RU202018U1

RU202018U1 - Приемопередатчик для радиорелейной линии связи

Info

Publication number: RU202018U1
Application number: RU2020128429U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Петров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «ДОК»
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2021-01-27

Abstract

Настоящая полезная модель относится к радиорелейным линиям связи, а именно к приемопередатчику для радиорелейной линии связи. Технический результат – повышение энергоэффективности приемопередатчика для радиорелейной линии связи.В качестве полезной модели заявлен приемопередатчик для радиорелейной линии связи, включающий последовательно электрически связанные передающий тракт, блоки которого способны корректировать и преобразовывать IQ-сигнал в миллиметровый диапазон, частотный диплексер, приемный тракт, блоки которого способны конвертировать и усиливать IQ-сигнал из миллиметрового диапазона, при этом передающий и приемный тракты связаны с синтезаторами частот с ФАПЧ сигналов гетеродинов, упомянутые синтезаторы частот связаны с синтезатором частоты с ФАПЧ связанного с ним опорного кварцевого генератора. В отличие от прототипа, приемопередатчик реализован на микросхемах с волноводными входами и выходами. 5 з.п. ф-лы, 1 фиг.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая полезная модель относится к радиорелейным линиям связи, а именно к приемопередатчику для радиорелейной линии связи, и может быть использована в конструкциях радиорелейных модулей, работающих в миллиметровом радиодиапазоне с повышенными требованиями к уровню шума и выходной мощности.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Известен приемопередатчик для радиорелейной линии связи, реализованный на MMICs-микросхемах Filtronic (режим доступа: https://filtronic.com/product/mmwave-tranceiver-modules/, дата обращения: август 2020г.). Использованные микросхемы требуют установки на специальный клей и подсоединения контактов с помощью ультразвуковой сварки. Для сборки известных устройство производитель организовал автоматизированное производство на базе автоматов по ультразвуковой сварке. При всех преимуществах и характеристиках этих приемопередатчиков, стоимость производства таких устройств оказывается крайне высокой.

Известен приемопередатчик для радиорелейной линии связи, реализованный на микросхемах Infineon и собранный методом поверхностного монтажа (режим доступа: http:// http://radiogigabit.com/rf_modules, дата обращения: август 2020г.) – прототип. Модуль может быть собран на автоматизированной линии поверхностного монтажа. Однако упомянутые микросхемы не имеют волноводного выхода. При этом в известном модуле используется микрополосковая технология установки MMICs микросхем с переходами полосок–волновод. Каждый такой переход вносит дополнительные потери, как и сами микрополосковые линии. На этих частотах потери могут оказаться существенными в том числе и для коротких микрополосковых линий. Это приводит к тому, что выходная мощность известного модуля составляет 13 дБм, а коэффициент шума – 9 дБ, что отрицательно сказывается на энергоэффективности устройства.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Техническая задача, положенная в основу настоящей полезной модели, заключается в создании компактного и экономически эффективного приемопередатчика для радиорелейной линии связи.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в повышении энергоэффективности приемопередатчика для радиорелейной линии связи.

В качестве полезной модели заявлен приемопередатчик для радиорелейной линии связи, включающий последовательно электрически связанные передающий тракт, блоки которого способны корректировать и преобразовывать IQ-сигнал в миллиметровый диапазон, частотный диплексер, приемный тракт, блоки которого способны конвертировать и усиливать IQ-сигнал из миллиметрового диапазона, при этом передающий и приемный тракты связаны с синтезаторами частот с ФАПЧ сигналов гетеродинов, упомянутые синтезаторы частот связаны с синтезатором частоты с ФАПЧ связанного с ним опорного кварцевого генератора. В отличие от прототипа, приемопередатчик реализован на микросхемах с волноводными входами и выходами.

Дополнительные преимущества и существенные признаки настоящей полезной модели могут быть представлены в следующих частных вариантах осуществления.

В частности, микросхемы, на которых реализован приемопередатчик способны обеспечивать поверхностный монтаж блоков приемопередатчика.

В частности, приемопередатчик включает блок управления, способный обеспечивать перестройку частоты в передающем и приемном трактах.

В частности, приемопередатчик включает блок фильтрации питания, способный обеспечивать блоки приемопередатчика отфильтрованным электропитанием.

В частности, приемопередатчик снабжен по меньшей мере одним интерфейсом данных.

В частности, приемопередатчик снабжен по меньшей мере одним интерфейсом управления.

Применение в конструкции приемопередатчика микросхем с волноводными входами и выходами позволяет существенно снизить потери в выходной мощности и снизить уровень шума, что положительно сказывается на энергоэффективности. При этом те же самые микросхемы за счет их геометрии обеспечивают возможность поверхностного монтажа, что упрощает сборку устройства и удешевляет его производство. Помимо этого, реализация в приемопередатчике функций перестройки частоты, фильтрации электропитания, интерфейсов данных и управления делает его более привлекательным для использования в области радиорелейных линий связи, обеспечивает совместимость с радиорелейными модемами.

Под термином «IQ-сигнал» понимается цифровой или аналоговый сигнал, представленный в форме синфазной I (англ. In-Phase), и квадратурной Q (англ. Quadrature) составляющих сигнала.

Под термином «ФАПЧ» понимается фазная автоподстройка частоты.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Описание варианта осуществления полезной модели может быть использовано в качестве примера для лучшего понимания ее сущности и изложено с ссылками на одну фигуру, которая иллюстрирует блок-схемы приемопередатчика. При этом приведенные ниже подробности призваны не ограничить сущность полезной модели, а сделать ее более ясной.

В соответствии с ФИГ., в приемопередатчик включен передающий тракт, реализованный на микросхеме передатчика, на которую напаяны корректор 1 IQ-сигналов, конвертер 2 IQ-сигналов в миллиметровый диапазон. Приемный тракт связан с диплексером 3. Диплексер связан с приемным трактом, реализованным на микросхеме приемника, на которую напаяны конвертер 4 IQ-сигналов из миллиметрового диапазона, усилитель 5 IQ-сигналов. Диплексер 3 соединяет передающий и приемный тракты между собой.

Один из входов усилителя 2 связан с выходом синтезатора частот 6 с ФАПЧ сигналов гетеродина передающего тракта. Один из входов конвертера 4 связан выходом синтезатора частот 7 с ФАПЧ сигналов гетеродина приемного тракта. Входы синтезаторов частот 6 и 7 связаны с выходами синтезатора 8 частоты связанного с ним опорного кварцевого генератора 9.

Синтезаторы частот 6 и 7 способны перестраивать рабочую частоту по команде блока управления 10. Блок фильтрации питания 11 обеспечивает блоки приемопередатчика отфильтрованным электропитанием.

В качестве микросхем, на которых в совокупности реализован приемопередатчик, предпочтительно используют микросхемы Analog Devices поверхностного монтажа с волноводными входами и выходами без необходимости применения волноводно-полосковых переходов. Применение упомянутых микросхем позволяет реализовать приемник и передатчик миллиметрового диапазона радиоволн на плате с выходом на волновод. Поверхностный монтаж означает, что при сборке устройства не требуется применять операции ультразвуковой разварки золотой проволокой кристаллов СВЧ-микросхем на микрополосковые линии. Это позволяет отказаться от применения полосково-волноводных переходов, в которых образуются потери при преобразовании электромагнитных волн.

Приемопередатчик работает следующим образом.

На цифровой вход устройства поступают синфазная и квадратурная составляющие информационного радиосигнала. В корректоре 1 происходит выравнивание параметров составляющих сигнала так, чтобы компенсировать неидентичность их трактов. Сигнал поступает на передающий тракт, в котором происходит перенос информационного сигнала в радиочастотный диапазон E-band на конвертере 2. Диплексер 3 соединяет передающий и приемный тракты с антенным входом/выходом, одновременно гальванически развязывая их между собой. В приемном тракте происходит преобразование сигнала радиочастотного диапазона E-band в синфазную и квадратурную составляющие информационного сигнала на конвертере 4. В усилителе 5 происходит увеличение уровня составляющих сигнала для их последующей передачи на модем.

Применение независимой подстройки каждого из I/I`/Q/Q` каналов позволяет формировать выходной спектр высокого качества без просачивания гетеродина на выход передатчика. Цифровая регулировка выходной мощности передатчика и коэффициента усиления приемника позволяет использовать радиорелейный мост как на предельно дальних дистанциях, так и на коротких.

Регулировка частоты работы приемопередатчика позволяет работать во всей выделенной полосе частот от 71 ГГц до 76 ГГц и от 81 ГГц до 86 ГГц. Высокая степень интеграции позволяет поместить его в корпус небольшими габаритами, как законченное устройство, снабженного интерфейсами данных IQ, питания и управления SPI, собранные в один разъем. Полоса частот передаваемого сигнала регулируется от 64,5 МГц до 2 ГГц. Низкий фазовый шум гетеродина позволяет использовать следующие типы модуляций: BPSK, QPSK, 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM. Выходная мощность составляет не менее 22 дБм. Коэффициент шума приемника не более 5 дБ. При использовании совместно с Base-Band модемом 10GbE заявленный приемопередатчик позволяет обеспечить радиорелейный канал связи «точка–точка» со скоростью передачи информации до 10 гигабит в секунду.

Claims

1. Приемопередатчик для радиорелейной линии связи, включающий последовательно электрически связанные передающий тракт, блоки которого способны корректировать и преобразовывать IQ-сигнал в миллиметровый диапазон, частотный диплексер, приемный тракт, блоки которого способны конвертировать и усиливать IQ-сигнал из миллиметрового диапазона, при этом передающий и приемный тракты связаны с синтезаторами частот с ФАПЧ сигналов гетеродинов, упомянутые синтезаторы частот связаны с синтезатором частоты с ФАПЧ связанного с ним опорного кварцевого генератора, отличающийся тем, что приемопередатчик реализован на микросхемах с волноводными входами и выходами.

2. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что приемопередатчик реализован на микросхемах, способных обеспечивать поверхностный монтаж блоков приемопередатчика.

3. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что включает блок управления, способный обеспечивать перестройку частоты в передающем и приемном трактах.

4. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что включает блок фильтрации питания, способный обеспечивать блоки приемопередатчика отфильтрованным электропитанием.

5. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что снабжен по меньшей мере одним интерфейсом данных.

6. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что снабжен по меньшей мере одним интерфейсом управления.