一种模式可重构s频段收发射频组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及卫星通信领域的一种模式可重构S频段收发射频组件，包括组件腔体、左旋圆极化信号接口、右旋圆极化信号接口、接收信号输出口、发射信号输入口和射频电路，所述的射频电路通过左旋圆极化信号接口和右旋圆极化信号接口、接收信号输出口、发射信号输入口与外部的设备相连接。本实用新型对有源相控阵天线中所使用的收发组件进行信道之间的切换，从而完成在不同卫星之间的分时通信。该实用新型可辅助天线系统在固定站、移动站以及便携站天线中进行快速信号跟踪、信号切换、信号捕获、信号收发分置等功能的实现。
【专利说明】
一种模式可重构S频段收发射频组件
技术领域
[0001]本实用新型涉及的技术领域涵盖了电子信息系统中，有源相控阵天线所需要的收发组件模块，可在卫星通信、卫星导航、卫星定位以及遥控遥测等领域中得到广泛应用，具体为一种模式可重构S频段收发射频组件。本实用新型还特别适用于卫星通信时，对有源相控阵天线中所使用的收发组件进行信道之间的切换，从而完成在不同卫星之间的分时通信。该实用新型可辅助天线系统在固定站、移动站以及便携站天线中进行快速信号跟踪、信号切换、信号捕获、信号收发分置等功能的实现。
【背景技术】
[0002]在卫星通信领域，随着卫星的不断发射，我们国内的卫星资源逐渐丰富，同时星上信号的极化、频率等资源也逐渐增多，地面的配套系统为了与卫星资源之间相对应，同时减少地面设备的数量，设计与研制具有模式切换的地面终端有源相控阵天线时非常有必要的。而相控阵天线中核心的部件就是收发射频组件。传统的射频组件往往工作在一个模式，不具备模式切换的能力，这里的模式切换包括频率模式和极化模式等。在以往的卫星通信天线中，根据工作模式的不同，有多种方式:
[0003]1、设置多幅天线分别适应星上资源。这种方式可以根据卫星上信号形式不同，进行不同天线之间的切换，即不同的天线对应着卫星上不同的资源，这样可以保证天线的同时工作，但是天线数量多了后难免天线体积笨重、后端设备量大、跟踪速度慢等方面存在较大的劣势，不能很好的适应高机动性平台的需求。
[0004]2、采用一副天线中设置机械模式切换装置，这类模式切换装置多用于反射面天线的馈源设计中，这类体制的模式切换方式虽然有成本相对较低的优点，但在卫星通信领域，其体积依然庞大、模式切换响应时间慢等缺点。
[0005]3、传统的单模式有源相控阵天线，这类天线具有波束跟踪速度快，体制先进的优点，但是不具备切换的能力，用户无法根据需要进行星间链路的切换，使其丧失了功能复用的能力。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于避免上述【背景技术】中的不足之处，提供一种可用于有源相控阵天线中的模式切换收发射频组件，该组件具有频率切换和极化切换的能力，可实现一副天线与多模卫星之间进行通信的能力，且内部采用多级开关和滤波器进行信号之间的隔离，可满足卫星信号之间的信道干扰抑制能力，并能辅助天线波束快速切换，实现快速跟踪，具有很高的工程应用前景。
[0007]本实用新型所采用的技术方案为:
[0008]—种模式可重构S频段收发射频组件1，包括组件腔体6、左旋圆极化信号接口 2、右旋圆极化信号接口 3、接收信号输出口 7、发射信号输入口 8和射频电路29。所述的射频电路29通过左旋圆极化信号接口 2和右旋圆极化信号接口 3、接收信号输出口 7、发射信号输入口8与外部的设备相连接。
[0009]其中，所述的射频电路29包括第一单刀双掷开关11、第一双工器15、第二双工器
16、第一功放芯片23、第一放大器24、第二功放芯片26、第二放大器25、第二单刀双掷开关12、第三单刀双掷开关13、第四单刀双掷开关14、第一多功能芯片21、第二多功能芯片22、第三放大器27、驱动放大器芯片28;
[0010]第一单刀双掷开关11的信号总口与左旋圆极化信号接口2相连接，第一单刀双掷开关11的第一信号分口与第一双工器15的信号总口相连接，第一双工器15的信号输入口与第一功放芯片23的信号输出口相连接，第一功放芯片23的信号输入口与第四单刀双掷开关14的第一信号输出口相连接，第四单刀双掷开关14的信号总口与驱动放大器芯片28的信号输出口相连接，驱动放大器芯片28的信号输入口与第二多功能芯片22的信号输出口相连接，第二多功能芯片22的信号输入口与发射信号输入口 8相连接；
[0011 ]第一双工器15的信号输出口与第一放大器24的信号输入口相连接，第一放大器24的信号输出口与第三单刀双掷开关13的第一信号输入口相连接，第三单刀双掷开关13的信号总口与第三放大器27的信号输入相连接，第三放大器27的信号输出口与第一多功能芯片21信号输入口相连接，第三放大器27的信号输出口与接收输出口 7相连接；
[0012]第一单刀双掷开关11的第二信号分口与第二双工器16的信号总口相连接，第二双工器16的信号输出口与第二放大器25的信号输入口相连接，第二放大器25的信号输出口与第三单刀双掷开关13的第二信号输入口相连接；
[0013]第二双工器16的信号输入口与第二单刀双掷开关12的第一信号分口相连接，第二单刀双掷开关12的信号总口与第二功放芯片26的信号输出口相连接，第二功放芯片26的信号输入口与第四单刀双掷开关14的第二信号输出口相连接；
[0014]第二单刀双掷开关12的第二信号分口与右旋圆极化信号接口3相连接；
[0015]其中，所述的射频电路29还包括第一滤波器17、第二滤波器18、第三滤波器19和第四滤波器20 ；第一滤波器17的信号输出口与第一放大器23的信号输入口相连接，第一滤波器17的信号输入口与第四单刀双掷开关14的第一信号输出口相连接;第二滤波器18的信号输入口与第一功放芯片24的信号输出口相连接，第二滤波器18的信号输出口与第三单刀双掷开关13的第一信号输入口相连接;第三滤波器19的信号输入口与第二功放芯片25的信号输出口相连接，第三滤波器19的信号输出口与第三单刀双掷开关13的第二信号输入口相连接;第四滤波器20的信号输出口与第二放大器26的信号输入口相连接，第四滤波器20的信号输入口与第四单刀双掷开关14的第二信号输出口相连接。
[0016]其中，射频电路29位于组件腔体6内部，并通过安装固定的螺纹孔4、上盖板5和下盖板10通过激光封焊的方式围合起来；
[0017]其中，所述的接收信号输出口7和发射信号输入口 8，接口形式均为SMP快插方式。控制与供电接口 9接口形式为表贴方式，用作对组件的控制信号的输送和供电输送。
[0018]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
[0019]1、本实用新型利用多种模式集成设计的方式，利用开关和双工器对不同频率进行选择，增加滤波器和双工器，避免了信号的干扰，同时还能提高组件的空间利用率。
[0020]2、本实用新型利用在双端口与天线进行连接，可实现不同极化信号进行选择，提高了组件模块的适应性，具有可扩展性，
[0021]3、本实用新型具备分时工作模式，可有效避免不同模式之间的信道区分，减小了后端处理设备的压力，可辅助天线跟踪不同卫星信号，具有功能复用的优点。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型的三维结构俯视图。
[0023]图2是本实用新型的三维结构底视图。
[0024]图3是本实用新型的模式切换工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面，结合图1-图3对本实用新型做进一步说明。
[0026]在一种模式可重构S频段收发射频组件I中，如图1和图2所示，I，包括自上到下依次排布的左旋圆极化信号接口 2、右旋圆极化信号接口 3、安装固定的螺纹孔4、上盖板5、组件腔体6、接收信号输出口 7、发射信号输入口 8、控制与供电接口 9以及下盖板10等。
[0027]在一种模式可重构S频段收发射频组件I中，左旋圆极化信号接口2和右旋圆极化信号接口 3根据射频组件前端所连接的天线单元极化形式进行选择连接，连接方式为SMP的快插方式。这里的天线单元形式不限，只要能产生双圆极化信号即可。安装固定的螺纹孔4分别位于组件外壳的四个角上，通过螺钉连接到固定装置上，固定装置一般为热控板，用作组件散热所用。上盖板5和下盖板10通过激光封焊的方式固定在组件腔体6上。
[0028]在一种模式可重构S频段收发射频组件I中，如图3所示，射频电路29包括第一单刀双掷开关11、第一双工器15、第二双工器16、第一功放芯片23、第一放大器24、第二功放芯片26、第二放大器25、第二单刀双掷开关12、第三单刀双掷开关13、第四单刀双掷开关14、第一多功能芯片21、第二多功能芯片22、第三放大器27、驱动放大器芯片28;
[0029]第一单刀双掷开关11的信号总口与左旋圆极化信号接口2相连接，第一单刀双掷开关11的第一信号分口与第一双工器15的信号总口相连接，第一双工器15的信号输入口与第一功放芯片23的信号输出口相连接，第一功放芯片23的信号输入口与第四单刀双掷开关14的第一信号输出口相连接，第四单刀双掷开关14的信号总口与驱动放大器芯片28的信号输出口相连接，驱动放大器芯片28的信号输入口与第二多功能芯片22的信号输出口相连接，第二多功能芯片22的信号输入口与发射信号输入口 8相连接；
[°03°]第一双工器15的信号输出口与第一放大器24的信号输入口相连接，第一放大器24的信号输出口与第三单刀双掷开关13的第一信号输入口相连接，第三单刀双掷开关13的信号总口与第三放大器27的信号输入相连接，第三放大器27的信号输出口与第一多功能芯片21信号输入口相连接，第三放大器27的信号输出口与接收输出口 7相连接；
[0031]第一单刀双掷开关11的第二信号分口与第二双工器16的信号总口相连接，第二双工器16的信号输出口与第二放大器25的信号输入口相连接，第二放大器25的信号输出口与第三单刀双掷开关13的第二信号输入口相连接；
[0032]第二双工器16的信号输入口与第二单刀双掷开关12的第一信号分口相连接，第二单刀双掷开关12的信号总口与第二功放芯片26的信号输出口相连接，第二功放芯片26的信号输入口与第四单刀双掷开关14的第二信号输出口相连接；
[0033]第二单刀双掷开关12的第二信号分口与右旋圆极化信号接口3相连接；
[0034]在一种模式可重构S频段收发射频组件I中，射频电路29还包括第一滤波器17、第二滤波器18、第三滤波器19和第四滤波器20;第一滤波器17的信号输出口与第一放大器23的信号输入口相连接，第一滤波器17的信号输入口与第四单刀双掷开关14的第一信号输出口相连接;第二滤波器18的信号输入口与第一功放芯片24的信号输出口相连接，第二滤波器18的信号输出口与第三单刀双掷开关13的第一信号输入口相连接;第三滤波器19的信号输入口与第二功放芯片25的信号输出口相连接，第三滤波器19的信号输出口与第三单刀双掷开关13的第二信号输入口相连接;第四滤波器20的信号输出口与第二放大器26的信号输入口相连接，第四滤波器20的信号输入口与第四单刀双掷开关14的第二信号输出口相连接。
[0035]在一种模式可重构S频段收发射频组件I中，接收信号输出口7和发射信号输入口8，接口形式均为SMP快插方式。控制与供电接口 9接口形式为表贴方式，用作对组件的控制信号的输送和供电输送。
[0036]工作原理
[0037]该实用新型在进行工作时，首先根据指令选择不同的工作模式。
[0038]收发射频组件工作在模式A:
[0039]通过控制与供电接口9控制开关11的第一信号分口接通、开关13的第一信号分口接通和开关14的第一信号分口接通，即频率F2通道和频率Fl通道均工作在左旋圆极化信号模式。此时发射信号通过发射信号输入口 8经过多功能芯片22进行信号的移相和衰减，经过驱动芯片28，开关14的第一信号分口进入滤波器17，经过功率放大芯片23，对信号进行放大，通过双工器15的信号输入口、开关11的第一信号分口后，进入左旋圆极化信号接口2，信号发射出去。而接收信号由左旋圆极化信号接口 2进入射频组件内部，经过开关11的第一信号分口和双工器15的信号输出口，即接收频率F2通道，进入低噪声放大器24，经过滤波器18对发射Fl频率进行抑制，而后通过开关13的第一信号分口再进入低噪声放大器27进行信号的二次放大，后经过多功能芯片22进行信号的移相和衰减，最后通过接收信号输出口 7发送出去。
[0040]收发射频组件工作在模式B:
[0041]通过控制与供电接口9控制开关11的第二信号分口接通、开关12的第一信号分口、开关13的第二信号分口接通、开关14的第二信号分口接通，即频率F4通道和频率F3通道均工作在左旋圆极化模式。此时发射信号通过发射信号输入口 8经过多功能芯片22进行信号的移相和衰减，经过驱动芯片28，进入滤波器20，经过功率放大芯片26，对信号进行放大，经过开关12的第一信号分口和双工器16的发射通道后，通过开关11的第二信号分口进入左旋圆极化信号接口 2，信号发射出去。而接收信号由左旋圆极化信号接口 2进入射频组件内部，经过开关11的第二信号分口和双工器15的信号输出口，即接收频率F3通道，进入低噪声放大器25，经过滤波器19对发射F4频率进行抑制，而后通过开关13的第二信号分口再进入低噪声放大器27进行信号的二次放大，后经过多功能芯片21进行信号的移相和衰减，最后通过接收信号输出口 7发送出去。
[0042]收发射频组件工作在模式C:
[0043]通过控制与供电接口9控制开关11的第二信号分口接通、开关12的第二信号分口接通、开关13的第二信号分口接通、开关14的第二信号分口接通，即频率F4通道工作在左旋圆极化模式而频率F3通道工作在左旋圆极化模式。此时发射信号通过发射信号输入口 8经过多功能芯片22进行信号的移相和衰减，经过驱动芯片28，开关14的第二信号分口进入滤波器20，经过功率放大芯片26，对信号进行放大，经过开关12的第二信号分口后进入右旋圆极化信号接口 3，信号发射出去。而接收信号由左旋圆极化信号接口 2进入射频组件内部，经过开关11的第二信号分口和双工器15信号输出口，即接收频率F3通道，进入低噪声放大器25，经过滤波器19对发射F4频率进行抑制，而后通过开关13的第二信号分口再进入低噪声放大器27进行信号的二次放大，后经过多功能芯片21进行信号的移相和衰减，最后通过接收信号输出口 7发送出去。
【主权项】
1.一种模式可重构S频段收发射频组件，包括组件腔体(6)、左旋圆极化信号接口(2)、右旋圆极化信号接口(3)、接收信号输出口(7)、发射信号输入口(8)和射频电路(29)，其特征在于:所述的射频电路(29)通过左旋圆极化信号接口(2)和右旋圆极化信号接口(3)、接收信号输出口(7)、发射信号输入口(8)与外部的设备相连接。2.根据权利要求1所述的一种模式可重构S频段收发射频组件，其特征在于:所述的射频电路(29)包括第一单刀双掷开关(11)、第一双工器(15)、第二双工器(16)、第一功放芯片(23)、第一放大器(24)、第二功放芯片(26)、第二放大器(25)、第二单刀双掷开关(12)、第三单刀双掷开关(13)、第四单刀双掷开关(14)、第一多功能芯片(21)、第二多功能芯片(22)、第三放大器(27)、驱动放大器芯片(28); 第一单刀双掷开关(11)的信号总口与左旋圆极化信号接口(2)相连接，第一单刀双掷开关(11)的第一信号分口与第一双工器(15)的信号总口相连接，第一双工器(15)的信号输入口与第一功放芯片(23)的信号输出口相连接，第一功放芯片(23)的信号输入口与第四单刀双掷开关(14)的第一信号输出口相连接，第四单刀双掷开关(14)的信号总口与驱动放大器芯片(28)的信号输出口相连接，驱动放大器芯片(28)的信号输入口与第二多功能芯片(22)的信号输出口相连接，第二多功能芯片(22)的信号输入口与发射信号输入口(8)相连接； 第一双工器(15)的信号输出口与第一放大器(24)的信号输入口相连接，第一放大器(24)的信号输出口与第三单刀双掷开关(13)的第一信号输入口相连接，第三单刀双掷开关(13)的信号总口与第三放大器(27)的信号输入相连接，第三放大器(27)的信号输出口与第一多功能芯片(21)信号输入口相连接，第三放大器(27)的信号输出口与接收输出口(7)相连接； 第一单刀双掷开关(11)的第二信号分口与第二双工器(16)的信号总口相连接，第二双工器(16)的信号输出口与第二放大器(25)的信号输入口相连接，第二放大器(25)的信号输出口与第三单刀双掷开关(13)的第二信号输入口相连接； 第二双工器(16)的信号输入口与第二单刀双掷开关(12)的第一信号分口相连接，第二单刀双掷开关(12)的信号总口与第二功放芯片(26)的信号输出口相连接，第二功放芯片(26)的信号输入口与第四单刀双掷开关(14)的第二信号输出口相连接； 第二单刀双掷开关(12)的第二信号分口与右旋圆极化信号接口(3)相连接。3.根据权利要求1或2所述的一种模式可重构S频段收发射频组件，其特征在于:所述的射频电路(29)还包括第一滤波器(17)、第二滤波器(18)、第三滤波器(19)和第四滤波器(20)；第一滤波器(17)的信号输出口与第一放大器(23)的信号输入口相连接，第一滤波器(17)的信号输入口与第四单刀双掷开关(14)的第一信号输出口相连接;第二滤波器(18)的信号输入口与第一功放芯片(24)的信号输出口相连接，第二滤波器(18)的信号输出口与第三单刀双掷开关(13)的第一信号输入口相连接;第三滤波器(19)的信号输入口与第二功放芯片(25)的信号输出口相连接，第三滤波器(19)的信号输出口与第三单刀双掷开关(13)的第二信号输入口相连接;第四滤波器(20)的信号输出口与第二放大器(26)的信号输入口相连接，第四滤波器(20)的信号输入口与第四单刀双掷开关(14)的第二信号输出口相连接。4.根据权利要求1或2所述的一种模式可重构S频段收发射频组件，其特征在于:射频电路(29)位于组件腔体(6)内部，并通过安装固定的螺纹孔(4)、上盖板(5)和下盖板(10)通过激光封焊的方式围合起来。5.根据权利要求1所述的一种模式可重构S频段收发射频组件，其特征在于:所述的接收信号输出口(7)和发射信号输入口(8)，接口形式均为SMP快插方式。控制与供电接口(9)接口形式为表贴方式，用作对组件的控制信号的输送和供电输送。
【文档编号】H04B1/401GK205545249SQ201521055228
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年12月17日
【发明人】韩国栋, 王焕菊, 高冲, 张宙, 肖松, 卢炜
【申请人】中国电子科技集团公司第五十四研究所