RDSS收发模块的制作方法

rdss收发模块
技术领域
1.本实用新型涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种rdss收发模块。


背景技术：

2.rdss(radio determination satellite system)，即卫星无线电定位系统，无线电定位卫星业务，指利用无线电定位卫星，为需要定位的用户提供定位信息的无线电业务。双向短报文通信技术是北斗卫星导航系统的一大重要技术优势，具有方便、快捷、安全、环境适应性好等众多优点，可以广泛用于指挥调度，抗险救灾，保密通信，野外作业等等。
3.随着北斗三号系统全面建成，具备区域和全球短报文功能的终端和模块受到了热烈的欢迎，然而模块在用于手持、穿戴等终端设备时，由于模块接收端为单端口输入，应用时天线端须先对b2b、s信号分别进行放大，再合路为一个端口输出，导致天线端设计复杂度变高，体积需求变大；另外，模块中s频点射频端抑制滤波器只有一级，带外抑制低，在复杂环境中使用时区域短报文接收的稳定性难以保证，且模块的发射功率较小。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种rdss收发模块，用以解决现有技术中如何避免小型化rdss模块的短报文通信功能不稳定、不可靠的缺陷，模块体积小，散热性能高，通信成功率稳定，具有抗邻频干扰功能，可在复杂的环境条件下稳定可靠的使用。
5.本实用新型提供一种rdss收发模块，包括：包括射频板、数字板和板间接口电路单元，所述射频板内设有b2b低噪放单元、s低噪放单元、l功放单元、射频芯片，所述数字板内设有基带电路单元和电源管理电路，其中：所述b2b低噪放单元的输入端、所述s低噪放单元的输入端和所述l功放单元的输出端分别与外接天线相连，所述b2b低噪放单元的输出端、所述s低噪放单元的输出端和所述l功放单元的输入端分别与所述射频芯片相连，所述射频芯片与所述基带电路单元通过所述板间接口电路单元相连，所述电源管理电路分别与板间接口电路单元和所述基带电路单元相连。
6.根据本实用新型提供的一种rdss收发模块，所述s低噪放单元包括依次相连的第一介质滤波器、第一限幅器、第一低噪声放大器、第一抑制滤波器、第二低噪声放大器、第一π型衰减网络以及第二抑制滤波器，所述第一介质滤波器与所述外接天线相连，所述第二抑制滤波器与所述射频芯片的s输入端相连；和/或，所述b2b低噪放单元包括依次相连的第二介质滤波器、第二限幅器、第三低噪声放大器、第三抑制滤波器、第四低噪声放大器、第二π型衰减网络以及第四抑制滤波器，所述第二介质滤波器与所述外接天线相连，所述第四抑制滤波器与所述射频芯片的b2b输入端相连。
7.根据本实用新型提供的一种rdss收发模块，所述射频芯片包括第一接收机链路、第二接收机链路和发射机链路，所述第一接收机链路的输入端与所述b2b低噪放单元的输出端相连，所述第二接收机链路的输入端与所述s低噪放单元的输出端相连，所述第一接收机链路的输出端、所述第二接收机链路的输出端和所述发射机链路的输入端通过所述板间
接口电路单元与所述基带电路单元相连，所述发射机链路的输出端与所述l功放单元的输入端相连。
8.根据本实用新型提供的一种rdss收发模块，所述第一接收机链路包括依次相连的第五低噪声放大器、第一下变频混频器子单元、第一中频滤波器子单元、第一可编程放大器子单元和第一自动增益控制电路，所述第五低噪声放大器的输入端与所述b2b低噪放单元的输出端相连，所述自动增益控制电路通过所述板间接口电路单元与所述基带电路单元相连；和/或，所述第二接收机链路包括依次相连的第六低噪声放大器、第二下变频混频器子单元、第二中频滤波器子单元、第二可编程放大器子单元和第二自动增益控制电路，所述第六低噪声放大器的输入端与所述s低噪放单元的输出端相连，所述自动增益控制电路通过所述板间接口电路单元与所述基带电路单元相连。
9.根据本实用新型提供的一种rdss收发模块，所述第一下变频混频器子单元包括第一锁相环和第一i/q下变频混频器，所述第一锁相环与所述第一i/q下变频混频器连接，所述第一中频滤波器子单元包括第一中频滤波器，且所述第一中频滤波器和所述第一i/q下变频混频器对应连接，所述第一可编程放大器子单元包括第一可编程放大器，且所述第一可编程放大器与所述第一中频滤波器对应连接；所述第二下变频混频器子单元包括第二锁相环和第二i/q下变频混频器，所述第二锁相环与所述第二i/q下变频混频器连接，所述第二中频滤波器子单元包括第二中频滤波器，且所述第二中频滤波器和所述第二i/q下变频混频器对应连接，所述第二可编程放大器子单元包括第二可编程放大器，且所述第二可编程放大器与所述第二中频滤波器对应连接。
10.根据本实用新型提供的一种rdss收发模块，所述发射机链路包括依次相连的da转换器、滤波器、上变频混频器和功率预放大推动电路，所述da转换器的输入端通过所述板间接口电路单元与所述基带电路单元相连，所述功率预放大推动电路的输出端与所述l功放单元的输入端相连。
11.根据本实用新型提供的一种rdss收发模块，所述l功放单元包括依次连接的前级滤波器、预备放大管、功率放大管、隔离器和谐波滤波器，所述前级滤波器的输入端与所述射频芯片的l输出端相连，所述谐波滤波器与所述外接天线相连。
12.根据本实用新型提供的一种rdss收发模块，所述板间接口电路单元包括第一板间接口电路和第二板间接口电路，所述第一板间接口电路包括第一数字射频连接器，所述第二板间接口电路包括第二数字射频连接器，所述第一数字射频连接器设置于所述射频板上，且与所述射频芯片相连，所述第二数字射频连接器设置于所述数字板上，且与所述基带电路单元相连，所述射频板与所述数字板通过所述第一数字射频连接器和所述第二数字射频连接器相连。
13.根据本实用新型提供的一种rdss收发模块，所述第一板间接口电路还包括设置于所述射频板上的第一功放电源连接器，所述第二板间接口电路还包括设置于所述数字板上的第二功放电源连接器，所述电源管理电路分别与所述基带电路单元、所述第二数字射频连接器和所述第二功放电源连接器相连，所述电源管理电路通过所述第二功放电源连接器和所述第一功放电源连接器与所述l功放单元连接。
14.根据本实用新型提供的一种rdss收发模块，所述数字板上还设有用于与宿主机进行数据和信号交互的外部接口电路，所述外部接口电路分别与所述基带电路单元和所述电
源管理电路相连。
15.本实用新型提供的rdss收发模块，具备接收s、b2b的信号处理功能，支持区域和全球的短报文的收发处理，完成区域短报文与全球短报文的通信功能，且通信成功率高，工作稳定可靠；具有体积小、重量轻、电磁兼容性好，同时采用全国产化器件，方便实用，s区域短报文接收通道具有抗邻频干扰功能，可在复杂的环境条件下稳定可靠的使用。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本实用新型提供的rdss收发模块的结构示意图；
18.图2是本实用新型提供的低噪放单元示意图；
19.图3是本实用新型提供的l功放单元示意图；
20.图4是本实用新型提供的射频芯片结构示意图；
21.图5是本实用新型提供的基带芯片结构示意图；
22.图中：
23.1、射频板；11、b2b低噪放单元；111、第二介质滤波器；112、第二限幅器；113、第三低噪声放大器；114、第三抑制滤波器；115、第四低噪声放大器；116、第二π型衰减网络；117、第四抑制滤波器；12、s低噪放单元；121、第一介质滤波器；122、第一限幅器；123、第一低噪声放大器；124、第一抑制滤波器；125、第二低噪声放大器；126、第一π型衰减网络；127、第二抑制滤波器；13、l功放单元；131、前级滤波器；132、预备放大管；133、功率放大管；134、隔离器；135、谐波滤波器；14、射频芯片；141、第一接收机链路；1411、第五低噪声放大器；1412、第一下变频混频器子单元；14121、第一锁相环；14122、第一下变频混频器；1413、第一中频滤波器子单元；14131、第一中频滤波器；1414、第一可编程放大器子单元；1415、第一自动增益控制电路；14151、第一可编程放大器；142、第二接收机链路；143、发射机链路；1431、da转换器；1432、滤波器；1433、上变频混频器；1434、功率预放大推动电路；15、时钟电路；2、数字板；21、基带电路单元；211、基带芯片；2211、ad转换模块；2212、cpu子系统；2213、基带子系统；2214、矩阵协处理器；2215、外设接口单元；212、外部ddr；213、存储器；214、基带系统时钟；22、电源管理电路；3、板间接口电路单元；31、第一板间接口电路；311、第一数字射频连接器；312、第一功放电源连接器；32、第二板间接口电路；321、第二数字射频连接器；322、第二功放电源连接器；4、外部接口电路。
具体实施方式
24.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.图1示出了本实用新型提高的一种rdss收发模块，包括射频板1、数字板2和板间接口电路单元3，射频板1内设有b2b低噪放单元11、s低噪放单元12、l功放单元13、射频芯片14，数字板2内设有基带电路单元21和电源管理电路22，其中：
26.b2b低噪放单元11的输入端、s低噪放单元12的输入端和l功放单元13的输出端分别与外接天线相连，b2b低噪放单元11的输出端、s低噪放单元12的输出端和l功放单元13的输入端分别与射频芯片14相连，射频芯片14与基带电路单元21通过所述板间接口电路单元3相连，电源管理电路22分别与板间接口电路单元3和基带电路单元21相连。
27.需要说明的是，射频板1主要完成北斗三号区域短报文及全球短报文信号的低噪声放大、滤波、变频以及rdss-l信号的功率放大；数字板主要完成b2b、s频点及发送报文的bpsk信号处理及信息处理，实现卫星导航信号的捕获、跟踪，完成短报文信号的处理。
28.具体地，参考图2，s低噪放单元12包括依次相连的第一介质滤波器121、第一限幅器122、第一低噪声放大器123、第一抑制滤波器124、第二低噪声放大器125、第一π型衰减网络126以及第二抑制滤波器127，第一介质滤波器121与外接天线相连，第二抑制滤波器127与射频芯片14的s输入端相连。
29.需要说明的是，s低噪放单元12实现区域短报文接收信号s频段(2491.75mhz
±
8.16mhz)的低噪声放大功能，增益(33
±
1)db，噪声系数小于1.5db。具体而言，s信号通过外接天线依次进入第一介质滤波器121、第一限幅器122、第一低噪声放大器123、第一抑制滤波器124、第二低噪声放大器125、第一π型衰减网络126以及第二抑制滤波器127，在实现s信号的低噪声放大滤波后进入射频芯片14。
30.此外，s低噪放单元12具有抗邻频抑制功能。具体而言，由于wifi、蓝牙、5g等信号频率与s通道接收频率接近，容易造成s通道带内阻塞，从而影响区域短报文通信成功率，因此设计采用第一抑制滤波器124和第二抑制滤波器127对s邻道信号进行深度抑制，使其功率均低于s带内底噪，对后级电路影响可以忽略，从而确保信道工作在线性区域，并且确保区域短报文接收的稳定性和可靠性。
31.另外，b2b低噪放单元11包括依次相连的第二介质滤波器111、第二限幅器112、第三低噪声放大器113、第三抑制滤波器114、第四低噪声放大器115、第二π型衰减网络116以及第四抑制滤波器117，第二介质滤波器111与外接天线相连，第四抑制滤波器117与射频芯片14的b2b输入端相连。
32.需要说明的是，b2b低噪放单元11实现全球短报文接收信号b2b频段(1207.14mhz
±
10.23mhz)的低噪声放大功能，增益(33
±
1)db，噪声系数小于1.5db。具体而言，b2b信号通过外接天线依次进入第二介质滤波器111、第二限幅器112、第三低噪声放大器113、第三抑制滤波器114、第四低噪声放大器115、第二π型衰减网络116以及第四抑制滤波器117，在实现b2b信号的低噪声放大滤波后进入射频芯片14。
33.此外，b2b低噪放单元11具有抗电磁烧毁功能。具体而言，接收信号经过第二介质滤波器111后进入第二限幅器112，当大信号输入时，第二限幅器112对输入大功率进行抑制后输出，防止大信号造成后级器件损坏或烧毁，提升模块可靠性。
34.参考图3，l功放单元13包括依次连接的前级滤波器131、预备放大管132、功率放大管133、隔离器134和谐波滤波器134，前级滤波器131的输入端与射频芯片14的l输出端相连，谐波滤波器134与外接天线相连。
35.需要说明的是，l功放单元13实现区域短报文发射信号lf1(1614.16
±
4.08)mhz、lf2(1618.24
±
4.08)mhz，全球短报文发射信号lf4(1624.524
±
1.6376)mhz的功率放大功能，输出功率30dbm～37dbm可调。具体而言，射频芯片14输出的l信号依次通过前级滤波器131、预备放大管132、功率放大管133、隔离器134和谐波滤波器134后，通过l天线发射出去。
36.需要补充的是，通过配置射频芯片14的发射通道增益，实现l功放单元13输出30dbm～37dbm功率可调功能；另外，通过射频芯片14内部温度传感器，在不同温度下，调整射频芯片14发射通道增益配置，保证l功放单元13在不同温度下输出功率稳定。
37.参考图4，射频芯片14包括第一接收机链路141、第二接收机链路142和发射机链路143，第一接收机链路141的输入端与b2b低噪放单元11的输出端相连，第二接收机链路142的输入端与s低噪放单元12的输出端相连，第一接收机链路141的输出端、第二接收机链路142的输出端和发射机链路143的输入端通过板间接口电路单元3与基带电路单元21相连，发射机链路143的输出端与l功放单元13的输入端相连。
38.具体而言，第一接收机链路141包括依次相连的第五低噪声放大器1411、第一下变频混频器子单元1412、第一中频滤波器子单元1413、第一可编程放大器子单元1414和第一自动增益控制电路1415，第五低噪声放大器1411的输入端与b2b低噪放单元11的输出端相连，自动增益控制电路1415通过板间接口电路单元3与基带电路单元21相连。
39.更进一步的说，第一下变频混频器子单元1412包括第一锁相环14121和第一i/q下变频混频器14122，第一锁相环14121第一i/q下变频混频器14122连接，第一中频滤波器子单元1413包括第一中频滤波器14131，且第一中频滤波器14131和第一i/q下变频混频器14122对应连接，第一可编程放大器子单元1414包括第一可编程放大器14141，且第一可编程放大器14141与第一中频滤波器14131对应连接。
40.第二接收机链路包括依次相连的第六低噪声放大器、第二下变频混频器子单元、第二中频滤波器子单元、第二可编程放大器子单元和第二自动增益控制电路，第六低噪声放大器的输入端与s低噪放单元12的输出端相连，自动增益控制电路通过板间接口电路单元与基带电路单元相连，原理框图可参考第一接收机链路141。
41.更进一步的说，第二下变频混频器子单元包括第二锁相环和第二i/q下变频混频器，第二锁相环与第二i/q下变频混频器连接，第二中频滤波器子单元包括第二中频滤波器，且第二中频滤波器和第二i/q下变频混频器对应连接，第二可编程放大器子单元包括第二可编程放大器，且第二可编程放大器与第二中频滤波器对应连接。
42.在一个可选实施例中，射频芯片14还包括spi接口和低压差线性电源(ldo)模块。s低噪放单元12、b2b低噪放单元11输出进入射频芯片14，进行下变频、中频滤波放大处理后，输出中频iq信号，通过板间接口电路单元3连接至数字板2。
43.另外，发射机链路143包括依次相连的da转换器1431、滤波器1432、上变频混频器1433和功率预放大推动电路1434，da转换器1431的输入端通过板间接口电路单元3与基带电路单元21相连，功率预放大推动电路1434的输出端与l功放单元13的输入端相连。
44.在一个可选实施例中，射频板1上还设有与射频芯片14相连的时钟电路15，时钟电路15可以采用高温度稳定度的10mhz温补晶振，作为射频芯片14的参考时钟，晶振电源通过极低噪声ldo提供，并靠近晶振摆放。需要说明的是，射频芯片14输出62mhz参考钟作为基带芯片221的rdss采样时钟。此外，采用高温度稳定度的10mhz温补晶振，作为射频集成芯片和
的参考时钟，晶振电源由极低噪声的ldo提供，靠近晶振摆放，时钟电路布局上远离发射电路及低噪放电路，可以保证时钟电源和时钟质量不受外界电路及发射瞬间电源噪声及热量的影响。
45.在本实施例中，基带电路单元21包括基带芯片211及其外部ddr222、存储器223、基带系统时钟224等电路。参考图5，基带芯片221集成了ad转换模块2211、cpu子系统2212、基带子系统2213、协处理器2214和外设接口单元2215等。基带芯片221接收射频板1输出的s、b2b中频iq信号，通过ad转换模块2211转换后，完成信号的捕获、跟踪，导航电文的解析、数据处理，完成区域及全球短报文出入站协议处理、通信协议处理，并通过串口和授时脉冲接口输出。
46.需要说明的是，射频芯片14实现低噪声放大后的s和b2b信号的下变频，并通过板间接口电路单元3送入数字板2的基带芯片221进行处理，以实现数字板2输出的tx基带信号的上变频，上变频后的信号连接至l频段的功率放大器输入端；基带芯片221完成全球短报文出站信号b2b、rdss出站信号s的中频信号的处理，实现lf1、lf2和lf4基带信号生成、完成区域及全球短报文出入站协议处理、通信协议处理。将接收到的授时信息通过基带芯片221转换为秒脉冲信号输出，通过外设接口单元2215完成与外界的信息交互。
47.由于rdss收发模块体积小，发射状态下rdss收发模块温升迅速，功放最大输出功率降低，同时容易造成系统参考时钟不稳定，从而影响通信成功率，因此结构件采用2a12-t4铝合金，传导热阻低，散热效率高；且对基带芯片、第二功率放大管等发热量高的器件，在结构件上增加凸台，确保凸台与器件之间采用高导热系数的导热衬垫或导热硅脂作为界面材料，从而加快器件温度传导；另外，腔体内部增加分割条，增大传导面积，提升传导效率，确保rdss收发模块尺寸≤53mm
×
39mm
×
15.3mm(长
×
宽
×
高)，其中，高度包含宿主机安装高度；模块主体高度11.7mm(不含宿主机安装高度)；rdss收发模块重量≤45g；另外，低噪放管、功放管、滤波器、射频收发芯片、基带芯片等主要元器件全部实现国产化，实用性高。
48.在一个可选实施例中，板间接口电路单元3包括第一板间接口电路31和第二板间接口电路32，第一板间接口电路31包括第一数字射频连接器311，第二板间接口电路32包括第二数字射频连接器321，第一数字射频连接器311设置于射频板1上，且与射频芯片14相连，第二数字射频连接器321设置于数字板2上，且与基带电路单元21相连，射频板1与数字板2通过第一数字射频连接器311和第二数字射频连接器321相连。
49.另外，第一板间接口电路31还包括设置于射频板1上的第一功放电源连接器312，第二板间接口电路32还包括设置于数字板2上的第二功放电源连接器322，电源管理电路22分别与基带电路单元21、第二数字射频连接器321和第二功放电源连接器322相连，电源管理电路22通过第二功放电源连接器322和第一功放电源连接器312与l功放单元16连接。
50.更进一步地说，本实施例中，电源管理电路22包括+5v功放电源部分和+3.6v电源转换部分，其中，+5v电源滤波后为射频板1l功放单元16供电，+3.6v电源转换部分分别通过电源转换芯片输出3.3v、1.8v、1.5v和0.8v，以为其他芯片和电路单元供电。
51.在一个可选实施例中，数字板2上还设有用于与宿主机进行数据和信号交互的外部接口电路4，外部接口电路4分别与基带电路单元21和电源管理电路22相连。更进一步地说，外部接口电路4主要包含+5v、+3.6v直流电压(宿主机提供)，同时包含3路串口、模块使能、发射使能、pps、复位、外部sim卡时钟数据线等信号，通过外部接口电路4与宿主机进行
数据和信号交互。
52.综上所述，本实用新型具备接收s、b2b的信号处理功能，支持区域和全球的短报文的收发处理，完成区域短报文与全球短报文的通信功能，且通信成功率高，工作稳定可靠；具有体积小、重量轻、电磁兼容性好，同时采用全国产化器件，方便实用，s区域短报文接收通道具有抗邻频干扰功能，可在复杂的环境条件下稳定可靠的使用。
53.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
54.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
55.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。