CN2911987Y

CN2911987Y - 一种高可靠性gps有源天线模块

Info

Publication number: CN2911987Y
Application number: CN 200620024687
Authority: CN
Inventors: 张雷; 崔建宝
Original assignee: Individual
Current assignee: SHIJIAZHUANG CENTURY SENO COMMUNICATION CO Ltd
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2016-06-13

Abstract

一种高可靠性GPS有源天线模块，属通信技术领域，用于解决GPS有源天线模块的抗干扰和高可靠性问题。其技术方案是：它由陶瓷介质天线、低噪声放大器单元电路、电连接器依次连接组成，陶瓷介质天线位于印制电路板的一面，与低噪声放大器单元电路的输入端相连接，低噪声放大器单元电路位于印制电路板的另一面；低噪声放大器单元电路的前置带通滤波电路和低噪声场效应放大电路置于一个金属屏蔽腔内，其它电路置于另一个金属屏蔽腔内。本实用新型将陶瓷介质天线和低噪声放大器单元电路分别置于低噪声放大器单元印制电路板的两面，且各个电路分别置于不同的金属屏蔽腔内，因此具有优良的抗干扰性能。

Description

一种高可靠性GPS有源天线模块

技术领域

本实用新型涉及一种GPS有源天线模块，属通信技术领域。

背景技术

在现代移动通信系统中尤其是CDMA移动通信系统中，同步分为传输同步和无线同步，作为传输同步一般采用主从同步的方式，而作为无线同步在CDMA系统中采用了GPS同步，也就是要求整个蜂窝系统的无线接口都同步于同一个标准时刻，这个标准时刻就是通过GPS系统来提供，所以GPS接收天线的可靠性和稳定性关系到整个通信系统能否正常运行。

随着移动通信系统的迅猛发展，空中电磁环境越来越复杂，特别是近年来第二代、第三代移动通讯系统、小灵通系统以及其他通讯系统等多张网络的大量建设，相对于GPS接收天线来说这些邻近频率的干扰源越来越密集，越来越复杂。非恶意的干扰(射频能量的干扰)使常规有源天线的放大器饱和，出现严重的交调、堵塞，严重影响GPS天线的接收性能，甚至使GPS接收天线失效。另外由于GPS接收天线都要架设在室外通信铁塔上，GPS接收天线极易受到雷击浪涌能量的冲击，而且GPS接收天线小型化的结构和同轴供电特殊技术的应用，常规防雷技术无法在这一模块中进行应用，使得这一产品在实际应用中经常受到雷击浪涌能量的冲击，造成GPS接收天线产品损坏，移动通信基站系统不能正常运行。

同时，由于通信基站系统特定的电连接器安装结构形式，要求电连接器具有可靠连接性能和良好的防水性能，由于室外自然环境多样性和恶劣性，环境温度变化和密封不良造成的连接器接触不良和天线进水等问题，也严重影响产品的稳定性。

目前，在通信系统中应用的GPS有源天线许多没有采取抗干扰方案，仅简单的将GPS介质天线和普通低噪声放大器整合而成GPS有源天线模块，这种模块在只有2G网络时代的单纯环境中可以正常应用，但是在今天复杂的电磁环境中，这种简单组合就存在被干扰的现象。另外，雷击浪涌冲击和电连接器的不可靠也经常造成GPS有源天线的失效。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种具有抗干扰功能和可靠的电连接方式，并且具有防浪涌冲击功能的高可靠性GPS有源天线模块。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种高可靠性GPS有源天线模块，它由陶瓷介质天线、低噪声放大器单元电路、电连接器依次连接组成，陶瓷介质天线位于低噪声放大器单元印制电路板的一面，与低噪声放大器单元电路的输入端相连接，低噪声放大器单元电路位于低噪声放大器单元印制电路板的另一面；

所述低噪声放大器单元电路由前置带通滤波电路、低噪声场效应放大电路、窄带带通滤波电路、单片放大电路、供电稳压电路和防雷击浪涌冲击电路组成，前置带通滤波电路和低噪声场效应放大电路置于一个金属屏蔽腔内，窄带带通滤波电路、单片放大电路、供电稳压电路和防雷击浪涌冲击电路置于另一个金属屏蔽腔内。

上述高可靠性GPS有源天线模块，所述电连接器由N型法兰连接器、连接器印制板电路、同轴电缆、屏蔽罩、固定螺钉组成，N型法兰连接器一端为N型结构的射频连接器形式，一端为针型法兰结构的射频连接形式，N型法兰连接器内芯具有密封层，法兰处设有防水胶圈，连接器印制板电路连接在N型法兰连接器的法兰端，外侧有屏蔽罩，由固定螺钉将屏蔽罩和连接器印制板电路与N型法兰连接器的法兰端连接固定，同轴电缆一端与连接器印制板电路相连接，另一端与低噪声放大器单元电路相连接。

上述高可靠性GPS有源天线模块，所述防雷击浪涌冲击电路包括射频输出端口X、供电稳压电路8、单片放大电路7和组合放电电路，组合放电电路由瞬态电压抑制二极管D1、延迟电阻R、电容C2、电感L组成，其中，电感L一端连接于射频输出端口，另一端经电阻R与供电稳压电路8连接，去耦电容C2接于电感L和地之间；瞬态电压抑制二极管D1和电阻R组成一个浪涌吸收电路，二极管D1的另一端接地，在延迟电阻R和供电稳压电路8之间还设有一个瞬态电压抑制二极管D2，瞬态电压抑制二极管D2一端连接延迟电阻R，另一端接地。

采用这种结构的GPS有源天线模块，陶瓷介质天线和低噪声放大器单元电路分别置于低噪声放大器单元印制电路板的两面，并且低噪声放大器单元电路中的各个电路分别置于不同的金属屏蔽腔内，因此具有优良的抗干扰性能。采用所设计的电连接器和防雷击浪涌冲击电路可以实现可靠的电连接方式和具有防浪涌冲击功能。本实用新型电路设计方案合理，产品具有很高的可靠性和稳定性。

附图说明：

图1是本实用新型的总体结构示意框图；

图2是低噪声放大器单元电路的结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是电连接器的剖视图；

图5是电连接器立体结构示意图；

图6是防雷击浪涌冲击电路图。

图中各标记的含义为：1 陶瓷介质天线、2 低噪声放大器单元电路、3 电连接器、4 前置带通滤波电路、5 低噪声场效应放大电路、6 窄带带通滤波电路、7 单片放大电路、8 供电稳压电路、9 防雷击浪涌冲击电路、10 金属屏蔽腔、11 低噪声放大器单元印制电路板、12 旋紧螺母、13 弹簧垫片、14 N型法当连接器、15 连接器印制板电路、16 防水胶圈、17 导体芯、18 绝缘介质、19 屏蔽罩、20 同轴电缆、21 平垫、22 弹垫、23 螺钉。

具体实施方式

如图1所示，陶瓷介质天线1连接至低噪声放大器单元电路2的输入端，低噪声放大器单元电路2的输出端与电连接器3的同轴电缆20相连接，电连接器3的N型端与基站系统上的电缆连接在一起，这样形成一个接收链路。陶瓷介质天线1位于低噪声放大器单元印制电路板11的一面，低噪声放大单元电路2位于低噪声放大器单元印制电路板11的另一面，电连接器3的同轴电缆20连接在低噪声放大器单元电路2的印制板一面。陶瓷介质天线1用于接收GPS卫星载波信号，传输给低噪声放大器单元电路2进行低噪声放大。

如图1～3中所示，低噪声放大器单元电路的前置带通滤波电路4、低噪声场效应放大电路5、窄带带通滤波电路6、单片放大电路7、防雷击浪涌冲击电路9依次相连接，构成一具有抗干扰能力的放大通路，同时供电稳压电路8通过防雷击浪涌冲击电路9的保护，将稳定的供电电压输送给低噪声场效应放大电路5和单片放大电路7。低噪声放大器单元输入端口、前置带通滤波电路4、低噪声场效应放大电路5放置在一个金属屏蔽腔10内；窄带带通滤波电路6、单片放大电路7、供电稳压电路8、防雷击浪涌冲击电路9、低噪声放大器单元输出端口放置在另一金属屏蔽腔10内，分级屏蔽，消除了级间的彼此干扰。前置带通滤波电路4分级屏蔽的应用和提高了抗干扰性和可靠性。防雷击浪涌冲击电路9的没置有效地保护了其后续电路的安全性，提高了整个产品的可靠性。供电稳压电路8的应用，保证了电性能指标的稳定。

图4、5所示的是电连接器结构和连接方式。旋紧螺母12、弹簧垫片13、N型法兰连接器14、防水胶圈16依次连接，同轴电缆20的一端连接在连接器印制板电路15上；连接器印制板电路15连接在N型法兰连接器14的针型端，屏蔽罩19、连接器印制板电路15同时通过平垫21、弹垫22、螺钉23固定在N型法兰连接器14的法兰上，连接器印制板电路15位于两者中间。N型法兰连接器14具有防水性能，内芯密封和防水胶圈提供防水措施。N型法兰连接器14、连接器印制板电路15、同轴电缆20三者的依次连接方式，保证了射频传输的连续性和连通的可靠性。屏蔽罩19起到防护和屏蔽的作用，如上所述结构和连接方式构成了一种指标良好、性能可靠的电连接器。

图6所示，防雷击浪涌冲击电路9由组合放电电路构成，所述组合放电电路包括瞬态电压抑制二极管D1、D2、隔直电容C1、去耦电容C2、滤波电感L、迟延电阻R，它们与单片放大电路7(图中仅画出单片放大电路7作代表，实际上，供电稳压电路8除给单片放大电路7供电外，还要给其它电路提供稳压电压。)、供电稳压电路8、射频输出端口X(同时也是直流供电的输入端)相连接。在该组合放电电路中，隔直电容C1可以使射频信号通过而阻止直流电流直接注入单片放大电路7，滤波电感L对射频信号表现为高阻，为直流供电提供通路，同时和去耦电容C2一起消除供电稳压电路8对射频信号输出的干扰，瞬态电压抑制二极管D1、D2、迟延电阻R组成“π”型组合放电网络。

组合放电电路的工作过程是：在没有浪涌冲击脉冲的情况下瞬态电压抑制二极管D1、D2不导通，直流电流通过迟延电阻R为供电稳压电路8供电。在有浪涌冲击脉冲的情况下，如果浪涌能量叠加在了直流供电电压上，到达端口时，峰值超过了瞬态电压抑制二极管的击穿电压，瞬态电压抑制二极管D1快速启动，在极短的时间内(纳秒级)对地导通吸收浪涌能量，使瞬态电压能够限制在后续电路允许的范围。此时，迟延电阻R延长脉冲沿的传输时间，缓解高能量脉冲对后续电路的直接冲击，为瞬态电压抑制二极管D1提供足够的抑制时间，瞬态电压抑制二极管D2进一步吸收浪涌脉冲的能量，抑制浪涌脉冲的峰值电压，提高稳定性。对应具有不同承受能力的供电稳压电路，可对瞬态电压抑制二极管D2进行取舍。上述方案中电容、电阻、电感和瞬态电压抑制二极管参数由电路中具体技术要求决定。

Claims

1.一种高可靠性GPS有源天线模块，其特征在于：它由陶瓷介质天线[1]、低噪声放大器单元电路[2]、电连接器[3]依次连接组成，陶瓷介质天线[1]位于低噪声放大器单元印制电路板[11]的一面，与低噪声放大器单元电路[2]的输入端相连接，低噪声放大器单元电路[2]位于低噪声放大器单元印制电路板[11]的另一面；

所述低噪声放大器单元电路[2]由前置带通滤波电路[4]、低噪声场效应放大电路[5]、窄带带通滤波电路[6]、单片放大电路[7]、供电稳压电路[8]和防雷击浪涌冲击电路[9]组成，前置带通滤波电路[4]和低噪声场效应放大电路[5]置于一个金属屏蔽腔[10]内，窄带带通滤波电路[6]、单片放大电路[7]、供电稳压电路[8]和防雷击浪涌冲击电路[9]置于另一个金属屏蔽腔[10]内。

2.根据权利要求1所述的高可靠性GPS有源天线模块，其特征在于：所述电连接器[3]由N型法兰连接器[14]、连接器印制板电路[15]、同轴电缆[20]、屏蔽罩[19]、固定螺钉组成，N型法兰连接器[14]一端为N型结构的射频连接器形式，另一端为针型法兰结构的射频连接形式，N型法兰连接器[14]内芯具有密封性能，法兰处有防水胶圈，连接器印制板电路[15]连接在N型法兰连接器[14]的法兰端，外侧有屏蔽罩[19]，由固定螺钉将屏蔽罩[19]和连接器印制板电路[15]与N型法兰连接器[14]的法兰端连接固定，同轴电缆[20]的一端与连接器印制板电路[15]相连接，另一端与低噪声放大器单元电路[2]相连接。

3.根据权利要求2所述的高可靠性GPS有源天线模块，其特征在于：所述防雷击浪涌冲击电路[9]包括射频输出端口X、供电稳压电路8和组合放电电路，组合放电电路由瞬态电压抑制二极管D1、延迟电阻R、电容C2、电感L组成，其中，电感L一端连接于射频输出端口，另一端经电阻R与供电稳压电路8连接，去耦电容C2接于电感L和地之间；瞬态电压抑制二极管D1和电阻R组成一个浪涌吸收电路，二极管D1的另一端接地，在延迟电阻R和供电稳压电路8之间还有一个瞬态电压抑制二极管D2，瞬态电压抑制二极管D2一端连接延迟电阻R，另一端接地。