CN216794989U - 多模多通道射频收发装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多模多通道射频收发装置。所述装置包括：功分模块、若干差分处理模块和收发模块；其中，功分模块接收并处理天线传输的卫星信号，输出各分路卫星信号；差分处理模块的输入端连接功分模块的输出端，差分处理模块用于对接收的分路卫星信号进行处理，输出差分卫星信号；收发模块的各射频输入端分别一一对应连接各差分处理模块的输出端，收发模块用于接收并处理各差分卫星信号，分别输出相应的中频信号；收发模块的发射输入端用于连接基带模块，收发模块接收并处理基带模块传输的基带信号，输出发射信号。本装置集成度高、信号间干扰较小、体积小且成本低。

Description

多模多通道射频收发装置

技术领域

本申请涉及卫星导航技术领域，特别是涉及一种多模多通道射频收发装置。

背景技术

目前的北斗三代多模多通道收发模块，较于北斗二代收发模块，虽然其频点和带宽都增加了，还有输入和输出接口也都增多了，但其仍采用多天线接收卫星信号，且存在模块体积大、成本高、信号间干扰大等问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种多模多通道射频收发装置。

为了实现上述目的，本申请实施例提供了一种多模多通道射频收发装置，包括：

功分模块，所述功分模块的输入端用于连接天线，所述功分模块接收并处理所述天线传输的卫星信号，输出各分路卫星信号；

若干差分处理模块，所述差分处理模块的输入端连接所述功分模块的输出端；所述差分处理模块用于对接收的所述分路卫星信号进行处理，输出差分卫星信号；

收发模块，所述收发模块的各射频输入端分别一一对应连接各所述差分处理模块的输出端；所述收发模块用于接收并处理各所述差分卫星信号，分别输出相应的中频信号；所述收发模块的发射输入端用于连接基带模块，所述收发模块接收并处理所述基带模块传输的基带信号，输出发射信号。

在其中一个实施例中，所述功分模块包括第一级功分单元和第二级功分单元；所述第一级功分单元被配置有第一输出端和第二输出端；所述第一输出端的数量为多个，所述第一输出端用于输出波段信号；所述第二输出端用于输出RD频点信号；

其中，所述第一级功分单元的输入端用于连接所述天线；各所述第一输出端连接所述第二级功分单元的输入端；所述第二输出端、所述第二级功分单元的各输出端分别一一对应连接各所述差分处理模块的输入端。

在其中一个实施例中，所述第一级功分单元为第一功分器；所述第二级功分单元包括若干第二功分器；各所述第二功分器的输入端分别一一对应连接所述第一功分器的所述第一输出端；所述第二功分器的各输出端分别一一连接各所述差分处理模块的输入端，所述第二功分器的各输出端分别用于输出所述波段信号对应的各频点信号。

在其中一个实施例中，所述第二功分器的数量为一个；所述差分处理模块的数量为四个。

在其中一个实施例中，所述差分处理模块包括衰减器、滤波器、第一巴伦和匹配电路；

所述衰减器的输入端连接所述功分模块对应的输出端；所述衰减器的输出端连接所述滤波器的输入端；所述滤波器的输出端连接所述第一巴伦的输入端；所述第一巴伦的一输出端连接所述匹配电路的一输入端；所述第一巴伦的另一输出端连接所述匹配电路的另一输入端；所述匹配电路的一输出端和另一输出端均连接所述收发模块对应的射频输入端。

在其中一个实施例中，所述收发模块包括若干射频处理单元；

所述射频处理单元包括依次连接的放大电路、第一混频电路、滤波电路、第一中频放大电路和模数转换电路；所述放大电路的射频输入端连接对应的所述差分处理模块的输出端。

在其中一个实施例中，所述收发模块还包括发射处理单元；

所述发射处理单元包括依次连接的发射放大电路、低通滤波电路、第二混频电路、第二中频放大电路和第二巴伦；所述发射放大电路的发射输入端用于连接所述基带模块。

在其中一个实施例中，所述装置还包括射频接口和放大模块；

所述射频接口用于连接所述天线，且所述射频接口与所述放大模块的输入端相连；所述放大模块的输出端连接所述功分模块的输入端。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

过流保护电路，所述过流保护电路连接所述射频接口；

电源管理模块，所述电源管理模块连接在所述射频接口和所述收发模块之间；

晶振模块，所述晶振模块连接所述收发模块。

在其中一个实施例中，所述收发模块为北斗三代收发芯片；所述天线的数量为一个。

上述多模多通道射频收发装置，首先通过功分模块接收并处理天线传输的卫星信号，并输出各分路卫星信号至相应的差分处理模块，继而通过差分处理模块对分路卫星信号进行处理并输出差分卫星信号，从而通过收发模块对接收的各差分卫星信号进行处理并分别输出相应的中频信号，此外，还通过收发模块接收并处理由基带模块传输的基带信号，从而输出发射信号；本申请提供的多模多通道射频收发装置，在保证多通道独立工作的同时，模块化集成度高、信号间干扰较小、体积小且成本低，并解决了多频点同时接受卫星信号的问题，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为一个实施例中多模多通道射频收发装置的结构示意图；

图2为一个实施例中多模多通道射频收发装置的具体结构示意图；

图3为一个实施例中北斗三代收发芯片的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种多模多通道射频收发装置，可以包括：

功分模块110，功分模块110的输入端用于连接天线，功分模块110接收并处理天线传输的卫星信号，输出各分路卫星信号；

若干差分处理模块120，差分处理模块120的输入端连接功分模块110的输出端；差分处理模块120用于对接收的分路卫星信号进行处理，输出差分卫星信号；

收发模块130，收发模块130的各射频输入端分别一一对应连接各差分处理模块120的输出端；收发模块130用于接收并处理各差分卫星信号，分别输出相应的中频信号；收发模块130的发射输入端用于连接基带模块，收发模块130接收并处理基带模块传输的基带信号，输出发射信号。

具体来说，功分模块110的输入端用于接收天线传输的卫星信号，并对该卫星信号进行处理，从而输出各分路卫星信号至相应的差分处理模块120，在一些示例中，各分路卫星信号为频点互不相同的卫星信号；差分处理模块120的输入端用于接收分路卫星信号，进而对接收的分路卫星信号进行处理并输出差分卫星信号；进一步地，收发模块130的各射频输入端用于分别接收各差分处理模块120输出的差分卫星信号，并分别对各差分卫星信号进行处理，以及分别输出相应的中频信号，在一些示例中，中频信号可以送至基带模块进行解调和运算，从而实现定位和通信；收发模块130还通过发射输入端接收基带模块传输的基带信号，进而对该基带信号进行调制处理得到发射信号，并通过收发模块130的发射输出端输出该发射信号，在一些示例中，发射信号可以将北斗短报文发送至卫星，从而实现通信。

上述多模多通道射频收发装置，通过功分模块110将卫星信号分为多个频点不相同的分路卫星信号，进而通过差分处理模块120对其接收的分路卫星信号进行处理得到差分卫星信号，从而通过收发模块130对接收的各差分卫星信号分别处理并输出相应的中频信号，实现定位和通信，收发模块130不仅具备独立的多频段的接收处理通道，还具备独立的发射通道，用于输出发射信号；本申请的多模多通道射频收发装置，集成北斗/GPS定位收发功能、模块集成度高、信号间干扰较小、体积小且成本低，同时实现了多频点卫星信号的同时接收。

在其中一个实施例中，功分模块110包括第一级功分单元和第二级功分单元；第一级功分单元被配置有第一输出端和第二输出端；第一输出端的数量为多个，第一输出端用于输出波段信号；第二输出端用于输出RD频点信号；

其中，第一级功分单元的输入端用于连接天线；各第一输出端连接第二级功分单元的输入端；第二输出端、第二级功分单元的各输出端分别一一对应连接各差分处理模块120的输入端。

具体地，第一级功分单元的输入端用于接收天线传输的卫星信号，并对该卫星信号进行处理而分出不同频段的信号，从而得到各波段信号和RD频点信号，进一步地，各波段信号通过第一级功分单元相应的第一输出端输出至第二级功分单元的输入端，进一步地，第二级功分单元对接收的波段信号进行处理，以使该波段信号覆盖其频段范围内所有频点；RD频点信号则通过第一级功分单元的第二输出端直接输出至对应的差分处理模块120；在一些示例中，第一级功分单元和第二级功分单元均可以采用功分器予以实现；

在其中一个实施例中，第一级功分单元为第一功分器；第二级功分单元包括若干第二功分器；各第二功分器的输入端分别一一对应连接第一功分器的第一输出端；第二功分器的各输出端分别一一连接各差分处理模块120的输入端，第二功分器的各输出端分别用于输出波段信号对应的各频点信号。

具体地，第一功分器用于将上述卫星信号分路为各波段信号和RD频点信号，并通过各第一输出端将不同的波段信号输出至相应的第二功分器的输入端，以及通过第二输出端将RD频点信号输出至对应的差分处理模块120；进一步地，第二功分器对接收的波段信号进行处理，并通过各输出端分别输出该波段信号对应的各频点信号，进一步地，各频点信号分别进入到对应的差分处理模块120，本实施例中，RD频点信号、波段信号对应的各频点信号即为各分路卫星信号。

在其中一个实施例中，差分处理模块120可以包括衰减器、滤波器、第一巴伦和匹配电路；

衰减器的输入端连接功分模块110对应的输出端；衰减器的输出端连接滤波器的输入端；滤波器的输出端连接第一巴伦的输入端；第一巴伦的一输出端连接匹配电路的一输入端；第一巴伦的另一输出端连接匹配电路的另一输入端；匹配电路的一输出端和另一输出端均连接收发模块130对应的射频输入端。

具体来说，衰减器用于调节分路卫星信号的信号功率至合适的功率，而后调整好功率的分路卫星信号进入滤波器，滤波器用于滤除信号中的干扰信号，选择性地通过有用信号，在一些示例中，滤波器可以采用声表滤波器予以实现；从滤波器中输出的分路卫星信号进入第一巴伦，第一巴伦用于将单端的分路卫星信号转换成差分下的分路卫星信号；进一步地，差分后的两路分路卫星信号同时进入匹配电路，匹配电路用于对信号进行阻抗匹配，并最终输出差分卫星信号至收发模块130。

在其中一个实施例中，收发模块130包括若干射频处理单元；

射频处理单元可以包括依次连接的放大电路、第一混频电路、滤波电路、第一中频放大电路和模数转换电路；放大电路的射频输入端连接对应的差分处理模块120的输出端。

具体来说，放大电路用于对接收的信号进行信号放大处理，在一些示例中，放大电路可以采用低噪声放大器予以实现；第一混频电路用于将放大处理后的信号与本振信号进行混频处理得到中频信号，在一些示例中，第一混频电路可以采用I/Q路正交混频器予以实现；滤波电路用于对混频后的中频信号进行无用信号的滤除，在一些示例中，滤波电路可以采用复数滤波器或实数滤波器予以实现；第一中频放大电路用于对从滤波电路出来的中频信号进行增益放大处理，在一些示例中，第一中频放大电路可以采用具备自动增益控制功能的中波频段信号放大器予以实现；模数转换电路可以采用模数转换器予以实现。

在其中一个实施例中，收发模块130还包括发射处理单元；

发射处理单元包括依次连接的发射放大电路、低通滤波电路、第二混频电路、第二中频放大电路和第二巴伦；发射放大电路的发射输入端用于连接基带模块。

具体来说，基带信号依次经过发射放大电路、低通滤波电路、第二混频电路和第二中频放大电路而进行放大、滤波、混频、中频放大的调制处理，进一步地，第二巴伦用于将从第二中频放大电路出来的差分式基带信号转换为单端基带信号，即得到发射信号；

在一些示例中，发射放大电路可以采用发射放大器予以实现；低通滤波电路可以采用低通滤波器予以实现；第二混频电路可以采用混频器予以实现；第二中频放大电路可以采用具备自动增益控制功能的中波频段信号放大器予以实现。

在其中一个实施例中，装置还包括射频接口和放大模块；

射频接口用于连接天线，且射频接口与放大模块的输入端相连；放大模块的输出端连接功分模块110的输入端。

具体来说，射频接口为多模多通道射频收发装置接收天线传输的卫星信号的输入接口，进一步地，射频接口用于将卫星信号传输至放大模块，放大模块用于对卫星信号进行信号放大处理，且保证信号的噪声系数低，并输出至功分模块110；在一些示例中，放大模块可以采用低噪声放大器予以实现。

在其中一个实施例中，装置还包括：

过流保护电路，过流保护电路连接射频接口；

电源管理模块，电源管理模块连接在射频接口和收发模块130之间；

晶振模块，晶振模块连接收发模块130。

具体来说，当射频接口检测到大电流时，启动过流保护电路，避免烧坏多模多通道射频收发装置；电源管理用于将电源有效分配至多模多通道射频收发装置的各模块；晶振模块用于给收发模块130提供参考时钟；在一些示例中，装置还包括与收发模块130的发射输出端相连的功率放大模块，该功率放大模块用于对发射信号进行功率放大处理，功率放大模块可以采用功率放大器予以实现；

本申请提供的多模多通道射频收发装置采用SMD（Surface Mounted Devices）邮票封装形式，易于贴装，此外，装置还可以加屏蔽罩，用于屏蔽外界干扰信号，防止灰尘，增加散热面积。

在其中一个实施例中，收发模块130为北斗三代收发芯片；天线的数量为一个。

具体地，北斗三代收发芯片集成度高，外围器件少，可以通过SPI（SerialPeripheral Interface）控制配置不同的控制字，并通过SPI控制射频处理单元和发射处理单元的增益分配、本振频率、中频滤波器带宽、采样时钟频率等，以满足不同用户的需求，在一些示例中，北斗三代收发芯片可以采用POL501型收发芯片予以实现；本申请的多模多通道射频收发装置采用单天线接收卫星信号，减少了输入接口，同时也缩小了装置体积，降低功耗。

在其中一个实施例中，第二功分器的数量为一个；差分处理模块120的数量为四个。

具体来说，在一个具体示例中，如图2所示，射频口（也就是上述射频接口）接收天线传输的卫星信号，并将该卫星信号送至低噪声放大器进行处理，而后将处理后的信号输出至第一功分器，第一功分器用于将卫星信号分为L波段信号和RD频点信号，本示例中，第一功分器的第一输出端的数量为一个，且第一输出端用于将L波段信号输出至第二功分器，第一功分器的第二输出端用于将RD频点信号输出至对应的差分处理模块120（图2中差分处理模块120包括衰减器、滤波器、第一巴伦和匹配电路）；第二功分器用于将L波段信号分别分为B2b频点信号、B3频点信号和B1/L1频点信号，并分别将其输出至对应的差分处理模块120；本示例中，上述RD频点信号、B2b频点信号、B3频点信号和B1/L1频点信号即为四个频点互不相同的分路卫星信号；

进一步地，RD频点信号依次经过衰减器、滤波器、第一巴伦和匹配电路被处理得到RD频点差分卫星信号，该RD频点差分卫星信号并被匹配电路输出至北斗三代收发芯片的RDSS端，即RD射频输入端；B2b频点信号、B3频点信号和B1/L1频点信号则分别经对应的差分处理模块120处理后得到B2b频点差分卫星信号、B3频点差分卫星信号和B1/L1频点差分卫星信号；

如图3所示，北斗三代收发芯片内集成三接收通道L波段射频芯片和RDSS频点收发通道（接收通道和发射通道），其中，接收通道即指上述射频处理单元，发射通道即指上述发射处理单元，四接收通道与一发射通道均可独立工作；L波段的三个接收通道均可以覆盖1.1GHz~1.7GHz频段的射频信号，即每个接收通道都可以覆盖并处理L波段对应的所有频点信号，RDSS接收频段为2.4GHz，发射频段为1.6GHz；

RD频点差分卫星信号经北斗三代收发芯片的RD射频输入端依次进入低噪声放大器（图3中简称为低噪放）、I/Q路正交混频器、实数滤波器、自动增益控制放大器、模数转换器进行处理，并最终得到RD模拟中频信号和RD数字中频信号，并分别经RD通道模拟中频输出和RD通道数字中频输出，即通过图2中通道RD中频输出；其中，I/Q路正交混频器用到的本振信号通过锁相环_RD经过除以2的处理得到；

B2b频点差分卫星信号、B3频点差分卫星信号和B1/L1频点差分卫星信号则分别经北斗三代收发芯片的射频输入端1、射频输入端2和射频输入端3进入相应的接收通道，需要说明地是，由于L波段的三个接收通道均可以覆盖1.1GHz~1.7GHz频段的射频信号，因此B2b频点差分卫星信号（或B3频点差分卫星信号，或B1/L1频点差分卫星信号）可以通过射频输入端1、射频输入端2和射频输入端3中的任意端口进入相应的接收通道；

本示例中，使B2b频点差分卫星信号经射频输入端1依次进入相应地低噪放、I/Q路正交混频器、复数滤波器、自动增益控制放大器、模数转换器进行处理，并分别得到B2b频点I路模拟中频信号（经通道一I路模拟中频输出）、B2b频点I路数字中频信号（经通道一I路数字中频输出）、B2b频点Q路模拟中频信号（经通道一Q路模拟中频输出）、B2b频点Q路数字中频信号（经通道一Q路数字中频输出），并通过图2中通道一中频输出；其中，I/Q路正交混频器用到的本振信号通过锁相环1经过除以2的处理得到；

使B3频点差分卫星信号经射频输入端2依次进入相应地低噪放、I/Q路正交混频器、复数滤波器、自动增益控制放大器、模数转换器进行处理，并分别得到B3频点I路模拟中频信号（经通道二I路模拟中频输出）、B3频点I路数字中频信号（经通道二I路数字中频输出）、B3频点Q路模拟中频信号（经通道二Q路模拟中频输出）、B3频点Q路数字中频信号（经通道二Q路数字中频输出），并通过图2中通道二中频输出；其中，I/Q路正交混频器用到的本振信号通过锁相环2经过除以2的处理得到；

使B1/L1频点差分卫星信号经射频输入端3依次进入相应地低噪放、I/Q路正交混频器、实数滤波器、自动增益控制放大器、模数转换器进行处理，并分别得到B1/L1频点模拟中频信号（经通道三模拟中频输出）、B1/L1频点数字中频信号（经通道三数字中频输出），并通过图2中通道三中频输出；其中，I/Q路正交混频器用到的本振信号通过锁相环3经过除以2的处理得到；

北斗三代收发芯片还通过发射中频输入端（图2中的发射输入）将接收的基带信号依次经发射放大器、低通滤波器、混频器、自动增益控制放大器、第二巴伦进行处理并得到发射信号，发射信号经发射输出端送至图2中的功率放大器进行信号放大后发送出去，实现卫星通信；其中，混频器用到的本振信号通过锁相环_发射经过除以2的处理得到；

此外，北斗三代收发芯片内部还包括电源管理单元、参考时钟输入端、采样时钟输出端、通信接口；其中参考时钟输入端连接放大器，采样时钟输出端连接20~120MHz锁相环，通信接口分别连接使能端、时钟、数据写入端、数据输出端；北斗三代收发芯片内还可以集成有压控振荡器、小数分频锁相环、无电容低压差线性稳压器（三个器件在图3中未示出）。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多模多通道射频收发装置，其特征在于，包括：

功分模块，所述功分模块的输入端用于连接天线，所述功分模块接收并处理所述天线传输的卫星信号，输出各分路卫星信号；

若干差分处理模块，所述差分处理模块的输入端连接所述功分模块的输出端；所述差分处理模块用于对接收的所述分路卫星信号进行处理，输出差分卫星信号；

收发模块，所述收发模块的各射频输入端分别一一对应连接各所述差分处理模块的输出端；所述收发模块用于接收并处理各所述差分卫星信号，分别输出相应的中频信号；所述收发模块的发射输入端用于连接基带模块，所述收发模块接收并处理所述基带模块传输的基带信号，输出发射信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功分模块包括第一级功分单元和第二级功分单元；所述第一级功分单元被配置有第一输出端和第二输出端；所述第一输出端的数量为多个，所述第一输出端用于输出波段信号；所述第二输出端用于输出RD频点信号；

其中，所述第一级功分单元的输入端用于连接所述天线；各所述第一输出端连接所述第二级功分单元的输入端；所述第二输出端、所述第二级功分单元的各输出端分别一一对应连接各所述差分处理模块的输入端。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述第一级功分单元为第一功分器；

所述第二级功分单元包括若干第二功分器；各所述第二功分器的输入端分别一一对应连接所述第一功分器的所述第一输出端；所述第二功分器的各输出端分别一一连接各所述差分处理模块的输入端，所述第二功分器的各输出端分别用于输出所述波段信号对应的各频点信号。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二功分器的数量为一个；所述差分处理模块的数量为四个。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述差分处理模块包括衰减器、滤波器、第一巴伦和匹配电路；

所述衰减器的输入端连接所述功分模块对应的输出端；所述衰减器的输出端连接所述滤波器的输入端；所述滤波器的输出端连接所述第一巴伦的输入端；所述第一巴伦的一输出端连接所述匹配电路的一输入端；所述第一巴伦的另一输出端连接所述匹配电路的另一输入端；所述匹配电路的一输出端和另一输出端均连接所述收发模块对应的射频输入端。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述收发模块包括若干射频处理单元；

所述射频处理单元包括依次连接的放大电路、第一混频电路、滤波电路、第一中频放大电路和模数转换电路；所述放大电路的射频输入端连接对应的所述差分处理模块的输出端。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述收发模块还包括发射处理单元；

所述发射处理单元包括依次连接的发射放大电路、低通滤波电路、第二混频电路、第二中频放大电路和第二巴伦；所述发射放大电路的发射输入端用于连接所述基带模块。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括射频接口和放大模块；

所述射频接口用于连接所述天线，且所述射频接口与所述放大模块的输入端相连；所述放大模块的输出端连接所述功分模块的输入端。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

过流保护电路，所述过流保护电路连接所述射频接口；

电源管理模块，所述电源管理模块连接在所述射频接口和所述收发模块之间；

晶振模块，所述晶振模块连接所述收发模块。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述收发模块为北斗三代收发芯片；所述天线的数量为一个。

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