CN216904884U - 一种专网通信模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于通信设备领域，特别是一种专网通信模组。本实用新型包括包括：至少一个射频收发组件，所述射频收发组件包括：一路射频发射通道和N路射频接收通道；所述射频发射通道包括：依次连接的发射巴伦、功率放大器、发射滤波器和射频发射天线；所述射频接收通道包括：依次连接的射频接收天线、接收滤波器、低噪放大器和接收巴伦；其中，N为大于零的偶数。本实用新型通过设置多路射频接收通道可以增加搜索到足够接收强度信号的机率，因此可以解决专网通信模组中存在快速衰落现象，导致信号漏接收的问题。

Description

一种专网通信模组

技术领域

本实用新型属于通信设备领域，特别是一种专网通信模组。

背景技术

公网通信为用户提供“通用”服务，而专网通信为用户提供“专属定制”的通信体验。在实际应用中，专网通常服务于政府、军队、公安、能源、消防、轨道交通等部门或领域，大部分情况下被用来进行应急通信、调度指挥,具有性能可靠、接通快、延时短、低成本的特点，令它在行业应用中具备不可替代的优势。CBRS(公民宽带无线电服务的频段作为共享频谱被美国政府和其他商业机构和社团实体共享使用。CBRS频段Band 48，频率范围3550MHz到3700MHz、频谱带宽150MHz，Band 48终端为实现与专网基站间的通信，提供语音、短信、数据等网络服务，需要专用的收发模组。常规通信模组基于基带芯片，加上射频前端器件，再集成在一块PCB上，实现与公网基站通信。由于射频和基带分离的SOC的大尺寸及封装不友好使得不易于进行低成本二次开发以拓展功能。由于公网全球通用频段较多，会增加多频段开发成本、模组面积、PCB设计难度。常规收发模组不支持CBRS频段3550MHz到3700MHz，常规收发模组能使用的带宽远远小于频谱带宽150MHz要求，不满足专网通信特定的功能和安全性要求。

现有技术中的专网通信模组，其仅使用一个天线和接收通道，相同信号的许多版本便会出现在接收天线上，不支持多天线分集接收，很难满足专网对网络通信的大带宽、高速率、安全性、抗干扰需求；在实际使用中，当通信模组处于一些极大衰减信号的环境中，收发信基站(BTS)发射的信号会从许多不同反射路径多次到达通信模组，每个版本的信号都具有不同的相位和幅值；同时当通信模组不是完全固定在某一个空间位置使用时，模组天线上接收的信号不断变化，通信模组会存在快速衰落现象，导致信号漏接收。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术中通信模组会存在快速衰落现象，导致信号漏接收的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种专网通信模组，包括：至少一个射频收发组件，所述射频收发组件包括：一路射频发射通道和N路射频接收通道；

所述射频发射通道包括：依次连接的发射巴伦、功率放大器、发射滤波器和射频发射天线；

所述射频接收通道包括：依次连接的射频接收天线、接收滤波器、低噪放大器和接收巴伦；

其中，N为大于零的偶数。

作为本发明的优选实施方式，所述射频收发组件包括：存储芯片、时钟芯片、射频/基带集成芯片、电源、模组引脚和ESD防护器件；

所述存储芯片和所述时钟芯片分别连接所述射频/基带集成芯片，所述存储芯片、所述时钟芯片、所述射频/基带集成芯片分别连接所述电源，所述ESD防护器件连接所述模组引脚；所述射频/基带集成芯片分别与所述发射巴伦和所述接收巴伦连接。

作为本发明的优选实施方式，所述模组引脚的封装方式为LCC。

作为本发明的优选实施方式，N＝4，所述射频收发组件包括：第一射频接收通道、第二射频接收通道、第三射频接收通道、第四射频接收通道。

所述第一射频接收通道包括依次连接的第一天线、第一接收滤波器、第一低噪放大器和第一接收巴伦，所述第一接收巴伦连接至所述射频/基带集成芯片；

所述第二射频接收通道包括依次连接的第二天线、第二接收滤波器、第二低噪放大器和第二接收巴伦，所述第二接收巴伦连接至所述射频/基带集成芯片；

所述第三射频接收通道包括依次连接的第三天线、第三接收滤波器、第三低噪放大器和第三接收巴伦，所述第三接收巴伦连接至所述射频/基带集成芯片；

所述第四射频接收通道包括依次连接的第四天线、第四接收滤波器、第四低噪放大器和第四接收巴伦，所述第四接收巴伦连接至所述射频/基带集成芯片。

作为本发明的优选实施方式，所述射频收发组件还包括：双工器，所述双工器的第一输入端连接至所述射频发射通道，所述双工器的第二输入端连接至一个所述射频接收通道，所述双工器的输出端连接至天线；所述双工器用于使所述射频发射通道与一个所述射频接收通道共用一根天线。

作为本发明的优选实施方式，所述第一天线(101)为射频发射接收共用天线；

所述双工器第一输入端连接至所述发射滤波器，所述双工器第二输入端连接至所述第一接收滤波器，所述双工器的输出端连接至所述第一天线。

作为本发明的优选实施方式，所述第一天线、第二天线、第三天线与第四天线的接口均为IPEX接口。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、通过设置多路射频接收通道可以增加搜索到足够接收强度信号的机率，因此可以解决专网通信模组中存在快速衰落现象，导致信号漏接收的问题；

2、在本实用新型的优选实施例中，可以支持多输入多输出(MIMO)技术，使信号通过同一频段接收端的四天线接收，从而大大降低误码率、改善通信质量可以满足专网对网络通信的高速率、大带宽需求；

3、在本实用新型的优选实施例中，模组引脚采用LCC封装，适合大规模生产的自动化SMT焊接和维护。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图中标记：100-多通道收发模组，101-第一天线，102-第二天线，103-第三天线，104-第四天线，105-双工器，106-第一发射滤波器，107-第一接收滤波器，108-第二接收滤波器，109-第三接收滤波器，110-第四接收滤波器，111-第一功率放大器，112-第一低噪放大器，113-第二低噪放大器，114-第三低噪放大器，115-第四低噪放大器，116-第一发射巴伦，117-第一接收巴伦，118-第二接收巴伦，119-第三接收巴伦，120-第四接收巴伦，121-射频/基带集成芯片(RF/BB SOC)，122-存储芯片，123-电源，124-时钟芯片(VC-TCXO)，125-模组引脚，126-ESD防护器件。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

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

实施例1

一种专网通信模组，包括至少一路射频发射通道以及至少N路射频接收通道；其中，N为不为零的偶数。

所述射频发射通道可以包括：包括依次连接的发射巴伦、功率放大器、发射滤波器、双工器和射频发射天线；

所述射频接收通道可以包括：依次连接的射频接收天线、接收滤波器、低噪放大器和接收巴伦；

本实用新型设置多路射频接收通道可以使模组接收到不同衰减程度的信号；根据信号论原理，若有其他衰减程度的原发送信号副本提供给模组，则有助于接收信号的正确判决。这种通过提供传送信号多个副本来提高接收信号正确判决率的方法被称为分集。分集技术可以用来补偿衰落信道损耗的，它通常利用无线传播环境中同一信号的独立样本之间不相关的特点，可以抵抗衰落引起的不良影响。

进一步的是，所述模组还包括至少一个双工器，所述双工器用于使所述射频发射通道与射频接收通道共同使用一个天线。使用双工器将射频发射通道与射频接收通道共用同一个天线可以压缩本实用新型的体积，更加节约空间。

进一步的是，本实用新型包括存储芯片、时钟芯片、射频/基带集成芯片、电源、模组引脚、ESD防护器件，所述存储芯片和所述时钟芯片分别连接所述射频/基带集成芯片，所述存储芯片、所述时钟芯片、所述射频/基带集成芯片分别连接所述电源，所述ESD防护器件连接所述模组引脚；

还包括：第一天线、第二天线、第三天线、第四天线，所述第一天线为射频发射通道和第一射频接收通道收发共用天线，所述第二天线、第三天线、第四天线分别为第二射频接收通道、第三射频接收通道、第四射频接收通道的接收天线；所述第一天线、第二天线、第三天线、第四天线的天线接口为IPEX接口。

本实用新型可以包括：存储芯片122、时钟芯片124、射频/基带集成芯片121、电源123、模组引脚125、ESD防护器件126，所述存储芯片122和所述时钟芯片124分别连接所述射频/基带集成芯片121，所述存储芯片122、所述时钟芯片124、所述射频/基带集成芯片121分别连接所述电源123，所述ESD防护器件126连接所述模组引脚125；还可以包括：第一天线101、第二天线102、第三天线103、第四天线104，所述第一天线101为射频发射通道和第一射频接收通道收发共用天线，所述第二天线102、第三天线103、第四天线104分别为第二射频接收通道、第三射频接收通道、第四射频接收通道的接收天线；所述第一天线101、第二天线102、第三天线103、第四天线104的天线接口为IPEX接口。所有天线频段为Band48专用频段，所述所有天线接口为IPEX接口。

进一步的是，所述射频发射通道包括依次连接的第一发射巴伦116、第一功率放大器111、第一发射滤波器106、双工器105和第一天线101，所述第一发射巴伦116连接至所述射频/基带集成芯片121；

第一射频接收通道包括依次连接的第一天线101、第一接收滤波器107、第一低噪放大器112、第一接收巴伦117，所述第一接收巴伦117连接至所述射频/基带集成芯片121；

第二射频接收通道包括依次连接的第二天线102、第二接收滤波器108、第二低噪放大器113、第二接收巴伦118，所述第二接收巴伦118连接至所述射频/基带集成芯片121；

第三射频接收通道包括依次连接的第三天线103、第三接收滤波器109、第三低噪放大器114、第三接收巴伦119，所述第三接收巴伦119连接至所述射频/基带集成芯片121；

第四射频接收通道包括依次连接的第四天线104、第四接收滤波器110、第四低噪放大器115、第四接收巴伦120，所述第四接收巴伦120连接至所述射频/基带集成芯片121。

在通信系统中，设置接收机规范是为了适应小接收输入功率。移动终端(手机、模组)可能处在一些极大衰减信号的环境中，例如车库、多层建筑或拥挤的市区。收发信基站(BTS)发射的信号会从许多不同反射路径多次到达终端(手机)。仅使用一个天线和接收通道，相同信号的许多版本便会出现在接收天线上，每个版本的信号都具有不同的相位和幅值。瞬时相位关系使得信号建设性的或破坏性地增加。同时在移动通信场景中，移动终端(手机、模组)并非完全固定在某一个空间位置，因此移动终端的天线上的累积不断变化。这种现象被称为快速衰落，其会导致信号漏接收。

本实用新型采用四个接收通道由产品性能需求、通信原理、技术可行性决定，多通道接收机采用多发多收(nTnR)、多输入多输出MIMO技术，据分集接收理论，接收通道通常都是偶数；以及现有的PCB板层数都是4、6、8…偶数，没有奇数层PCB板；同时由于专网通信的特殊性，例如多径效应、路径损耗、易受干扰等特性，导致信号经常遭受噪声与干扰，这时一个接受系统的稳定性与优异性就显得很重要，要实现接收通道的良好性能需要在保证每个通道的指标满足要求外，还需要保证各个通道之间有较高的隔离度；为了保证各接收通道之间的隔离程度，每一个接收通道均单独使用一层PCB板。

所述功率放大器111用于射频发射信号放大、本实用新型中的低噪放大器112～115用于射频接收信号放大、本实用新型中的滤波器用于实现Band48频率选择和带外干扰抑制、本实用新型中的巴伦用于对射频/基带集成芯片(RF/BB SOC)121之间单端差分转换和阻抗匹配。

本实用新型的射频/基带集成芯片(RF/BB SOC)121可以将专网基站发出的无线网络信号接收并解调处理，并将基带信号调制处理并经功率放大最后由天线发射出去，实现与专网基站间的通信，实现专用网络通信服务。

本实用新型利用射频/基带集成芯片(RF/BB SOC)并采用射频多通道设计，达到支持载波聚合、支持下行四通道分集接收，满足专网对网络通信的高速率、大带宽需求，同时由于RF/BB SOC的高集成、小尺寸特性使得易于对专用模组进行低成本的二次开发以拓展功能。

进一步的是，所述模组引脚125的封装方式为LCC。适合大规模生产的自动化SMT焊接和维护。

本实用新型可以支持载波聚合(CA)技术，载波是一个特定频率的无线电波，它是现在无线通信使用信息载体，比如现在4G就使用5MHz、15MHz和20MHz等频段的载波。载波聚合简单的说就是将多个不同频率(或者相同)的载波聚合成一个更宽的频谱，同时也可以把一些不连续的频谱碎片聚合到一起，从而达到提高带宽的效果。载波聚合(CarrierAggregation，CA)，是指LTE-A系统使用的频带是由2个或多个LTE载波单元(ComponentCarrier，CC)聚合形成的符合LTE-A相关技术规范的频带宽度，如10、20甚至100MHz。但是，不能把LTE-A系统看成是LTE系统通过多载波进行的简单技术扩展。

LTE-A移动台使用多个载波单元进行数据收发的同时，为了满足系统的后向兼容性，根据LTE-A系统的有关配置，LTE移动台可以在其中的某一个载波单元上收发信息。载波聚合是一项重要的新技术，具备在频段内及跨频段整合无线信道的基本特性，用以提升用户的数据传输速率，并减少延迟。虽然目前的LTE移动终端能够支持多个LTE射频信道，但每次只能通过一个信道进行下载；而LTE载波聚合可以实现同时在两个或多个LTE射频信道上的下载，有助于充分利用芯片组的额定LTE数据速率组。

CA技术可以将2～5个LTE成员载波(Component Carrier，CC)聚合在一起，实现最大100MHz的传输带宽，有效提高了上下行传输速率。终端根据自己的能力大小决定最多可以同时利用几个载波进行上下行传输。

CA功能可以支持连续或非连续载波聚合，每个载波最大可以使用的资源是110个RB。每个用户在每个载波上使用独立的HARQ实体，每个传输块只能映射到特定的一个载波上。每个载波上面的PDCCH信道相互独立，可以重用R8版本的设计，使用每个载波的PDCCH为每个载波的PDSCH和PUSCH信道分配资源。也可以使用CIF域利用一个载波上的PDCCH信道调度多个载波的上下行资源分配。允许终端在多个子频带上同时进行数据收发，大大增强网络性能及数据吞吐率。

本实用新型可以拥有基于SOC设计而实现的安全功能，可让受信任的应用程序直接在内核TrustZone引擎上运行。本实用新型具有ESD防护，可以确保其在恶劣环境下的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种专网通信模组，其特征在于，包括：至少一个射频收发组件，所述射频收发组件包括：一路射频发射通道和N路射频接收通道；

所述射频发射通道包括：依次连接的发射巴伦、功率放大器、发射滤波器和射频发射天线；

所述射频接收通道包括：依次连接的射频接收天线、接收滤波器、低噪放大器和接收巴伦；

其中，N为大于零的偶数。

2.如权利要求1所述的一种专网通信模组，其特征在于，所述射频收发组件包括：存储芯片(122)、时钟芯片(124)、射频/基带集成芯片(121)、电源(123)、模组引脚(125)和ESD防护器件(126)；

所述存储芯片(122)和所述时钟芯片(124)分别连接所述射频/基带集成芯片(121)，所述存储芯片(122)、所述时钟芯片(124)、所述射频/基带集成芯片(121)分别连接所述电源(123)，所述ESD防护器件(126)连接所述模组引脚(125)；所述射频/基带集成芯片(121)分别与所述发射巴伦和所述接收巴伦连接。

3.如权利要求2所述专网通信模组，其特征在于，所述模组引脚(125)的封装方式为LCC。

4.如权利要求1至3任意一项所述的一种专网通信模组，其特征在于，N＝4，所述射频收发组件包括：第一射频接收通道、第二射频接收通道、第三射频接收通道和第四射频接收通道；

所述第一射频接收通道包括依次连接的第一天线(101)、第一接收滤波器(107)、第一低噪放大器(112)和第一接收巴伦(117)，所述第一接收巴伦(117)连接至所述射频/基带集成芯片(121)；

所述第二射频接收通道包括依次连接的第二天线(102)、第二接收滤波器(108)、第二低噪放大器(113)和第二接收巴伦(118)，所述第二接收巴伦(118)连接至所述射频/基带集成芯片(121)；

所述第三射频接收通道包括依次连接的第三天线(103)、第三接收滤波器(109)、第三低噪放大器(114)和第三接收巴伦(119)，所述第三接收巴伦(119)连接至所述射频/基带集成芯片(121)；

所述第四射频接收通道包括依次连接的第四天线(104)、第四接收滤波器(110)、第四低噪放大器(115)和第四接收巴伦(120)，所述第四接收巴伦(120)连接至所述射频/基带集成芯片(121)。

5.如权利要求4所述的一种专网通信模组，其特征在于，所述射频收发组件还包括：双工器(105)，所述双工器的第一输入端连接至所述射频发射通道，所述双工器的第二输入端连接至一个所述射频接收通道，所述双工器的输出端连接至天线；所述双工器用于使所述射频发射通道与一个所述射频接收通道共用一根天线。

6.如权利要求5所述的一种专网通信模组，其特征在于，所述第一天线(101)为射频发射接收共用天线；

所述双工器(105)第一输入端连接至所述发射滤波器，所述双工器(105)第二输入端连接至所述第一接收滤波器(107)，所述双工器(105)的输出端连接至所述第一天线(101)。

7.如权利要求5所述专网通信模组，其特征在于，所述第一天线(101)、第二天线(102)、第三天线(103)与第四天线(104)的接口均为IPEX接口。

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