CN103296973B - W波段上变频模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通讯和雷达技术领域，特别涉及一种W波段上变频模块。W波段上变频模块，包括上层腔体和下层腔体，所述上层腔体内安装有电源印制电路板和绝缘子，下层腔体的顶部安装有射频链路，所述电源印制电路板通过绝缘子与射频链路垂直连接。本发明的W波段上变频模块中的各元器件采用三维立体结构布置，射频链路中的元器件与电源印制电路板通过绝缘子垂直互连，增强了电源和元器件的隔离，提高了模块的电磁兼容性，保证了W波段上变频模块的稳定性和可靠性；不同腔体层安装不同的电子元器件，再通过绝缘子进行垂直互连，处于同层的各元器件采用平面混合集成的方式布置，最终形成W波段上变频模块的小型化和集成化。
Description
技术领域
本发明涉及通讯和雷达技术领域，特别涉及一种用于W波段收发组件中的W波段上变频模块。
背景技术
根据频率划分，毫米波一般指的是波长介于1mm～10mm的电磁波，毫米波相较其他波段有波长短，穿透电离层的能力强，具有比红外和可见光更强的穿透烟尘、云雾等恶劣天气的能力，能全天候工作，而且由于相对带宽较宽，可以实现点对点大容量通信和高分辨率成像。其中W波段是毫米波中的重要的窗口频率，该波段的收发技术研究是目前毫米波应用中的热门课题。W波段由于频率更高，波长更短，在同样口径的天线下，波长短能实现窄波束、低副瓣，这样就能有极高的精度和良好的分辨力。W波段的系统可以应用于很多场合如高铁防撞、精确制导、盲降等领域。目前国外很多国家都在开展W波段设备的研制工作，并且已经取得了很大的进展，美国的毫米波设备在W波段已实用化，正在向更高频率发展；而国内由于工艺条件和器件的限制所以这方面工作开展相对较晚，所以在技术水平上已经落后于发达国家。
W波段系统中的重要组成部份W波段收发组件，一般包括本振功率分配板、发射链路、接收链路及本振链路，接收链路包括W波段接收模块，发射链路包括W波段上变频模块、功率合成模块，本振链路包括倍频模块。其中W波段上变频模块主要将S波段的中频信号上变频到W波段射频信号，可用于雷达、通信领域信号的发送。作为W波段收发组件中的重要组成部件——W波段上变频模块，由于目前还难以达到小型化、高集成度、高可靠性的要求，其性能的优劣也直接影响到整个W波段收发组件的性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种用以满足W波段收发组件使用需求的小型化、高集成度的W波段上变频模块。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
W波段上变频模块，包括上层腔体和下层腔体，所述上层腔体内安装有电源印制电路板和绝缘子，下层腔体的顶部安装有射频链路，所述电源印制电路板通过绝缘子与射频链路垂直连接，所述上层腔体和下层腔体内还分别设置有波导结构，所述射频链路包括第一W波段放大器和第二W波段放大器、W波段混频器、第三W波段放大器和第四W波段放大器、中频衰减器，所述各元器件采用平面混合集成的方式布置，所述第一W波段放大器、第二W波段放大器、W波混频器、第三W波段放大器、第四W波段放大器依次连接，同时中频衰减器也与W波混频器连接；输入信号经第一W波段放大器和第二W波段放大器放大，再与从中频衰减器出来的中频信号一起通过混频器进行上变频，上变频后的射频信号经第三W波段放大器和第四W波段放大器后由射频输出接口输出，中频衰减器用于控制发射功率电平。
上述W波段上变频模块中，所述波导结构用于波导到微带的过渡。
上述W波段上变频模块中，还包括盖板，所述盖板、上层腔体和下层腔体呈上、中、下分布，并通过销钉定位，紧固螺钉将其组装在一起。所述盖板用于保护电源印制电路板并起到电磁兼容的效果。
上述W波段上变频模块中，所述电源印制电路板包括输入输出的焊盘、LDO稳压电路以及由调制器和MOS管组成的脉冲调制电路。电源印制电路板用于完成模块的供电及控制工作。
上述W波段上变频模块中，所述电源印制电路板的插座上还连接有中频微型连接器，所述中频微型连接器包括一个中频微型插座与一根中频微型电缆组件，其连接方式为盲插连接。
上述W波段上变频模块中，所述W波段上变频模块还包括本振输入接口、中频输入接口、射频输出接口及外部电源、控制信号输入接口。所述外部电源、控制信号输入接口通过飞线与电源印制电路板连接，所述中频微型连接器作为中频输入接口。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明的W波段上变频模块，能够将S波段的中频信号上变频到W波段射频信号，模块中的各元器件采用三维立体结构布置，射频链路中的元器件与电源印制电路板通过绝缘子垂直互连，增强了电源和元器件的隔离，提高了模块的电磁兼容性，保证了W波段上变频模块的稳定性和可靠性；不同腔体层安装不同的电子元器件，再通过绝缘子进行垂直互连，处于同层的各元器件采用平面混合集成的方式布置，使模块中信号走线、焊盘、管脚等的间距和尺寸极大的减小，最终实现W波段上变频模块的小型化和集成化。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的拆分结构示意图。
图3为本发明的电路原理图。
图4为图2中电源印制电路板的电路原理框图。
图中标记：301-盖板,302-上层腔体,303-下层腔体,304-电源印制电路板,305-绝缘子,306-中频微型连接器。
3001-第一W波段放大器,3002-第二W波段放大器,3003-中频衰减器,3004-W波段混频器,3005-第三W波段放大器,3006-第四W波段放大器。
3041-第一LDO稳压芯片，3042-第二LDO稳压芯片，3043-MOS开关，3044-MOS驱动芯片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如附图1、附图2所示，本实施例的W波段上变频模块包括盖板301、上层腔体302、下层腔体303，所述上层腔体302内安装有电源印制电路板304和绝缘子305，下层腔体303的顶部安装有射频链路，所述电源印制电路板304通过绝缘子305与射频链路垂直连接，所述上层腔体302和下层腔体303内还分别设置有波导结构(上腔体和下腔体中分别设置第一波导结构和第二波导结构)。所述电源印制电路板304的插座上还连接有中频微型连接器306。如附图3所示，所述射频链路包括第一W波段放大器3001和第二W波段放大器3002、W波段混频器3004、第三W波段放大器3005和第四W波段放大器3006、中频衰减器3003，各元器件采用平面混合集成的方式布置。模块中的各元器件采用三维立体结构布置，射频链路中的元器件与电源印制电路板通过绝缘子垂直互连，增强了电源和元器件的隔离，提高了上变频模块的电磁兼容性，保证了W波段上变频模块的稳定性和可靠性；不同腔体层安装不同的电子元器件，再通过绝缘子进行垂直互连，处于同层的各元器件采用平面混合集成的方式布置，使模块中信号走线、焊盘、管脚等的间距和尺寸极大的减小，最终实现W波段上变频模块的小型化和集成化。
W波段上变频模块中盖板301、上层腔体302和下层腔体303呈上、中、下分布，并通过销钉定位，紧固螺钉将其组装在一起。所述电源印制电路板304包括输入输出的焊盘、LDO稳压电路以及由调制器和MOS管组成的脉冲调制电路。所述W波段上变频模块还包括本振输入接口、中频输入接口，射频输出接口及外部电源、控制信号输入接口。所述外部电源、控制信号输入接口通过飞线与电源印制电路板304连接。所述中频微型连接器作为中频输入接口，中频微型连接器306包括一个中频微型插座与一根中频微型电缆组件，其连接方式为盲插连接。
W波段上变频模块将S波段的中频信号上变频到W波段射频信号的工作原理为：如附图3所示，经倍频模块倍频过后的本振信号从本振输入接口进入第一波导结构进行波导—微带变换后依次输入第一W波段放大器3001和第二W波段放大器3002放大，再与从中频衰减器3003出来的中频信号一起通过混频器3004进行上变频，上变频后的射频信号经第三W波段放大器3005和第四W波段放大器3006后由射频输出接口输出。中频衰减器3003用于控制发射功率电平。第二波导结构对射频输出信号进行微带—波导变换。
W波段上变频模块的供电及控制工作原理为：如图4所示，电源印制电路板304包含多个输入输出的焊盘、两个LDO稳压芯片(第一LDO稳压芯片3041、第二LDO稳压芯片3042)、一个由调制器和MOS管组成的脉冲调制电路。电源印制电路板304的负电压通过外部飞线到印制电路板的输入焊盘，经由第一LDO稳压芯片3041稳压后到输出焊盘，再经飞线连接到绝缘子305，给射频链路供电；正电压由外部飞线到印制电路板304的输入焊盘，经由第二LDO稳压芯片3042稳压后到MOS开关3043，通过MOS开关3043控制后到印制电路板输出焊盘，再经飞线连接到绝缘子305，给射频链路提供电压；控制电平由外部飞线到印制电路板304输入焊盘，再经由MOS驱动芯片3044形成控制信号来控制MOS开关3043的通断，以实现脉冲工作模式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.W波段上变频模块，包括上层腔体和下层腔体，所述上层腔体内安装有电源印制电路板和绝缘子，下层腔体的顶部安装有射频链路，所述电源印制电路板通过绝缘子与射频链路垂直连接，所述上层腔体和下层腔体内还分别设置有波导结构，所述射频链路包括第一W波段放大器(3001)和第二W波段放大器(3002)、W波段混频器(3004)、第三W波段放大器(3005)和第四W波段放大器(3006)、中频衰减器(3003)，其特征在于：所述各元器件采用平面混合集成的方式布置，所述第一W波段放大器(3001)、第二W波段放大器(3002)、W波混频器(3004)、第三W波段放大器(3005)、第四W波段放大器(3006)依次连接，同时中频衰减器(3003)也与W波混频器(3004)连接；输入信号经第一W波段放大器(3001)和第二W波段放大器(3002)放大，再与从中频衰减器(3003)出来的中频信号一起通过混频器(3004)进行上变频，上变频后的射频信号经第三W波段放大器(3005)和第四W波段放大器(3006)后由射频输出接口输出，中频衰减器(3003)用于控制发射功率电平。
2.根据权利要求1所述的W波段上变频模块，其特征在于：所述W波段上变频模块还包括盖板，所述盖板、上层腔体和下层腔体呈上、中、下分布，并通过销钉定位，紧固螺钉将其组装在一起。
3.根据权利要求1所述的W波段上变频模块，其特征在于：所述电源印制电路板包括输入输出的焊盘、LDO稳压电路以及由调制器和MOS管组成的脉冲调制电路。
4.根据权利要求1所述的W波段上变频模块，其特征在于：所述电源印制电路板的插座上还连接有中频微型连接器，所述中频微型连接器包括一个中频微型插座与一根中频微型电缆组件，其连接方式为盲插连接。
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