所述天线阵组件，用于北斗导航信号的接收和发射，包括北斗的RNSS-B3、RNSS-S以BD-B1信号等多种北斗卫星信号，也可以包括GPS和GLONASS信号；

所述抗干扰接收组件，用于将北斗的RNSS-B3信号和/或RNSS-S信号进行接收和下变频处理后输出中频信号；

所述TR组件，用于北斗发射信号与接收信号的放大、隔离和滤波；

所述波束形成网络用于在北斗收发机和TR组件之间建立信号收、发通道。

所述抗干扰接收组件输出的中频信号到抗干扰处理板中进行后续的信号抗干扰处理。

具体的，所述天线阵组件为包括n个天线阵元的微带贴片天线组阵。

每个微带天线是在导体接地板的介质基片上贴加导体薄片而形成的天线。它利用微带线或同轴线等馈线馈电，在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。单个天线阵元采用双馈点的微带天线方案，能保证天线有良好的轴比，稳定的相位中心。所述天线阵元的数量根据天线阵的尺寸以及合成增益要求确定。

具体的，所述抗干扰接收组件包括第一接收组件和/或第二接收组件；

所述第一接收组件用于将北斗的RNSS-B3信号进行接收和下变频处理后输出中频信号；

所述第二接收组件用于将北斗的RNSS-S信号进行接收和下变频处理后输出中频信号。

根据对RNSS-B3和/或RDSS-S频点信号是否有抗干扰要求，来配置抗干扰接收组件的组成方式。

更具体的，所述第一接收组件包括第一本振组件和与本振组件电连接的n路第一接收单元；

每一路的第一接收单元与一个对应的天线阵元电连接；第一接收单元包括第一低噪放组件和第一下变频组件；所述第一低噪放组件与对应的天线阵元紧密连接，用于对天线阵元接收的RNSS-B3信号进行低噪声放大；所述第一下变频组件电连接第一本振组件和第一低噪放组件，在第一变频组件中对经过低噪声放大后的RNSS-B3信号与第一本振组件输出的第一本振信号进行混频、滤波和放大后输出第一中频信号。所述紧密连接是指所述第一低噪放组件与对应的天线阵元的电连接关系尽量的靠近，以减少信号传输造成的增益损失。

如图2所示，以4个天线阵元为例，给出了第一接收组件的组成连接示意图。

图中，第一接收组件对来自天线组件的四路射频前端的RNSS-B3信号(1268.52MHz)分别通过低噪放1、低噪放2、低噪放3和低噪放4分别进行放大后，在通过下变频1、下变频2、下变频3和下变频4分别进行下变频后，输出四路线性、稳定、一致的模拟中频(46.52MHz)。

所述第二接收组件包括第二本振组件和与第二本振组件电连接的n路第二接收单元；

每一路的第二接收单元与一个对应的天线阵元电连接；第二接收单元包括第二低噪放组件和第二下变频组件；所述第二低噪放组件与对应的天线阵元紧密连接，用于对天线阵元接收的RNSS-S信号进行低噪声放大；所述第二下变频组件电连接第二本振组件和第二低噪放组件，在第二变频组件中对经过低噪声放大后的RNSS-S信号与第二本振组件输出的第二本振信号进行混频、滤波和放大后输出第二中频信号。所述紧密连接是指所述第二低噪放组件与对应的天线阵元的电连接关系尽量的靠近，以减少信号传输造成的增益损失。

如图3所示，以4个天线阵元为例，给出了第二接收组件的组成连接示意图。

图中，第二接收组件对来自天线组件的四路射频前端的RNSS-S信号(2491.75MHz)分别通过低噪放5、低噪放6、低噪放7和低噪放8分别进行放大后，在通过下变频5、下变频6、下变频7和下变频8分别进行下变频后，输出四路线性、稳定、一致的模拟中频分别进行下变频后，输出四路线性、稳定、一致的模拟中频(47.75MHz)。

优选的，所述第一低噪放组件、第二低噪放组件均为二级级联的低噪声放大器。

如图4所示，具体的二级级联的低噪声放大器的每一级均包括顺序电连接的放大器、π型电阻衰减网络和带通滤波器；

所述放大器，用于对输入信号进行放大；

所述π型电阻衰减网络，用于改善回波损耗和增益调整；

所述带通滤波器，用于抑制镜像信号。

更为优选的，所述带通滤波器为介质带通滤波器或者声表滤波器，可以很好的对镜像信号起到抑制作用。

第一下变频组件、第二下变频组件均包括混频器和中频放大器；

所述混频器用于将输入的本振信号和放大后的射频信号进行混频；

所述中频放大器对混频后的中频信号进行放大。

优选的，中频放大器为AGC电路自动调节中频放大器，通过AGC电路中频放大器输出信号电平基本保持不变。

所述第一本振组件、第二本振组件中均包括的本振芯片均为ADF4350；其中，第一本振组件的ADF4350输出频率为1222MHZ；二本振组件中的ADF4350输出频率为2444MHZ。

优选的，本实施例还包括C8051电路板，所述C8051电路板与第一本振组件和/或第二本振组件连接，驱动第一本振组件和/或第二本振组件的ADF4350输出对应的本振信号。

更优选的方案中，第一本振组件ADF4350输出频率1222MHZ，用驱动放大器放大后功分n+1路给RNSS-B3的n路下变频作为混频的本振信号以及1路通过一体化射频前端上的接口FBO进行输出，输出的该路信号可以用于RNSS-B3抗干扰处理之后的中频信号做上变频本振使用。

第二本振组件ADF4350输出频率2444MHZ，用驱动放大器放大后功分n+1路给RNSS-S的n路下变频作为混频的本振信号以及1路通过一体化射频前端上的接口FSO进行输出，输出的该路信号可以用于RNSS-S抗干扰处理之后的中频信号做上变频本振使用。

在更优选的方案中，第一本振组件还输出62MHz的时钟信号，所述62MHz的时钟可采用ADI的AD9523产生，通过一体化射频前端上的CLK接口提供给抗干扰处理使用；

第二本振组件还输出48.96MHz的时钟信号，所述48.96MHz的时钟可采用ADI的AD9523产生，通过一体化射频前端上的CLK接口提供给抗干扰处理使用。

本实施例中的抗干扰处理可采用现有的北斗RNSS-B3和RNSS-S抗干扰处理，该方法不在本实用新型的保护范围。

具体的，本实施例中的TR组件中包括与天线阵元数量相同的TR模块，每一个TR模块与对应的天线阵元连接。每个TR模块均包括多功能移相器、功率放大器、低噪声放大器、双工器、发阻滤波器、收阻滤波器以实现对馈线网络进行馈相，以及发射信号与接收信号的隔离、放大和滤波等功能。

多路馈线网络，完成阵列中各个天线单元通道提供实现波束扫描或改变波束形状所要求的相位分布的馈相功能。

综上所述，本实用新型的射频前端用于北斗天通一体化天线中，可实现射频信号的传输、转换和处理功能，是天通一体化天线的核心部件，具有设备简单、可靠性高、重量轻、功耗小、成本低的特点。

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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种北斗一体化射频前端，其特征在于，包括天线阵组件、抗干扰接收组件、TR组件、波束形成网络和天线底座；

所述天线阵组件安装在天线底座上；抗干扰接收组件、TR组件和波束形成网络集成在天线底座之内；

所述抗干扰接收组件与天线组件电连接；所述波束形成网络、TR组件和天线阵组件顺序电连接；

所述天线阵组件，用于北斗导航信号的接收和发射；

所述抗干扰接收组件，用于将天线阵组件接收的RNSS-B3信号和/或RNSS-S信号进行接收和下变频处理后输出中频信号；

所述TR组件，用于北斗发射信号与接收信号的放大、隔离和滤波；

所述波束形成网络用于在北斗收发机和TR组件之间建立信号的收、发通道。

2.根据权利要求1所述的北斗一体化射频前端，其特征在于，所述天线阵组件为包括n个天线阵元的微带贴片天线组阵。

3.根据权利要求2所述的北斗一体化射频前端，其特征在于，所述抗干扰接收组件包括第一接收组件和/或第二接收组件；

所述第一接收组件用于将北斗的RNSS-B3信号进行接收和下变频处理后输出第一中频信号；

所述第二接收组件用于将北斗的RNSS-S信号进行接收和下变频处理后输出第二中频信号。

4.根据权利要求3所述的北斗一体化射频前端，其特征在于，所述第一接收组件包括第一本振组件和与本振组件电连接的n路第一接收单元；

每一路的第一接收单元与一个对应的天线阵元电连接；第一接收单元包括第一低噪放组件和第一下变频组件；所述第一低噪放组件与对应的天线阵元紧密连接，用于对天线阵元接收的RNSS-B3信号进行低噪声放大；所述第一下变频组件电连接第一本振组件和第一低噪放组件，在第一变频组件中对经过低噪声放大后的RNSS-B3信号与第一本振组件输出的第一本振信号进行混频、滤波和放大后输出第一中频信号。

5.根据权利要求4所述的北斗一体化射频前端，其特征在于，所述第二接收组件包括第二本振组件和与第二本振组件电连接的n路第二接收单元；

每一路的第二接收单元与一个对应的天线阵元电连接；第二接收单元包括第二低噪放组件和第二下变频组件；所述第二低噪放组件与对应的天线阵元紧密连接，用于对天线阵元接收的RNSS-S信号进行低噪声放大；所述第二下变频组件电连接第二本振组件和第二低噪放组件，在第二变频组件中对经过低噪声放大后的RNSS-S信号与第二本振组件输出的第二本振信号进行混频、滤波和放大后输出第二中频信号。

6.根据权利要求5所述的北斗一体化射频前端，其特征在于，所述第一低噪放组件或第二低噪放组件均为二级级联的低噪声放大器。

7.根据权利要求6所述的北斗一体化射频前端，其特征在于，所述二级级联的低噪声放大器的每一级均包括顺序电连接的放大器、π型电阻衰减网络和带通滤波器；

所述放大器，用于对输入信号进行放大；

所述π型电阻衰减网络，用于改善回波损耗和增益调整；

所述带通滤波器，用于抑制镜像信号。

8.根据权利要求7所述的北斗一体化射频前端，其特征在于，所述带通滤波器为介质带通滤波器或者声表滤波器。

9.根据权利要求5所述的北斗一体化射频前端，其特征在于，所述第一本振组件或第二本振组件中包括的本振芯片均为ADF4350；其中，第一本振组件的ADF4350输出频率为1222MHZ；二本振组件中的ADF4350输出频率为2444MHZ。

10.根据权利要求9所述的北斗一体化射频前端，其特征在于，还包括C8051 电路板，所述C8051电路板与第一本振组件和/或第二本振组件连接，用于驱动第一本振组件和/或第二本振组件输出对应的本振信号。

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