小型化低功耗北斗rdss模块贴片的制作方法

专利名称:小型化低功耗北斗rdss模块贴片的制作方法
【专利摘要】一种小型化低功耗北斗RDSS模块贴片，包括结构部分和电路部分；电路部分载在PCB板上，且装在结构部分内；电源管理模块为基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器和功率放大器供电；电源管理模块的电源输入端连接外部电源；所述PCB板上分为依次相邻的前、中和后三个区域；功率放大器位于PCB板的前部，低噪声放大器位于PCB板的后部，基带处理模块位于PCB板中部的左边，发射通道模块和接收通道模块一上一下位于PCB板中部的右边；屏蔽罩罩在PCB板上，且电路部分所在区域都在屏蔽罩内；在PCB板的左右两边分别设有邮票孔式引脚。本技术方案结构简单、体积小的优点，可以有效防止外部干扰和内部电磁场向外辐射，保证了信号的真实性。
【专利说明】小型化低功耗北斗RDSS模块贴片

【技术领域】
[0001] 本发明创造型涉及一种小型化低功耗北斗RDSS模块贴片，属于射频通信器件技 术领域。

【背景技术】
[0002] 北斗导航系统RDSS是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通 信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统，可满足当前我国陆、海、空运输导航 定位的需求。
[0003] RDSS收发模块是北斗卫星系统的重要组成部分。用户利用RDSS收发模块可以进 行快速定位、简短数字报文通信和授时，在定位、导航和通信领域有着广泛的应用。收发模 块可以嵌入其它需要定位通信和授时的设备内部，也可与天线一体安装。
[0004] 传统的RDSS模块将LNA(低噪声放大器）低噪放、射频通道、PA(功率放大器）功放 和基带处理四个功能模块内置于金属腔体内，通过连接器与外接电路的接口连接，整个产 品的接口复杂、体积大、功耗高，增加了再次开发的难度，且仅可使用于大型设备的开发和 应用，无法深入推广使用；因而研发接口简单、体积小、功耗低的RDSS模块显得十分必要。


【发明内容】

[0005] 本技术方案的目的在于设计出一种专注于提供一种接口简单、体积小、功耗低的 RDSS嵌入式模块，解决传统北斗RDSS模块体积大、功耗大、二次开发复杂等问题。本技术方 案具体如下：
[0006] -种小型化低功耗北斗RDSS模块贴片，包括结构部分和电路部分；电路部分载在 PCB板上，且装在结构部分内；
[0007] 所述电路部分包括基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器、 功率放大器和电源管理模块；电源管理模块为基带处理模块、接收通道模块、发射通道模 块、低噪声放大器和功率放大器供电；电源管理模块的电源输入端连接外部电源；（电源管 理模块可采用电源管理芯片实现）。
[0008] 接收通道模块的信号输入端连接低噪声放大器的信号输出端，低噪声放大器的 信号输入端极为本模块贴片的信号输入端，接收通道模块的信号输出端连接基带处理模块 的信号输入端；
[0009] 发射通道模块的信号输入端连接基带处理模块的信号输出端，发射通道模块的信 号输出端连接功率放大器的信号输入端，功率放大器的信号输出端即为本本模块贴片的信 号输出端；
[0010] 所述PCB板上分为依次相邻的前、中和后三个区域；功率放大器位于PCB板的前 部，低噪声放大器位于PCB板的后部，基带处理模块位于PCB板中部的左边，发射通道模块 和接收通道模块一上一下位于PCB板中部的右边；
[0011] 所述结构部分包括屏蔽罩，屏蔽罩罩在PCB板上，且电路部分所在区域都在屏蔽 罩内；
[0012] 在PCB板的左右两边分别设有邮票孔式引脚。
[0013] 作为本技术方案的进一步改进：
[0014] 位于PCB板的左边的邮票孔式引脚中，相邻引脚的间距为1. 5mm，且这些引脚为与 基带处理模块连接的引脚；
[0015] 位于PCB板的右边的邮票孔式引脚包括：与低噪声放大器的信号输入端相连的引 脚、与功率放大器的信号输出端相连的引脚、以及用于固定本模块贴片的引脚；PCB板的右 边的邮票孔式引脚自上而下分别为与功率放大器的信号输出端相连的引脚、用于固定本模 块贴片的引脚、与低噪声放大器的信号输入端相连的引脚；
[0016] 与低噪声放大器的信号输入端相连的邮票孔式引脚中，相邻引脚的间距为1. 5mm ; 与功率放大器的信号输出端相连的邮票孔式引脚中，相邻引脚的间距为1.5mm;用于固定 本模块贴片的引脚，相邻引脚的间距为7mm。
[0017] 所述PCB板的与屏蔽罩下沿位置对应处布有多个接地焊盘，各个接地焊盘上都焊 接有屏蔽罩支腿，所述屏蔽罩扣接在屏蔽罩支腿上。
[0018] 所述电源管理模块包括三组，基带处理模块由一组电源管理模块供电，接收通道 模块和低噪声放大器由一组电源管理模块供电，发射通道模块和功率放大器供电由一组电 源管理模块供电。
[0019] 所述低噪声放大器，包括按照信号传输方向依次连接的带通滤波器、低噪声放大 器、声表面波滤波器、低噪声放大器和声表面波滤波器。
[0020] 所述接收通道模块，采用的是博纳雨田公司研发的BN612北斗单收芯片。
[0021] 本技术方案的优点：
[0022] 本技术方案应用在北斗导航领域用于接收和发送射频信号，体积可以减小到 58mmX38mmX 3. 5mm，具有结构简单、体积小的优点。本技术方案的各功能电路嵌入在一个 屏蔽罩贴片内，均可以有效防止外部干扰和内部电磁场向外辐射，保证了信号的真实性。本 技术方案中的电源管理单元，优化电源配置，使得本技术方案的功耗较低。本技术方案预留 10接口，便于用户二次开发。本技术方案生产采用先将器件及屏蔽罩支腿焊接在多层PCB 上，然后再将屏蔽罩扣在屏蔽罩支腿上。主要元器件在扣屏蔽罩前，都是裸露的，方便调试 及维修，利于批量生产。本技术方案采用邮票孔贴片安装，便于整机客户的集成与生产的同 时，大大提高整机设备的可靠性。

【附图说明】

：
[0023] 图1 :本发明创造实施例外观及对外接口的尺寸、定义图；其中1为屏蔽罩；
[0024] 图2 :本发明创造实施例各功能模块分布图；
[0025] 图3 :本发明创造电原理框图；
[0026] 图4 :本发明创造实施例的电原理框图。

【具体实施方式】：
[0027] 下面结合附图与【具体实施方式】对本技术方案进一步说明如下：
[0028] -种小型化低功耗北斗RDSS模块贴片，包括结构部分和电路部分，电路部分载在 PCB板上，装在结构部分内；
[0029] 所述电路部分包括基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器、 功率放大器和电源管理模块；电源管理模块为基带处理模块、接收通道模块、发射通道模 块、低噪声放大器和功率放大器供电；电源管理模块的电源输入端连接外部电源；
[0030] 接收通道模块的信号输入端连接低噪声放大器的信号输出端，低噪声放大器的信 号输入端极为本模块贴片的信号输入端，接收通道模块的信号输出端连接基带处理模块的 信号输入端；
[0031] 发射通道模块的信号输入端连接基带处理模块的信号输出端，发射通道模块的信 号输出端连接功率放大器的信号输入端，功率放大器的信号输出端即为本模块贴片的信 号输出端；
[0032] 所述PCB板上分为依次相邻的前、中和后三个区域；功率放大器位于PCB板的前 部，低噪声放大器位于PCB板的后部，基带处理模块位于PCB板中部的左边，发射通道模块 和接收通道模块一上一下位于PCB板中部的右边；
[0033] 所述结构部分包括屏蔽罩，屏蔽罩罩在PCB板上，且五个电路模块所在区域都在 屏蔽罩内；
[0034] 在PCB板的左右两边分别设有邮票孔式引脚。
[0035] 位于PCB板的左边的邮票孔式引脚中，相邻引脚的间距为1. 5mm ;
[0036] 位于PCB板的右边的邮票孔式引脚包括：与低噪声放大器的信号输入端相连的引 脚、与功率放大器的信号输出端相连的引脚、以及用于固定本模块贴片的引脚；PCB板的右 边的邮票孔式引脚自上而下分别为与低噪声放大器的信号输入端相连的引脚、与功率放大 器的信号输出端相连的引脚、以及用于固定本模块贴片的引脚；
[0037] 与低噪声放大器的信号输入端相连的邮票孔式引脚中，相邻引脚的间距为1. 5mm ; 与功率放大器的信号输出端相连的邮票孔式引脚中，相邻引脚的间距为1.5mm;用于固定 本模块贴片的引脚，相邻引脚的间距为7mm。
[0038] 所述PCB板的与屏蔽罩下沿位置对应处布有多个接地焊盘，各个接地焊盘上都焊 接有屏蔽罩支腿，所述屏蔽罩扣接在屏蔽罩支腿上。
[0039] 所述电源管理模块包括三组，基带处理模块由一组电源管理模块供电，接收通道 模块和低噪声放大器由一组电源管理模块供电，发射通道模块和功率放大器供电由一组电 源管理模块供电。
[0040] 所述低噪声放大器，包括按照信号传输方向依次连接的带通滤波器、低噪声放大 器、声表面波滤波器、低噪声放大器和声表面波滤波器。
[0041] 所述接收通道模块，采用的是博纳雨田公司研发的BN612北斗单收芯片。
[0042] 在使用时候，本模块贴片设有数个邮票孔，通过邮票孔焊盘将本北斗RDSS模块贴 片固定在外部的扩展PCB板上。
[0043] 屏蔽架支腿采用焊接的方式固定在多层PCB主板的接地焊盘上，屏蔽罩待器件与 屏蔽罩架腿贴片完毕后直接扣在屏蔽罩支腿上方。屏蔽架支腿含有多根筋条，与多层PCB 上的接地焊盘进行焊接，组成隔腔，进行射频隔离。
[0044] 如图1所示，本例中，多层PCB板上设有邮票孔，用于小型化低功耗北斗RDSS模块 贴片与外围扩展板之间的焊接。邮票孔焊盘的数量与实际实现的电路相对应，其焊盘间的 间距包括：1. 5mm及7mm两种，焊盘的长度为与实际实现的电路相对应，邮票孔各引脚的定 义如图1所示。
[0045] 如图2所示，屏蔽罩内分RDSS低噪声放大器、接收通道、发射通道、功率放大器、基 带处理五个功能模块单元；各功能模块单元分别置于屏蔽罩支腿与多层PCB板组成的射频 隔腔内，电源管理模块分别置于各功能模块内。
[0046] 所述的RDSS低噪声放大器单元，最多由一个带通滤波器（或高通滤波器，即带通 滤波器的特定形式）、两级低噪放芯片和两级声表面波滤波器SAW组成。此种设计优点在 于，可以保证RDSS低噪声放大器单元的输出有足够的线性度的同时也可对发射端的1. 6G 发射信号进行抑制。
[0047] 所述的接收通道，采用的是博纳雨田公司研发的BN612北斗单收芯片。此芯片采 用两次变频结构。前端由低噪放（LNA)和混频器组成，放大卫星输入信号并下变频到第一 中频信号213MHz。外置中频SAW滤波器作用是滤掉镜像信号和带外干扰信号。第二个混 频I/Q下变频器将第一中频信号变为12. 24MHz中频信号。中频可变增益放大器（VGA)和 低通滤波器（LPF)完成ldB步进增益控制。可变增益放大器（VGA)在I/Q链路间有增益精 调的功能。通过内置的自动增益控制（AGC)环路，输出信号电平可以保持在差分峰-峰值 IV。接收通道既可以提供模拟中频信号，又可以提供2位量化信号。同时BN612还可以为 基带芯片提供一 50M的时钟信号。同其他方案相比，减少了器件、节约了成本的同时，此时 钟可控，减少了调试难度及增加了对基带处理部分的控制方式。
[0048] 所述的发射通道由锁相环电路、调制器及SAW滤波器组成。此方案利用成熟的锁 相环电路来产生发射载波的本振，调制器将基带的bpsk信号调制到发射的载波上，滤波器 用来滤除调制器中产生的各次谐波和杂波。
[0049] 所述的功率放大器单元，是以博纳雨田产BN161P功放芯片为核心。此芯片在5V 供电下可输出37dBm的功率，输入功率范围为6?10dBm。当调制器后的输出功率无法满足 该芯片的输入要求时，可在调制器的后端加N级驱动来满足BN161的输入要求。BN161P通 过北斗RDSS基带专用芯片提供的使能，实现发射控制。
[0050] 所述的基带处理部分，采用北斗RDSS专用基带芯片，实现对中频数字信号的解调 处理，并与用户级进行通信；将用户需发送的信息调制成BPSK信号，同时北斗RDSS专用基 带芯片还为功率放大单元提供使能信号。此外，此方案将北斗RDSS专用基带芯片的串口及 I/O口通过邮票孔焊盘引出，用户可以根据使用需要，直接对I/O口进行配置，达到其想要 的功能。这样就简化了开发流程。
[0051] 所述的电源处理部分，由接收电源、发射电源极基带电源三部分组成。对外接口中 包含接收电源极发射电源两个电源接口，便于用户进行设计。这样做的优点是可以针对各 部分的供电要求来设计电源，同时也可以避免电源间的相互干扰，影响北斗RDSS模块贴片 的正常工作。
[0052] 采用此方案小型化低功耗北斗RDSS模块贴片技术指标主要是：
[0053] (1)输入电源
[0054] 电源接口包含：VCCRX和VCCTX，其中VCCRX用于模块的接收，VCCTX用于模块的发 射。
[0055] 接收状态（VCCRX) : ?工作电压：+3.5V?+5. 2V
[0056] ?典型电压：+3.7V
[0057] ?工作电流：140mA
[0058] 发射状态（VCCTX): ?工作电压：+4.9V?+5. 2V
[0059] ?典型电压：+5V
[0060] ?工作电流：兰3. 0A
[0061] (2)功耗：
[0062]不发射时：S0.52W
[0063]发射时 K15W
[0064] (3)性能指标：

【权利要求】
1. 一种小型化低功耗北斗RDSS模块贴片，包括结构部分和电路部分；电路部分载在 PCB板上，且装在结构部分内，其特征是 所述电路部分包括基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低噪声放大器、功率 放大器和电源管理模块；电源管理模块为基带处理模块、接收通道模块、发射通道模块、低 噪声放大器和功率放大器供电；电源管理模块的电源输入端连接外部电源； 接收通道模块的信号输入端连接低噪声放大器的信号输出端，低噪声放大器的信号输 入端极为本模块贴片的信号输入端，接收通道模块的信号输出端连接基带处理模块的信号 输入端； 发射通道模块的信号输入端连接基带处理模块的信号输出端，发射通道模块的信号输 出端连接功率放大器的信号输入端，功率放大器的信号输出端即为本模块贴片的信号输出 端； 所述PCB板上分为依次相邻的前、中和后三个区域；功率放大器位于PCB板的前部，低 噪声放大器位于PCB板的后部，基带处理模块位于PCB板中部的左边，发射通道模块和接收 通道模块一上一下位于PCB板中部的右边； 所述结构部分包括屏蔽罩，屏蔽罩罩在PCB板上，且电路部分所在区域都在屏蔽罩内； 在PCB板的左右两边分别设有邮票孔式引脚。2. 根据权利要求1所述的小型化低功耗北斗RDSS模块贴片，其特征是位于PCB板的 左边的邮票孔式引脚中，相邻引脚的间距为I. 5mm，且这些引脚为与基带处理模块连接的引 脚； 位于PCB板的右边的邮票孔式引脚包括：与低噪声放大器的信号输入端相连的引脚、 与功率放大器的信号输出端相连的引脚、以及用于固定本模块贴片的引脚；PCB板的右边 的邮票孔式引脚自上而下分别为与功率放大器的信号输出端相连的引脚、用于固定本模块 贴片的引脚、与低噪声放大器的信号输入端相连的引脚； 与低噪声放大器的信号输入端相连的邮票孔式引脚中，相邻引脚的间距为1.5_;与 功率放大器的信号输出端相连的邮票孔式引脚中，相邻引脚的间距为I. 5_ ;用于固定本 模块贴片的引脚，相邻引脚的间距为7mm。3. 根据权利要求1所述的小型化低功耗北斗RDSS模块贴片，其特征是所述PCB板的与 屏蔽罩下沿位置对应处布有多个接地焊盘，各个接地焊盘上都焊接有屏蔽罩支腿，所述屏 蔽罩扣接在屏蔽罩支腿上。4. 根据权利要求1所述的小型化低功耗北斗RDSS模块贴片，其特征是所述电源管理模 块包括三组，基带处理模块由一组电源管理模块供电，接收通道模块和低噪声放大器由一 组电源管理模块供电，发射通道模块和功率放大器供电由一组电源管理模块供电。5. 根据权利要求1所述的小型化低功耗北斗RDSS模块贴片，其特征是所述低噪声放大 器，包括按照信号传输方向依次连接的带通滤波器、低噪声放大器、声表面波滤波器、低噪 声放大器和声表面波滤波器。6. 根据权利要求1所述的小型化低功耗北斗RDSS模块贴片，其特征是所述接收通道模 块，采用的是博纳雨田公司研发的BN612北斗单收芯片。
【文档编号】H04B1-40GK204272106SQ201420689041
【发明者】张文 [申请人]江苏博纳雨田通信电子有限公司