一种小型化收发射频前端模块及其信号传输方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微波技术领域，具体涉及一种小型化收发射频前端模块及其信号传输方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]卫星导航系统是国家战略性基础资源，是当今经济与社会发展和国防建设不可或缺的重要空间基础设施。北斗卫星导航系统是中国自主建设，独立运行的新一代卫星导航系统，对我国乃至世界在经济，政治，及军事方面具有重大而深远的意义。目前，北斗系统可在区域范围内全天候，全天时为各类用户提供高精度，高可靠的定位，导航，授时服务，并兼具短报文通信能力。
[0004]北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与GPS、GL0NASS等其他卫星导航系统兼容的终端组成。
[0005]当前，高性能终端用户机的收发射频前端模块大多采用分离器件设计而成，能都达到较高的技术指标水平，但调试量较大、体积较大、功耗高、成本高，所有这些因素都不利于北斗系统的自主发展和普及。因此，简化电路拓扑结构、选择小封装器件、大胆采用新型工艺技术，完成收发前端模块的小型化、一体化、低成本目标，有助于高性能北斗终端用户机的推广应用。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种小型化收发射频前端模块及其信号传输方法，该模块及其信号传输方法能够消除现有技术中存在的某些不足，在保证收发隔离和电磁兼容性能的同时，具有体积小、成本低等特点，满足用户对小型化的要求，为高性能北斗终端用户机的推广应用提供基础模块。
[0008]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
一种小型化收发射频前端模块，包括上下两端开腔的壳体、分别可拆卸连接在壳体上下两端的上盖板与下盖板、设置在壳体内部中间且将壳体分为上下两个腔体的横向隔离底板、嵌入安装在上腔体中的射频A板以及依次嵌入安装在下腔体中的射频B板与射频C板。
[0009]所述壳体的侧壁上分别贯穿安装有电源连接器和信号连接器。
[0010]所述横向隔离底板上分别贯穿安装有用于连接射频A板与射频B板的第一绝缘子和用于连接射频A板与射频C板的第二绝缘子、第三绝缘子、第四绝缘子、第五绝缘子和第六绝缘子。所述绝缘子用于完成本发明所述的收发射频前端模块上下腔体之间信号的传输。
[0011]所述上腔体中分别设有第一纵向隔离墙和第二纵向隔离墙；所述下腔体中设有第三纵向隔离墙；所述上盖板上设有与第一纵向隔离墙和第二纵向隔离墙相适应的隔离槽；所述下盖板上设有与第三纵向隔离墙相适应的隔离槽。所述第一纵向隔离墙、第二纵向隔离墙和第三纵向隔离墙，用于将上下腔体分割成若干隔离腔。所述的上下两端开腔的壳体、横向隔离底板、绝缘子、纵向隔离墙以及上下盖板上的隔离槽，均用于提高信号的屏蔽性能，利用这些结构特征实现了该小型化收发射频前端模块的收发隔离高、电磁兼容性能优的性能指标，同时提尚了小型化性能指标。
[0012]所述电源连接器包括第一电源连接器、第二电源连接器和第三电源连接器；所述第一电源连接器与射频A板相连，再通过第三绝缘子与射频C板连接；第二电源连接器与射频A板相连；所述第三电源连接器与射频B板相连。所述电源连接器，用于完成本发明所述的收发射频前端模块与外部电源信号的传输。
[0013]所述信号连接器包括与射频A板相连的基带输入信号连接器、与射频A板相连的射频输入信号连接器、与射频B板相连的射频输出信号连接器、与射频C板相连的中频输出信号连接器以及与射频C板相连的时钟信号连接器。所述信号连接器，用于完成本发明所述的收发射频前端模块与外部微波信号的传输。
[0014]本发明还包括一种上述小型化收发射频前端模块的信号传输方法，该方法包括以下步骤:
(1)接收通道:从天线送来的卫星信号经射频输入信号连接器进入上腔体中的射频A板，在射频A板中经过三级低噪声放大、三级滤波以及一次下变频处理后，变频为一中频信号；所述一中频信号再由第二绝缘子穿墙至射频C板，在射频C板中经过二次下变频、自动增益控制、中频放大以及滤波电路处理后，由中频输出信号连接器输出给外部基带进行信号处理；
(2)发射通道:外部基带送来的发射数据经基带输入信号连接器进入上腔体中的射频A板，在射频A板中经过数字信号整形、上变频调制、滤波以及两级放大处理后，再由第一绝缘子穿墙至射频B板，在射频B板中经过两级功率放大后，最后由射频输出信号连接器输出至外部天线发射出去；
(3)频率源:晶振信号功分为两路，一路信号经过放大滤波取谐波直接合成后，由时钟信号连接器输出给外部基带进行信号处理；另一路信号由第五绝缘子穿墙至上腔体中的射频A板，送至锁相环作为参考时钟信号；锁相环提供两个点频信号RF和IF，其中RF信号功分为两路，一路信号提供给一次下变频作为接收一本振，另一路信号提供给发射通道作为发射载波，IF信号由第四绝缘子穿墙至下腔体中射频C板，提供给二次下变频作为接收二本振。
[0015]在本发明所述的一种小型化收发射频前端模块，其中的接收机采用二次变频方案，天线接收卫星下行信号送给该小型化收发射频前端模块，经过低噪声放大、滤波、两次下变频、自动增益调整、放大滤波后输出中频信号，送给基带部分进行信号处理、解算；其中的发射机采用一次调制变频方案，基带送来的发射数据进入发射通道，经过一次调制上变频、滤波、功率放大后经天线发射出去。对于该小型化收发射频前端模块的电路设计而言，本发明通过简化电路拓扑结构，减少信号通路级数；优化频率规划，接收一本振和发射载波同频率共用；各单元电路选择单片化、集成化、小封装器件设计，采用了一只集成接收二次变频、自动增益控制和中频信号放大电路于一体的集成芯片，采用了一只集成了一本振、发射载波和二本振频率合成的高集成度锁相环芯片；各单元电路之间采用小型化、硬连接设计，上下腔体之间选择小型化绝缘子，隔离腔之间选择开槽射频板传输信号；另外，采用非传统的新型射频板工艺技术，实现了小型化设计目标的同时降低了成本。
[0016]由以上技术方案可知，本发明能够消除现有技术中存在的某些不足，在保证收发隔离和电磁兼容性能的同时，具有体积小、成本低等特点，满足用户对小型化的要求，为高性能北斗终端用户机的推广应用提供基础模块。
[0017]
【附图说明】
[0018]图1是本发明中收发射频前端模块的结构示意图；
图2是拆除上盖板后的收发射频前端模块的俯视图；
图3是拆除下盖板后的收发射频前端模块的仰视图；
图4是收发射频前端模块的后视图；
图5是上盖板的结构示意图；
图6是下盖板的结构示意图；
图7是信号走向示意图一；
图8是信号走向示意图二。
[0019]其中:
1、壳体，2、上盖板，3、下盖板，4、横向隔离底板，5、射频A板，6、射频B板，7、射频C板，8、第一电源连接器，9、第二电源连接器，10、第三电源连接器，11、基带输入信号连接器，12、射频输入信号连接器，13、射频输出信号连接器，14、中频输出信号连接器，15、工作时钟信号连接器，16、第一纵向隔离墙，17、第二纵向隔离墙，18、第三纵向隔离墙，19、盖板螺钉，20、底板螺钉，21、第一绝缘子，22、第二绝缘子，23、第三绝缘子，24、第四绝缘子，25、第五绝缘子，26、第六绝缘子，27、第一信号走向示意线，28、第二信号走向示意线，29、第三信号走向示意线，30、第四信号走向示意线，31、第五信号走向示意线，32、第六信号走向示意线，33、第七信号走向示意线，34、上盖板隔离槽，35、下盖板隔离槽。
[0020]
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明结构设计和电路设计做进一步说明:
如图1-图6所示的一种小型化收发射频前端模块，包括上下两端开腔的壳体1、分别可拆卸连接在壳体上下两端的上盖板2与下盖板3、设置在壳体1内部中间且将壳体分为上下两个腔体的横向隔离底板4、嵌入安装在上腔体中的射频A板5，以及依次嵌入安装在下腔体中的射频B板6与射频C板7。所述壳体1的侧壁上分别贯穿安装有电源连接器和信号连接器。具体地说，所述上盖板2和下盖板3分别采用盖板螺钉19可拆卸安装在壳体1的上下两端开腔处。所述射频A板5采用底板螺钉20安装在壳体1的上腔体中，射频B板6和射频C板7分别采用底板螺钉20安装在壳体1的下腔体中。所述电源连接器和信号连接器分别与壳体1螺纹旋接。
[0022]所述横向隔离底板4上分别贯穿安装有用于连接射频A板与射频B板的第一绝缘子21和用于连接射频A板与射频C板的第二绝缘子22、第三绝缘子23、第四绝缘子24、第五绝缘子25和第六绝缘子26。通过设置横向隔离底板将壳体分成上下两个腔体，再通过第一绝缘子21将射频A板5与射频B板6进行穿墙硬连接，通过第二绝缘子22、第三绝缘子23、第四绝缘子24、第五绝缘子25和第六绝缘子26将射频A板5与射频C板7进行穿墙硬连接，能够实现信号传输的同时，根据电路功能分布隔离腔，提高各路信号之间的相互隔离，提高电路屏蔽度。
[0023]所述上腔体中设有第一纵向隔离墙16、第二纵向隔离墙17。通过在上腔体中设置的两个纵向隔离墙将上腔体划分成三个相连通的隔离腔，既能够避免相邻电路之间的干扰，提高电路的屏蔽度，改善电磁兼容性能，又能够保证信号能够简单、有效传输。
[0024]所述下腔体中设有第三纵向隔离墙18。通过在下腔体中设置的隔离墙将下腔体隔成两个独立的腔体，分