一种Ka频段小型化可重置收发变频模块及收发方法与流程

本发明涉及电气元件，具体涉及一种ka频段小型化可重置收发变频模块及收发方法。

背景技术：

1、随着电子信息技术日新月异的发展，无线通信系统对微波收发变频模块的要求也更为高频化和多样化。更高的频率使射频系统具有体积更小，通信容量更大，成像分辨率更高等优点。微波收发变频模块是现代无线通信系统的重要组成部分，主要功能分为下变频通道和上变频通道两部分：1.下变频通道将天线那儿接收到的信号进行放大、变频、滤波和增益控制等；2.上变频通道将基带输出的信号进行滤波、变频、放大后送入天线进行发射。

2、传统的多通道变频模块频率普遍较低，且只针对单个系统和指标进行设计，而系统的多样性导致设计师要设计多种变频模块来匹配不同系统的指标要求，这样会增加设计成本、时间成本，不利于工程项目快速研制。

3、尤其ka频段信号因为频段高，波长短，射频信号极容易通过极狭小的缝隙，在不同通道之间形成相互串扰，收发变频模块的小型化和可重置更加困难。

4、因此，需要一种小型化可重置的ka频段收发变频模块。

技术实现思路

1、本发明是为了解决ka频段收发变频模块小型化、不可重置的问题，提供一种ka频段小型化可重置收发变频模块及收发方法，ka频段射频接口均采用水平直插式结构，中频接口采用垂直直插式结构，使得和系统连接时直接对插，节约空间；通过布局设计、pcb板固定方式的设计极大程度的压缩结构底部的厚度，进而减小模块的高度，实现垂直空间的最大利用率；通过门形金属隔筋和双盖板的设计解决不同通道之间信号串扰的问题；通过射频玻珠进行垂直传输设置匹配电路解决垂直信号传输的插损问题；通过增益调节电路、频点控制和滤波器更换，重复拼接该模块即可满足更多频点更多通道的产品需求，真正地实现产品的快速重置，降低了设计、生产和装配成本。本发明提供一种具有电源管理，频率变化，增益调节，滤波放大，上下变频等功能的ka频段收发变频模块。该ka频段收发变频模块具有频点高、配置灵活、小型化、集成化、拓展迅速等优点，可应用于多种通信设备中。

2、本发明提供一种ka频段小型化可重置收发变频模块，包括本体，连接在本体背面金属腔中的本振组件、控制芯片，连接在本体正面金属腔中的电源管理电路，部分连接在本体背面金属腔中、部分连接在本体正面金属腔中的接收变频通道、发射变频通道和进行正面、背面信号传输的玻珠组件；

3、接收变频通道和发射变频通道中的射频组件均设置在本体的正面金属腔中、中频组件均分别设置在本体的背面金属腔中，本振组件与接收变频通道、发射变频通道均通过玻珠组件连接；

4、接收变频通道和发射变频通道中ka频段的射频信号放大、衰减、滤波均在本体的正面进行，中频信号的放大、滤波、增益调节均在本体的背面进行，本体正面的信号通过玻珠组件垂直传输至本体的背面。

5、本发明所述的一种ka频段小型化可重置收发变频模块，作为优选方式，电源管理电路、接收变频通道和发射变频通道的印制板均分别烧结在本体中，本振组件和控制芯片使用同一块通过螺钉安装在本体中的印制板上；电源管理电路的数量至少为3个，分别与本振组件、控制芯片，接收变频通道和发射变频通道相连。

6、本发明所述的一种ka频段小型化可重置收发变频模块，作为优选方式，本振组件和控制芯片印制板固定螺钉的位置为本体正面金属腔隔筋处且与本体正面盖板安装螺钉位置错开；

7、接收变频通道与电源管理电路之间的隔墙、发射变频通道与电源管理电路之间的隔墙均为减薄隔墙，减薄隔墙的位置远离本振组件和控制芯片的印制板固定螺钉的位置、远离本体正面盖板安装螺钉位置；

8、还包括连接在本振组件与接收变频通道、发射变频通道相连的本振支路中的门形金属隔筋，门形金属隔筋为底部设置缺口的块状结构，缺口为微带线避让口，门形金属隔筋防止各本振支路中的信号串扰。

9、本发明所述的一种ka频段小型化可重置收发变频模块，作为优选方式，减薄隔墙的厚度为1mm，背面金属腔和正面金属腔底部的厚度均为2mm。

10、本发明所述的一种ka频段小型化可重置收发变频模块，作为优选方式，连接在本体正面金属腔中的电源管理电路、接收变频通道和发射变频通道均为裸芯片；

11、本体的正面设置正面外盖板和正面内盖板，正面内盖板通过螺钉连接在正面金属腔顶部，正面外盖板通过激光将正面内盖板与正面金属腔进行封装。

12、本发明所述的一种ka频段小型化可重置收发变频模块，作为优选方式，接收变频通道包括依次连接的第一射频放大滤波电路、第一混频电路、第一中频增益调节电路和第一中频放大滤波电路；

13、第一射频放大滤波电路和第一混频电路连接在一个正面金属腔中，第一中频增益调节电路和第一中频放大滤波电路连接在一个背面金属腔中，第一混频电路通过玻珠组件与第一中频增益调节电路连接，第一混频电路通过玻珠组件与本振组件连接；

14、发射变频通道包括依次连接的第二中频放大滤波电路、第二中频增益调节电路、第二混频电路和第二射频放大滤波电路，第二混频电路和第二射频放大滤波电路连接在一个正面金属腔中，第二中频放大滤波电路和第二中频增益调节电路连接在一个背面金属腔中，第二中频增益调节电路通过玻珠组件与第二混频电路连接，第二混频电路通过玻珠组件与本振组件连接；

15、本振组件包括依次连接的参考处理电路、本振电路和二分路；

16、电源管理电路包括依次相连的滤波单元一、直流稳压电路和滤波单元二；

17、ka频段射频输入接口和输出接口均为水平直插式结构，中频输入接口和中频输出接口均为垂直直插式结构。

18、本发明所述的一种ka频段小型化可重置收发变频模块，作为优选方式，第一射频放大滤波电路和第二射频放大滤波电路均包括放大器和滤波器，第一混频电路和第二混频电路均为混频器，第一中频增益调节电路和第二中频增益调节电路均包括放大器和衰减器，第一中频增益调节电路和第二中频增益调节电路进行增益调节，第一中频放大滤波电路和第二中频放大滤波电路均包括放大器和滤波器；

19、电源管理电路对接收变频通道和发射变频通道中射频单元的有源器件单独进行电源处理；

20、本振组件还包括与二分路连接的本振滤波电路、本振电路放大器和第二二分路；

21、发射变频通道的数量为2个，本振信号先进行一次二分路、其中一路给接收变频通道提供本振信号、另外一路经过滤波器后再进行二分路，然后分别给两路发射变频通道提供本振信号。

22、本发明所述的一种ka频段小型化可重置收发变频模块，作为优选方式，玻珠组件包括垂直设置的玻珠和连接在玻珠与微带线之间的匹配电路；

23、玻珠的两端分别与背面金属腔中的匹配电路和正面金属腔中的匹配电路焊接；

24、匹配电路进行玻珠和微带线之间的阻抗匹配；

25、背面的射频信号经过射频微带线、背面的匹配电路进入垂直的玻珠到达正面的匹配电路再传输到正面的射频微带线上，进行射频信号从背面到正面的匹配传输。

26、本发明提供一种ka频段小型化可重置收发变频模块的收发方法，射频信号接收时，天线接收到的射频信号输入接收变频通道后，首先进入射频放大滤波电路进行信号的放大和杂波的滤除，然后进入混频电路和本振信号进行混频，混频后信号通过玻珠组件传输至背面金属腔中进行滤波、增益调节后输出中频信号；

27、发射射频信号时，基带输出的中频信号进入发射变频通道后，首先进入中频放大滤波电路后进入中频增益调节电路进行增益调节后，通过玻珠组件传输至正面金属腔中的混频电路与本振信号进行混频输出射频信号，再对射频信号进行滤波、放大后输出。

28、本发明所述的一种ka频段小型化可重置收发变频模块的收发方法，其特征在于：

29、直流信号和控制信号经过视频接插件进入到连接在背面金属腔中的本振组件上，根据需要的频点对本振组件进行频点控制并输出本振信号，本振信号经过玻珠组件传输到正面金属腔中的接收变频通道和发射变频通道并进行分路和滤波隔离；

30、发射变频通道为两个并列设置的相同结构的发射变频通道，本振组件将作为发射变频通道混频时的本振驱动再进行一分二并输入两个发射变频通道中；

31、射频信号为ka频段射频信号。

32、本发明具有以下优点：

33、(1)本发明采用二次谐波混频，发射通道射频信号频率范围为25ghz～34ghz，接收通道射频信号频率范围为22ghz～32ghz，本振频率范围为10ghz～15ghz，步进为100mhz，各通道中频频率范围均为0ghz～5ghz。不同的项目需要的频点、增益不一样，可根据项目实际需求进行频点的选择，并根据项目实际需求进行增益的调节。具体实现方法如下：1.频点的选择：通过控制本振频率，进而控制收发变频通道的工作频率，同时将变频通道上的滤波器更换为适应相应频点的滤波器(本发明在设计之初就已经充分考虑到滤波器的快速替换)；2.收发变频通道上均有增益调节电路，可以对收发变频通道的增益进行调节。重复拼接该模块即可满足更多通道的产品需求，真正地实现产品的快速重置，降低了设计、生产和装配成本。

34、(2)本发明ka频段射频接口均采用水平直插式结构，中频接口采用垂直直插式结构。在和系统连接时直接对插，无需多余的线缆和焊接，节约了系统连接空间，增加了系统的可靠性。

35、(3)本发明基于mmic微组装技术，将本振、控制芯片、中频功率配置部分放置在结构背面，将ka频段射频放大衰减滤波、电源管理部分放置在结构正面，通过灵活的垂直互连完成正反两面射频信号和直流电源的传输，实现结构空间的最大利用率。3路变频通道的中频功率配置电路均烧结在结构背面，本振和控制芯片集中在一块多层复合板上，用螺钉安装在结构上。螺钉的安装位置要选择对应正面腔体的隔筋处，并和正面安装变频模块盖板的螺钉错位。这样可以极大程度的压缩结构底部的厚度，进而减小模块的高度，实现垂直空间的最大利用率。

36、(4)ka频段信号因为频段高，波长短，射频信号极容易通过极狭小的缝隙，在不同通道之间形成相互串扰。本发明各通道均在单独的金属腔内，各通道之间共同的本振支路也采用“门”形金属隔筋进行隔离。盖板采用密集的螺钉安装，有效减小射频信号通过盖板的缝隙泄露到别的通道上，该方案可以使通道间隔离度≥55db。本发明正面器件均是裸芯片，正面采用双盖板形式，即正面盖板包括拧螺钉的内盖板和用于激光封的外盖板，内盖板的作用是防止外盖板在激光封时产生多余物进入到正面电路上，进而影响整个模块的性能，外盖板用于激光封盖，保证变频模块正面的密封性。

37、(5)各通道共用本振信号，为优化发射通道和接收通道之间的收发隔离指标，本振信号先进行一次二分路，其中一路给接收通道提供本振信号，另外一路经过滤波器后再进行二分路，然后分别给两路发射通道提供本振信号。该滤波器在路径上有效的隔离了接收通道和发射通道之间的信号串扰。

38、(6)本发明因为是正反面布局，涉及到射频信号的垂直传输，正面和反面的射频信号通过射频玻珠进行垂直传输，垂直玻珠两端分别焊接在背面射频微带线和正面射频微带线上，具体传输过程为：背面(正面)的射频信号经过射频微带线后进入垂直的射频玻珠传输到正面的射频微带线上。为更好地进行射频信号传输，改善射频玻珠和射频微带线之间的匹配，本发明提供了一种玻珠和射频微带线之间的匹配电路，该匹配电路在0～40ghz频率内，插损小于0.3db。