一种小型化ODU发射通道模块的制作方法

文档序号:17413267发布日期:2019-04-16 22:52阅读:196来源:国知局
一种小型化ODU发射通道模块的制作方法

本实用新型属于通信技术领域,特别是涉及一种小型化ODU发射通道模块。



背景技术:

在卫星通信设备中,ODU(Out-door Unit)是指室外单元,主要包括频率变换和功率放大,具体又可以分为发射通道和接收通道,发射通道通常是指BUC(Block Up-Converter),即上变频射频功率放大器,接收通道主要是指LNB(Low Noise Block down-converter),即低噪声放大、变频器。

现有技术中,对于发射通道模块而言,不仅体积大、重量重,并且对外接口多,工作性能不可靠,实现的通道频率变换也比较单一,比如发射通道的本振频率是固定不可调的,因此难以满足小型化多用途的应用需求。



技术实现要素:

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种小型化ODU发射通道模块,解决现有技术中发射通道模块体积大、内部结构不合理、工作性能不稳定可靠等问题。

为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是提供一种小型化ODU发射通道模块,包括盒体以及盖合所述盒体的盒盖,所述盒体内部包括彼此隔离的上部腔体和下部腔体,所述盒盖对应包括盖合所述上部腔体的上盒盖和盖合所述下部腔体的下盒盖;在所述上部腔体中设置有容纳中频电路的中频腔,容纳射频电路的射频腔,以及容纳电源电路的电源腔,在所述下部腔体中设置有本振电路,所述本振电路通过绝缘子和带孔微带线连接到所述射频腔中,输出的本振信号与所述中频电路输出的中频信号混频而得到射频信号,所述射频信号再通过射频电路的放大和滤波后,输入到设置在所述上部腔体中的射频腔体滤波器。

在本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例中,所述中频腔设置于所述上部腔体的左部,所述电源腔位于所述中频腔的右侧,并与所述中频腔供电连接,所述射频腔为反L型结构,位于所述中频腔的下侧和所述电源腔的右侧,所述腔体滤波器设置于所述上部腔体的上部,且在所述中频腔、电源腔和射频腔的上侧。

在本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例中,在与所述中频腔相邻的左侧的所述盒体的外壁设置有电源端口、参考源输入端口、中频信号输入端口,以及在与所述腔体滤波器相邻的上侧的所述盒体的外壁设置有射频信号输出端口;所述电源端口电连接到所述电源腔中的所述电源电路,所述参考源输入端口电连接到所述本振电路,所述中频信号输入端口电连接到所述中频腔的所述中频电路,所述射频信号输出端口与所述腔体滤波器连通。

在本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例中,所述射频电路分为横向支路和竖向支路,所述横向支路包括依次级联的混频器,第一级射频滤波器,第一级射频增益放大器,所述竖向支路包括依次级联的第二级射频滤波器,第二级射频增益放大器和射频功率放大器,所述第一级射频增益放大器与第二级射频滤波器之间通过转弯微带线电连接。

在本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例中,所述本振电路包括依次串接的频率合成器、倍频器、本振放大器和本振滤波器,所述频率合成器与所述参考源输入端口电连接,外部参考源通过所述参考源输入端口向所述频率合成器输入参考频率信号,所述频率合成器的数控接口对应电连接单片机,所述单片机通过所述数控接口向所述频率合成器输入频率控制参数,所述倍频器对所述频率合成器输出的信号进行二倍频产生所需频率的本振信号,然后由本振放大器对本振信号进行功率放大,再由所述本振滤波器对所述本振信号进行抑制滤波。

在本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例中,所述射频腔中包括连接所述倍频器的输出端的所述带孔微带线,其中带孔端经由所述绝缘子与位于所述下部腔体的所述倍频器的输出端电连接,另一端电连接所述本振放大器的输入端,所述本振放大器的输出端电连接所述本振滤波器,所述本振滤波器的输出端与所述混频器电连接。

在本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例中,所述中频电路包括依次级联的温补衰减器,第一级中频滤波器,第一级中频放大器,第二级中频放大器和第二级中频滤波器,所述第二级中频滤波器与所述混频器电连接。

在本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例中,所述电源端口包括直流5V电源端口和直流6V电源端口,所述电源电路包括5V电压输入端和6V电压输入端,分别与所述直流5V电源端口和直流6V电源端口电连接,所述5V电压输入端经过第一电源滤波网络后得到稳压5V,并分成多个独立供电支路分别向所述发射通道模块的多个芯片供电,所述6V电压输入端经过第二电源滤波网络后得到稳压6V,向所述射频电路中的所述射频功率放大器供电。在本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例中,所述本振滤波器为本振微带滤波器。

在本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例中,所述第一级射频滤波器和第二级射频滤波器为结构相同的射频微带滤波器。

本实用新型的有益效果是:本实用新型公开了一种小型化ODU发射通道模块,包括盒体和盒盖,盒体内部包括彼此隔离的上部腔体和下部腔体,在上部腔体中设置有容纳中频电路的中频腔,容纳射频电路的射频腔,以及容纳电源电路的电源腔,在下部腔体中设置有本振电路,所述本振电路通过绝缘子和带孔微带线连接到射频腔中,输出的本振信号与中频电路输出的中频信号混频而得到射频信号,射频信号再通过射频电路的放大和滤波后,输入到设置在上部腔体中的射频腔体滤波器。该发射通道模块具有体积小、功耗低、稳定可靠且适用频带范围宽的优势。

附图说明

图1是本实用新型小型化ODU发射通道模块一实施例组成框图;

图2是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例中上部腔体组成图;

图3是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例中射频电路组成图;

图4是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例的本振电路部分组成图;

图5是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例的绝缘子结构组成图;

图6是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例的本振微带滤波器组成图;

图7是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例的混频器电路图;

图8是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例的射频微带滤波器组成图;

图9是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例的射频功率放大器组成图;

图10是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例的本振电路原理图;

图11是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例的中频电路原理图;

图12是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例的电源电路框图;

图13是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例的电源第一供电支路电路图;

图14是本实用新型小型化ODU发射通道模块另一实施例的电源第二供电支路电路图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型,下面结合附图和具体实施例,对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本说明书所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是,除非另有定义,本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型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,不是用于限制本实用新型。

下面结合附图,对本实用新型的各实施例进行详细说明。图1是本实用新型小型化ODU发射通道模块一实施例组成示意图。如图1所示,包括盒体1以及盖合所述盒体的盒盖,所述盒体1内部包括彼此隔离的上部腔体和下部腔体,所述盒盖对应包括盖合所述上部腔体的上盒盖21和盖合所述下部腔体的下盒盖22。优选的,整个模块的体积是60mm×50mm×14mm。

进一步结合图2,在所述上部腔体3中设置有容纳中频电路的中频腔31,容纳射频电路的射频腔32,以及容纳电源电路的电源腔33。在所述下部腔体中设置有本振电路,所述本振电路通过绝缘子和带孔微带线连接到所述射频腔中,输出的本振信号与所述中频电路输出的中频信号经过混频而得到射频信号,所述射频信号再通过射频电路的放大和滤波后,输入到设置在所述上部腔体3中的腔体滤波器34。

进一步的,如图2所示,所述中频腔31设置于所述上部腔体3的左部,所述电源腔33位于所述中频腔31的右侧,并与所述中频腔供电连接,所述射频腔32为反L型结构,位于所述中频腔31的下侧和所述电源腔33的右侧,所述腔体滤波器34设置于所述上部腔体3的上部,且在所述中频腔31、电源腔33和射频腔32的上侧。这种结构布局能够使得在有限的体积内,能够合理分割各个功能模块,避免相互干扰,保证了良好的电磁兼容性。

进一步的,结合图1和图2,在与所述中频腔31相邻的左侧的所述盒体的外壁设置有电源端口,所述电源端口包括直流5V电源端口101和直流6V电源端口102,参考源输入端口11,中频信号输入端口12,以及在与所述腔体滤波器相邻的上侧的所述盒体的外壁设置有射频信号输出端口13;所述电源端口电连接到所述电源腔33中的所述电源电路,所述参考源输入端口11电连接到所述下部腔体中的所述本振电路,所述中频信号输入端口12电连接到所述中频腔31的所述中频电路,所述射频信号输出端口13与所述腔体滤波器34连通。

进一步的,如图3所示,在图2的基础上进一步显示了射频腔内部的电路组成,其中还包括了一部分本振电路,这是因为本振电路另外一部分位于下部腔体中。优选的,本振电路包括依次串接的频率合成器、倍频器、本振放大器和本振滤波器,所述频率合成器与所述参考源输入端口电连接,外部参考源通过所述参考源输入端口向所述频率合成器输入参考频率信号,所述倍频器对所述频率合成器输出的信号进行二倍频产生所需频率的本振信号。这里,频率合成器和倍频器位于下部腔体中,本振放大器和本振滤波器位于上部腔体的射频腔内。本振放大器对本振信号进行功率放大,再由所述本振滤波器对所述本振信号进行抑制滤波。为了将倍频器产生的本振信号输入到射频电路的混频器中,并且受体积限制,就利用绝缘子穿壁的方式在上部腔体和下部腔体之间建立电连接。在射频腔中的本振电路包括本振放大器321和本振滤波器322,图中显示了绝缘子通过带孔微带线W1与本振放大器321的输入端电连接。在射频腔中的射频电路分为横向支路和竖向支路,所述横向支路包括依次级联的混频器323,第一级射频滤波器324,第一级射频增益放大器325,所述竖向支路包括依次级联的第二级射频滤波器326,第二级射频增益放大器327和射频功率放大器328,第一级射频增益放大器325与第二级射频滤波器326之间通过转弯微带线W0电连接,第二级射频增益放大器327和射频功率放大器328通过微带线W2电连接,射频功率放大器328与腔体滤波器34通过微带线W3电连接。所述第一级射频滤波器324和第二级射频滤波器326为结构相同的射频微带滤波器。

以下具体说明射频腔内的本振电路和射频电路的组成,以及与中频腔和电源腔之间的电路连接关系。

如图4所示,所述射频腔中包括连接所述本振电路输出端的第一微带线W1,所述第一微带线W1为带孔微带线,其中带孔端经由绝缘子而穿过上部腔体与下部腔体之间的金属壁,与位于所述下部腔体的所述倍频器的输出端电连接,所述第一微带线W1的另一端电连接本振放大器321的输入端,所述本振放大器321的输出端电连接本振滤波器322,所述本振滤波器322为本振微带滤波器。

这里,采用的绝缘子的结构如图5所示,包括圆柱形金属外壁J2、绝缘层J3和金丝J1。该金属外壁J2的表层为镀金,在两个腔体之间的金属壁上打孔,然后将该绝缘子插入过孔并将金属外壁与过孔焊牢,通过绝缘层又使得金丝J1与金属外壁J2相互隔离绝缘,而金丝J1则用于电路连接。这里的绝缘子连接的是带孔微带线。通过绝缘子连接可以避免传统方法中在盒体外部通过馈线进行连接,有利于减小整体模块的体积。进一步的,如图4所示,图4中显示的本振放大器321包括芯片CHA3666,其中该芯片的射频输入端(图中IN端)通过金带电连接匹配衰减芯片TGL4201(图中标示为F10)的输出端,匹配衰减芯片TGL4201的输入端通过金带连接所述第一微带线W1。该芯片CHA3666的射频输出端(图中OUT端)通过金带连接本振微带滤波器322,芯片CHA3666的端口P1通过金丝接地连接,芯片CHA3666的端口P2通过金丝接地连接。所述芯片CHA3666的端口D1通过金丝与第一电容F11电连接,所述第一电容F11(优选100pF)通过两根金丝与第三电容F13(优选1000pF)电连接,对应的,所述芯片CHA3666的端口D2通过金丝与第二电容F12(优选100pF)电连接,所述第二电容F12通过两根金丝与第三电容F13电连接。所述第三电容F13通过两根金丝与直流4V供电电源端F14电连接。该直流4V供电电源端是由电源电路的产生的稳压5V经过供电支路分压得到,并且经由中频腔而提供给该芯片CHA3666。

图3中的第一级射频增益放大器325和第二级射频增益放大器327也使用芯片CHA3666,与图4中的芯片CHA3666外围电路具有相同的电路组成,不再赘述。

可以看出,图4中采用芯片CHA3666为核心作为增益放大器,除了该芯片以外还包括上述贴片电容,这些电容占据较小的体积,因此使得整个增益放大器的体积也较小,适应小型化的需求。另外,通过金丝和金带来连接芯片与这些电容,以及电容之间也通过金丝和金带电连接,能够增强该芯片与这些电容电连接的射频传导性,保证了增益放大的射频特性。

图6显示了本振微带滤波器的结构组成。该本振微带滤波器包括设置在陶瓷基板上的7个U型的微波金属带,所述微波金属带依次间隔排列且呈中心对称分布,其中第一微波金属带61开口向上且位于对称中心,所述第二微波金属带62和第三微波金属带63均开口向下,分别位于所述第一微波金属带61的左侧和右侧,第四微波金属带64开口向上且位于所述第二微波金属带62的左侧,第五微波金属带65开口向上且位于所述第三微波金属带63的右侧,第六微波金属带66开口向下且位于所述第四微波金属带64的左侧,所述第六微波金属带6的左分支上横向延伸为第一端口68,第七微波金属带67开口向下且位于所述第五微波金属带65的右侧,所述第七微波金属带67的右分支上横向延伸为第二端口69。

优选的所述第一微波金属带61的宽度是0.19mm,左侧分支和右侧分支的长度和相同,均为1.99mm,下部连接分支长为0.82mm,所述第一微波金属带61与所述第二微波金属带62、第三微波金属带63的间隔均为0.17mm。

进一步优选的,所述第二微波金属带62和第三微波金属带63具有相同的结构,其中所述第二微波金属带62的左侧分支和所述第三微波金属带63的左侧分支长度相同,均为1.99mm,所述第二微波金属带62的右侧分支和所述第三微波金属带63的右侧分支长度相同,均为1.99mm,所述第二微波金属带62上部连接分支与第三微波金属带63上部连接分支长度相同,均为0.82mm。

优选的,,所述第二微波金属带62的右侧分支与所述第一微波金属带61的左侧分支等高平齐,即第一微波金属带61的左侧分支的上边缘与所述第二微波金属带62的右侧分支上端所对应的连接分支的上边缘平齐,同时所述第二微波金属带62的右侧分支的下边缘与所述第一微波金属带61的左侧分支下端所对应的连接分支的下边缘平齐。同样,所述第三微波金属带63的左侧分支与所述第一微波金属带61的右侧分支等高平齐。

优选的,所述第二微波金属带62与所述第四微波金属带64的间隔为0.14mm,所述第三微波金属带63与所述第五微波金属带65的间隔为0.14mm。

进一步优选的,所述第四微波金属带64和第五微波金属带65具有相同的结构,其中所述第四微波金属带64左侧分支和第五微波金属带65左侧分支的长度相同,均为1.99mm,所述第四微波金属带64右侧分支和第五微波金属带65右侧分支的长度相同,均为1.99mm,所述第四微波金属带64下部连接分支和第五微波金属带65下部连接分支长度相同,均为0.82mm。

所述第四微波金属带64的右侧分支与所述第二微波金属带62的左侧分支等高平齐,所述第五微波金属带65的左侧分支与所述第三微波金属带63的右侧分支等高平齐。所述第四微波金属带64与所述第六微波金属带66的间隔为0.07mm,所述第五微波金属带65与所述第七微波金属带67的间隔与为0.07mm。

进一步优选的,所述第六微波金属带66的右侧分支的长度是1.95mm,宽度是0.19mm,左侧分支的长度是1.75mm,宽度是0.24mm,上端连接分支分为两段,其中,位于左侧的第一连接段的长度是0.5mm,宽度是0.24mm,位于右侧的第二连接段的长度是0.3mm,宽度是0.19mm。

所述第一端口68的长度是0.97mm,宽度是0.24mm,所述第一端口的上边到所述上端连接分支的所述第一连接段631的上边的距离是0.91mm。所述第一端口68与第二端口69具有相同的结构,二者关于微带中心呈左右对称分布,所述第二端口69的长度是0.97mm,宽度是0.24mm,所述第二端口69的上边到所述上端连接分支的所述第一连接段的上边的距离是为0.91mm。第一端口68与第二端口69之间的距离,也即是该微带滤波器的长度为8.36mm。

优选的,所述第六微波金属带66与第七微波金属带67结构相同,二者关于微带中心左右对称,所述第七微波金属带67的左侧分支的长度是1.95mm,宽度是0.19mm,右侧分支的长度是1.75mm,宽度是0.24mm,上端连接分支分为两段,其中,位于右侧的第一连接段的长度是0.5mm,宽度是0.24mm,位于左侧的第二连接段的长度是0.3mm,宽度是0.19mm。

进一步优选的,所述第一微波金属带61至第七微波金属带67的厚度均为0.19mm,所述陶瓷基板的厚度是0.254mm。

进一步优选的,所述本振微带滤波器的带通滤波范围是12.5GHz-14.2GHz,通带插入损耗≤3dB,VSWR≤1.3,带外抑制为:在6.4GHz-6.5GHz范围内,带外抑制比≥55dBc,在19.2GHz-19.575GHz范围内,带外抑制比≥55dBc。

如图7所示,该混频器包括芯片NC17104C-620,其中该芯片的本振输入端(图示LO端)通过金带JD1电连接本振滤波器的输出端口101(即对应图6中的第二端口69)。中频输入端(图示IF端)通过金丝JS1电连接第一匹配衰减芯片TGL4201的输出端,第一匹配衰减芯片TGL4201的输入端也通过金丝JS2连接中频电路的输出端102。射频输出端(图示RF端)通过金带JD2电连接第二匹配衰减芯片TGL4201的输入端,第二匹配衰减芯片TGL4201的输出端则又通过金带JD3电连接第一级射频滤波器(具体如图8所示)的第一端口103。

优选的,这里的金丝的直径为25um,金带的宽度为75um,在射频电路中通过金丝和金带进行电连接,能够提高射频信号的传导性,减少传输损耗,尽管会增加成本,但是有利于保证射频通道电路的射频特性。并且可以看到,优选的,第一匹配衰减芯片TGL4201两端的金丝都是各有两条,这样既可以保证射频传导特性,也能最大限度的降低成本。优选的,所述中频信号的频率范围是950MHz-1700MHz,所述本振信号的频率是12.8GHz,所述射频信号的频率范围是13.75GHz-14.5GHz。

图3中的所述第一级射频滤波器324和第二级射频滤波器326为结构相同的射频微带滤波器。进一步优选的,如图8所示,所述射频微带滤波器包括设置在陶瓷基板上的U型的微波金属带,即第一微波金属带81至第七微波金属带87,这些微波金属带以第一微波金属带81为中心,横向依次间隔排列、开口方向交错分布且呈中心对称。其中第一微波金属带81开口向上且位于对称中心,所述第二微波金属带82和第三微波金属带83均开口向下,分别位于所述第一微波金属带81的左侧和右侧,第四微波金属带84开口向上且位于所述第二微波金属带82的左侧,第五微波金属带85开口向上且位于所述第三微波金属带83的右侧,第六微波金属带86开口向下且位于所述第四微波金属带84的左侧,所述第六微波金属带86的左分支上横向延伸为第一端口88,第七微波金属带87开口向下且位于所述第五微波金属带85的右侧,所述第七微波金属带87的右分支上横向延伸为第二端口89。

优选的,对于第一微波金属带81,该金属带的宽度是0.22mm,左侧分支和右侧分支的长度相同,均为1.6mm,下部连接分支的长度为1.23mm,所述第一微波金属带81与所述第二微波金属带82、第三微波金属带83的间隔均为0.25mm。并且,所述第二微波金属带82与所述第四微波金属带84的间隔为0.22mm,所述第三微波金属带83与所述第五微波金属带85的间隔为0.22mm,所述第四微波金属带84与所述第六微波金属带86的间隔为0.1mm,所述第五微波金属带85与所述第七微波金属带87的间隔为0.1mm。

进一步优选的,为了实现该滤波器的滤波特性,第六微波金属带86和第七微波金属带87在结构上还进一步做了优化。所述第六微波金属带86的右侧分支的长度是1.6mm,宽度是0.22mm,左侧分支的长度是1.4mm,宽度是0.23mm,上端连接分支分为两段,其中,位于左侧的第一连接段的长度是0.63mm,宽度是0.23mm,位于右侧的第二连接段的长度是0.62mm,宽度是0.22mm;所述第一端口88的长度是1.05mm,宽度是0.25mm,所述第一端口88的上边到所述上端连接分支的所述第一连接段的上边的距离是0.54mm。

所述第七微波金属带的左侧分支的长度是1.6mm,宽度是0.22mm,右侧分支的长度是1.4mm,宽度是0.23mm,上端连接分支分为两段,其中,位于右侧的第一连接段的长度是0.63mm,宽度是0.23mm,位于左侧的第二连接段的长度是0.62mm,宽度是0.22mm;所述第二端口的长度是1.05mm,宽度是0.25mm,所述第二端口89的上边到所述上端连接分支的所述第一连接段的上边的距离是0.54mm。

以上的这种结构设计是基于小尺寸条件下微带滤波器要达到的技术指标而设计的,所述射频微带滤波器的带通滤波范围是13.55GHz-14.7GHz,通带插入损耗≤6dB,带内波纹≤1dB,VSWR≤1.3,带外抑制:在10.95GHz-12.8GHz范围内,抑制度≥50dBc,在15.6GHz,抑制度≥40dBc。

另外,整个射频微带滤波器的长度只有8.36mm,高度小于2mm,设置于陶瓷基板的厚度为0.254mm。可见该微带滤波器具有很小的体积结构,适用于小型化ODU发射通道的使用。

进一步的,如图9所示,图9中显示的是射频功率放大器电路组成。其中,所述射频功率放大器包括芯片TGA2533,其中该芯片1号输入端通过金带JD7与图3中的所述微带线W2的端口108电连接,5号端口与6号端口分别通过金丝JS10,JS11和第四电容DR4电连接,所述第四电容DR4通过两根金丝JS12与第六电容DR6电连接,7号端口通过两根金丝JS13与第五电容DR5电连接,所述第五电容DR5通过两根金丝JS14与所述第六电容DR6电连接,8号输出端通过金带JD8与图3中所述微带线W3的端口109电连接,11号端口通过两根金丝JS15与第七电容DR7电连接,所述第七电容DR7通过两根金丝JS16与第八电容DR8电连接,所述第八电容DR8通过两根金丝JS17与直流6V输出端110连接,且所述第八电容DR8通过两根长度较长的金丝与所述第六电容DR6电连接(图中未标示),12号端口通过金丝JS18与第九电容DR9电连接,13号端口通过金丝JS19与所述第九电容DR9电连接,且所述第九电容DR9通过两根金丝JS20与所述第八电容DR8电连接,14号输出端通过金丝JS21与电容DR10电连接,15号端口通过金丝JS22与电容DR10电连接,16号端口通过金丝JS23与电容DR10连接,所述电容DR10通过两根金丝JS24与电容DR11电连接,所述电容DR11通过两根金丝JS25与直流-0.55V输出端111电连接。其中,金丝和金带的参数与图7中所示实施例相同,不再赘述。

可以看出,采用芯片TGA2533为核心作为射频功率放大器,除了该芯片以外还包括上述贴片电容,这些电容占据较小的体积,因此使得整个射频功率放大器的体积也较小,适应小型化的需求。另外,通过金丝和金带来连接芯片TGA2533与这些电容,以及电容之间也通过金丝和金带电连接,能够增强该芯片与这些电容电连接的射频传导性,保证了功率放大的射频特性。

结合上述电路组成说明,这里选用芯片CH3666作为增益放大器,是因为经过混频器、匹配衰减器、第一级射频微带滤波器之后,得到的射频信号的功率在-20dBm左右,而最后到达腔体滤波器射频信号功率要在25dBm附近,这里就需要有45dB的射频通道功率放大。芯片CH3666的增益值为20dB,输出功率的1dB压缩点(P1dB)最小为15dBm,因此经过CH3666作为第一级增益放大后,对于-20dBm的射频输入信号,输出为0dBm,远小于1dB压缩点对应的15dBm,而对于经过第一级增益放大后,又经过了第二级射频滤波器以及相应的匹配衰减器,那么该射频信号的功率到达第二级射频增益放大器芯片CH3666时,其功率为-10dBm左右,其中第二级射频滤波器为微带滤波器,有6dB的通道衰减,再加上两个匹配衰减器各有3dB的通道衰减,因此在-10dBm或-9dBm,这样再经过第二级射频增益放大器芯片CH3666后,输出的射频信号功率为10dBm,仍然小于1dB压缩点对应的15dBm,这样仍然保证了射频信号的完整性和良好性。但是如果这个时候再用一级增益放大,即使用芯片CH3666来实现第三级增益放大,由于其输入功率为10dBm,当有20dB的增益时,输出为30dBm,显然这已经超出了1dB压缩点对应的15dBm,明显造成信号失真。因此这里选用射频功率放大器芯片TGA2533,该芯片的输出功率的1dB压缩点对应为34dBm,对应的输出功率不应大于该值,而该芯片的放大增益有24-28dB的范围,因此当由第二级射频增益放大器芯片CH3666输出10dBm功率的射频信号后,可以直接输入到射频功率放大器芯片TGA2533进行功率放大,输出的射频信号功率为34-38dBm,其中34dBm正好是该芯片的输出功率的1dB压缩点,因此正好满足输出的射频信号功率最大,同时也能够保持良好的信号完整性。

另外,这里两级射频滤波器为结构相同的微带滤波器,第一射频滤波器是对混频后得到的射频信号进行带通滤波,抑制混频后的交调产物,第二射频滤波器设置在第一射频增益放大器之后,主要是对增益放大可能产生的非线性失真而造成的杂波成分进行抑制滤波,克服增益放大带来的频率成分的改变,抑制增益放大同步带来的带外信号的功率增加。而在射频功率放大器之后设置腔体滤波器的目的则是尽可能减少插入损耗的前提下,获得较大的带外抑制。优选的,这里的腔体滤波器的带内插入损耗≤0.5dB,明显小于微带滤波器的6dB的插入损耗,带外抑制是:在10.95GHz-12.75GHz范围内带外抑制比是50dBc,在14.7GHz的带外抑制比是30dBc。进一步优选的,所述腔体滤波器的尺寸为50mm×13.5mm×8.73mm,带通为13.75GHz-14.5GHz,带内插损≤0.5dB,带内波动≤±0.2dB。

进一步的,对比在下部腔体中的本振电路而言,如图10所示,该本振电路410包括依次串接的频率合成器413、倍频器414、本振放大器415和本振滤波器416,所述频率合成器与所述参考源输入端口电连接,所述频率合成器413的参考源输入端4131(对应图1中参考源输入端口11)用于与外部参考源411电连接,所述外部参考源411通过所述参考源输入端4131向所述频率合成器413输入参考频率信号,所述频率合成器413的数控接口4132对应电连接单片机412,所述单片机412通过所述数控接口4132向所述频率合成器413输入频率控制参数,所述倍频器414对所述频率合成器413输出的信号进行二倍频产生所需频率的本振信号,然后由本振放大器415对本振信号进行功率放大,再由所述本振滤波器416对所述本振信号中的基波和三次谐波进行抑制滤波。

对于图10所示的实施例,所述外部参考源411通过所述参考源输入端4131向所述频率合成器413输入参考频率信号,所述单片机412通过数控接口4132可向所述频率合成器413输入频率控制参数。

采用图10所示的本振电路,一方面可以通过单片机向频率合成器写入频率控制参数的方式使得该频率合成器输出的频率具有可更改性,因此该本振电路可以适用于多种频率的应用需求。并且单片机可以直接设置在本振电路中,在具体应用中只需将单片机的频率控制层参数设定好后可以保持不变,而使得该本振电路的输出频率固定,而当有需要其他频率的本振产生时,这可以再通过单片机进行更改。另一方面,通过倍频的方式能够使得频率合成器输出的频率提高2倍,这样在频率合成器输出频率不高的情况下,通过二倍频可以提高本振电路的输出的本振信号的频率。而进一步通过放大之后,再经过滤波器,可以将前面产生的各类杂波滤除,获得干净的本振频率。

所述频率合成器包括芯片ADF4355,所述倍频器包括芯片HMC369,本振放大器包括芯片CHA3666,如前所述,本振滤波器即如前述图6对应的本振微带滤波器。

进一步的,如图11所示,中频电路包括以及级联的温补衰减器51,第一级中频滤波器521,第一级中频放大器531,第二级中频放大器532,第二级中频滤波器522。该温补衰减器51可以补偿中频电路中的第一级中频放大器531和第二级中频放大器532在高温环境中所引起的增益下降,可以通过高低温实验确定中频电路所引起的增益下降值,通过计算来选择合适的温补衰减器。优选的,在第一中频放大器531和第二中频放大器532之间还设置有匹配衰减器5301。

所述温补衰减器51为芯片STCA0609N9,所述第一级中频滤波器521为芯片HFCN-740,所述芯片STCA0609N9的输出端与所述芯片HFCN-740的输入端直接电连接。所述第一中频放大器531包括芯片UPC3226,所述第二级中频放大器532包括芯片ECG001F-G,并且在所述芯片ECG001F-G的输入端与所述芯片UPC3226的输出端电连接。优选的,所述芯片ECG001F-G的输入端与所述芯片UPC3226的输出端之间串接有匹配衰减器5301。进一步的,所述第二级中频滤波器522包括芯片LFCN1800,并且在所述芯片LFCN1800的输入端与所述芯片ECG001F-G的输出端电连接。前述的芯片HFCN-740进行高通滤波,而由芯片LFCN1800进行低通滤波,从而将该中频电路对中频信号的频率范围限制在一个所需的频率范围内。

优选的,该中频电路的输入的中频信号的频率范围是950MHz-1700MHz,输入功率是-25dBm,经过两次滤波和两次放大后,输出的功率为6dBm,并且两次滤波分别是低通滤波和高通滤波,使得在该中频信号的频率范围内滤除了杂波。并且通过这种在两个滤波器之间设置两个放大器的方式,有利于先将低频段的杂波成分滤除,然后通过一级放大,或者两级级联放大,这种放大的增益是由设计指标来确定的,例如根据输入中频信号的输入功率大小来选择增益值,如果一级放大的增益不够,则需要两级增益放大,两级放大器级联时需要前后要阻抗匹配,以获得更好的传输效果,而后一级再通过设置高通滤波器则把高频杂波滤除。以上中频电路中所选择的芯片元器件具有单片即可实现滤波或放大功能,体积小、引脚少、外围电路简单、功耗低且均为直流5V供电,并且能够为输入的中频信号提供良好的滤波特性和放大特性,通道电路的噪声系数低,适应小型化ODU所需。

进一步的,如图12所示,该电源电路,包括5V电压输入端711和6V电压输入端712,分别与所述直流5V电源端口和直流6V电源端口电连接,所述5V电压输入端711经过第一电源滤波网络71后得到稳压5V,并分成多个独立供电支路分别向所述发射通道的多个芯片供电,所述6V电压输入端712经过第二电源滤波网络72后得到稳压6V,向所述发射通道中的射频功率放大器75供电。通过该电源电路能够为发射通道模块中的多个芯片提供独立的供电支路,使得这些具有射频特性的芯片之间不会产生供电的相互干扰,增强了电磁兼容性。

进一步优选的,如图13所示,所述电源电路包括第一供电支路,第一供电支路包括电连接所述稳压5V的电感L10,所述电感L10的另一端串接有一电阻R38=6.8Ω,同时还并联一电容C87,C87=1uF,所述电容C87的另一端接地,所述电阻R38的另一端电连接有电容C88和C33,并且为所述射频通道电路中的增益放大芯片CHA3666的电源端电连接,为所述芯片CHA3666提供直流4V供电。电容C88和电容C33并联,电容值均为10uF,且电容C88和电容C33另一端均接地设置。

优选的,如图14所示,所述电源电路包括第二供电支路,所述第二供电支路包括电连接所述稳压5V的电感L11,所述第十一电感L11的另一端连接芯片LTC1983ES6-5的电源端,所述芯片LTC1983ES6-5的电压输出端则电连接一RC网络(包括电阻R35、R36和电容C83)后,再与芯片AD8615AUJZ的第3引脚和第2引脚电连接,所述芯片AD8615AUJZ的第4引脚则输出-0.55V直流电压,并向所述发射通道的射频电路中的功率放大芯片TGA2533提供负压供电。

基于以上实施例,本实用新型公开了一种小型化ODU发射通道模块,包括盒体和盒盖,盒体内部包括彼此隔离的上部腔体和下部腔体,在上部腔体中设置有容纳中频电路的中频腔,容纳射频电路的射频腔,以及容纳电源电路的电源腔,在下部腔体中设置有本振电路,所述本振电路通过绝缘子和带孔微带线连接到射频腔中,输出的本振信号与中频电路输出的中频信号混频而得到射频信号,射频信号再通过射频电路的放大和滤波后,输入到设置在上部腔体中的射频腔体滤波器。该发射通道模块具有体积小、功耗低、稳定可靠且适用频带范围宽的优势。

以上所述仅为本实用新型的实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均包括在本实用新型的专利保护范围内。

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