一种基于北斗三号系统的全球短报文通信模块的制作方法

1.本实用新型涉及卫星通信模块，尤其涉及一种基于北斗三号系统的全球短报文通信模块。


背景技术：

2.目前北斗系统在各行各业的应用越来越广泛和深入，在交通、电力、农业、渔业等等多个行业，北斗的rnss定位能提供位置定位、授时等服务，除此，基于北斗系统rdss的短报文通信功能也在这些领域中发挥着重要的作用，例如紧急救援、位置跟踪、信息交互等等的应用。然而这些功能的实现需要一套完整的rdss通信链路，这个链路可以是分立元件搭建或者独立的通信模块来完成。
3.现有能实现北斗系统rdss短报文通信功能的模块仅有国内厂商提供，国外厂商还没有此类模块。而国内当前的短报文通信模块主要的类型是基于北斗二号系统的rdss短报文通信功能，其特点是不支持北斗三号系统，不支持全球短报文功能，只适用于亚太区域，不支持多频点通信，不支持紧急救援功能，仅支持文字信息收发，不支持语音和图像信息收发。而且这类模块的发射功率单一，一般为5w或者10w规格，没有能适应北斗三号要求的3w功率通信规格。
4.有鉴于此，有必要提出一种基于北斗三号系统的全球短报文通信模块，来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于，提供一种基于北斗三号系统的全球短报文通信模块，用于解决现有设备不具备北斗三号系统区域和全球短报文通信功能，且能够兼容北斗二号系统的短报文通信功能。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于北斗三号系统的全球短报文通信模块，包括：射频前端电路、射频芯片、基带芯片、接口电路，其特征在于，射频前端电路用于与天线连接，包括接收射频前端电路和发射射频前端电路；其中，所述接收射频前端电路包括由信号接收输入端方向依次连接的限幅器电路、第一低噪声放大器电路、第一滤波器电路、功分器电路、第二低噪声放大器电路、第二滤波器电路、第三低噪声放大器电路以及第三滤波器电路；天线接收的来自北斗三号系统的2491m频点和1207m频点的信号经由信号接收输入端传输至限幅器电路，通过限幅器电路对可能存在的大信号进行衰减，保护后级电路安全后传输至所述第一低噪声放大器电路进行信号放大，放大后的信号传输至所述第一滤波器电路滤波后输入到所述功分器电路对所述2491m频点和1207m频点的信号进行频点信号分选，分选后的所述 2491m频点信号传输至所述第二低噪声放大器电路进行信号放大并由所述第二滤波器电路滤波后输入到所述射频芯片，分选后的所述1207m频点信号传输至所述第三低噪声放大器电路进行信号放大并由第三滤波器电路滤波后输入到所述射频芯片；
7.发射射频前端电路包括自射频芯片连接朝向信号输出端方向依次电连接的衰减
器电路、第四滤波器电路、第四低噪声放大器电路以及功率放大器；射频芯片输出的发射信号输出至所述衰减器电路对发射信号进行衰减后由第四滤波器电路滤波后进入第四低噪声放大器电路进行信号放大，再传输至所述功率放大器，由功率放大器将所述输出的发射信号功率放大后输出至所述信号输出端，由所述信号输出端发射信号；
8.射频芯片与所述接收射频前端电路、发射射频前端电路以及基带芯片连接，射频芯片将所述接收射频前端电路输入的2491m频点和1207m频点的信号分别进行下变频处理后传输给所述基带芯片，并接收所述基带芯片传输的发射信号进行上变频处理后输出至所述发射射频前端电路；
9.基带芯片包括中频ad转换模块、电文解析模块、接口控制模块和授时输出模块，ad转换模块对所述射频芯片传输的信号进行ad转换后输送至电文解析模块进行通信电文解析，接口控制模块与所述接口电路连接，进行信息的输入输出；授时输出模块将接收到的授时信息通过所述基带芯片转换为秒脉冲信号输出。
10.接口电路通过接入口与所述基带芯片的接口控制模块和外部设备连接，通过接口信息交换协议完成信息的输入输出。
11.优选地，所述射频芯片集成有接收机链路和发射机链路，所述接收机链路包括低噪声放大器、下变频混频器、滤波器、可编程放大器、模数转换器和锁相环，所述发射机链路包括滤波器、上变频混频器、功率预放大器。
12.优选地，所述射频芯片支持频点包括北斗三号系统的1207mhz、2491mhz 频点以及l发射频点的1615mhz～1673mhz频点的信号接收与发送。
13.优选地，所述基带芯片支持北斗三号rnss全球频点、北斗三号rdss通信区域以及全球频点信息接收和发送处理。
14.优选地，所述功率放大器的信号增益输出要求为8～15dbm。
15.优选地，还包括设置在所述射频芯片和所述基带芯片之间的偏置配置电路，所述射频芯片输出的1207mhz、2491mhz频点的模拟中频差分信号经过偏置配置电路输入到基带芯片对应的1207mhz、2491mhz频点的模拟中频输入接口。
16.优选地，所述射频芯片还接收星载原子钟输送的授时信息，并传输给所述基带芯片。
17.优选地，所述北斗三号系统的短报文通信模块还包括电源电路，所述电源电路分别与所述射频前端电路、射频芯片、基带芯片、接口电路电连接，完成所述北斗三号系统的短报文通信模块各区域供电。
18.优选地，所述基于北斗三号系统的短报文通信模块与其他设备的连接方式为邮票孔连接方式。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型基于北斗三号系统可实现区域和全球短报文通信功能，完全适用于北斗三号系统并且能够兼容北斗二号系统，能支持北斗二号系统区域短报文通信和定位，支持北斗三号系统区域和全球范围内的短报文通信和定位，支持l发射频点的多个频点的通信发送，同时在北斗三号系统下还支持语音和图像信息的收发。本实用新型设计采用邮票孔连接方式，安装便捷可靠，结构小巧，模块的尺寸为宽 45mm，长50mm，高3.5mm，可广泛应用于车载、船载、手持等多种设备。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。
21.图1为本实用新型实施例基于北斗三号系统的全球短报文通信模块的电路连接示意图；
22.图2为本实用新型实施例基于北斗三号系统的全球短报文通信模块的模块结构图；
23.图3为本实用新型实施例的接收机链路模块结构图；
24.图4为本实用新型实施例的发射机链路模块结构图；
25.附图标号说明：
[0026]1‑
限幅器电路、2
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第一低噪声放大器电路、3
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第一滤波器电路、4
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功分器电路、5
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第二低噪声放大器电路、7
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第二滤波器电路、6
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第三低噪声放大器电路、8
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第三滤波器电路、9
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功率放大器、10
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第四低噪声放大器电路、11
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第四滤波器电路、12
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衰减器电路、13
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射频芯片、14
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偏置配置电路、15
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基带芯片、 16
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射频前端电路、17
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接口电路、18
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电源电路、20
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天线、131
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接收机链路、 132
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发射机链路、151
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ad转换模块、152
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电文解析模块、153
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接口控制模块、 154
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授时输出模块、161
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接收射频前端电路、162
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发射射频前端电路、21
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低噪声放大器、22
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下变频混频器、23
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接收机链路滤波器、24
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可编程放大器、25
‑ꢀ
模数转换器、26
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锁相环、27
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发射机链路滤波器、28
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上变频混频器、29
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功率预放大器。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
[0028]
参考图1
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4，本实用新型提供一种基于北斗三号系统的全球短报文通信模块，包括：射频前端电路16、射频芯片13、基带芯片15、接口电路17，射频前端电路16用于与天线20连接，包括接收射频前端电路161和发射射频前端电路162；其中，接收射频前端电路161包括由信号接收输入端方向依次连接的限幅器电路1、第一低噪声放大器电路2、第一滤波器电路3、功分器电路4、第二低噪声放大器电路5、第二滤波器电路7、第三低噪声放大器电路6以及第三滤波器电路8；天线20接收的来自北斗三号系统的2491m频点和1207m频点的信号经由信号接收输入端传输至限幅器电路1，通过限幅器电路1对可能存在的大信号进行衰减，保护后级电路安全后传输至至第一低噪声放大器电路2 进行信号放大，放大后的信号传输至第一滤波器电路3滤波后输入到功分器电路4对2491m频点和1207m频点的信号进行频点信号分选，分选后的2491m频点信号传输至第二低噪声放大器电路5进行信号放大并由第二滤波器电路7滤波后输入到射频芯片13，分选后的1207m频点信号传输至第三低噪声放大器电路6进行信号放大并由第三滤波器电路8滤波后输入到射频芯片13。在接收射频前端电路16中信号由信号接收输入端进来经过限幅器电路1，通过限幅器电路1衰减大信号的输入，可以减免大信号能量损坏滤波器和低噪声放大器，之后信号到达第一低噪声放大器电
路2，把北斗信号放大，这一级放大倍数约为 18db，然后到达功分器4，功分器4把输入信号一分为二，一路为2491m频点，一路为1207m频点。2491m频点信号到达第二低噪声放大器电路5，这一级第二低噪声放大器电路5的放大倍数也约为18db，放大后到达第二滤波器电路7，最后进入射频芯片13的2491m射频输入端口，完成信号前端的放大和滤波处理。1207m频点信号到达第三滤波器电路6，经第三滤波器电路6放大后到达第三滤波器电路8，最后进入射频芯片13的1207m射频输入端口，完成信号前端的放大和滤波处理。
[0029]
发射射频前端电路162包括自射频芯片13连接朝向信号输出端方向依次电连接的衰减器电路12、第四滤波器电路11、第四低噪声放大器电路10以及功率放大器9；射频芯片13输出的发射信号输出至衰减器电路12对发射信号进行衰减后由第四滤波器电路11滤波后进入第四低噪声放大器电路10进行信号放大，再传输至所述功率放大器9，由功率放大器9将所述输出的发射信号功率放大后输出至所述信号输出端，由信号输出端发射信号。在发射射频前端电路162中信号从射频芯片输出幅度约0dbm，经过3db的衰减器后进入第四滤波器电路11，滤除带外干扰，之后到达第四低噪声放大器电路10，第四低噪声放大器电路10增益约为18db，第四低噪声放大器电路10之后经功率放大器放大后到达天线20。功率放大器9的输入要求为8～15dbm，所以功率放大器9 前端的信号从射频芯片到第四低噪声放大器电路10之后的信号幅度应该约为 10dbm左右。如果信号不满足可以通过调整衰减器电路12的大小来满足信号幅度要求。
[0030]
射频芯片13与接收射频前端电路161、发射射频前端电路162以及基带芯片15连接，射频芯片13将所述接收射频前端电路161输入的2491m频点和 1207m频点的信号分别进行下变频处理后传输给基带芯片15，并接收基带芯片 15传输的发射信号进行上变频处理后输出至所述发射射频前端电路162。射频芯片将2491m频点和1207m频点的信号分别进行下变频处理后变成中频信号，再将2491m频点和1207m频点的中频信号传输给基带芯片15。
[0031]
基带芯片15包括中频ad转换模块151、电文解析模块152、接口控制模块 153和授时输出模块154，ad转换模块151对所述射频芯片13传输的信号进行 ad转换后输送至电文解析模块152进行通信电文解析，接口控制模块153与接口电路17连接，进行信息的输入输出；授时输出模块154将接收到的授时信息通过基带芯片15转换为秒脉冲信号输出。基带芯片15对应的2491mhz和 1207mhz中频输入接口接收射频芯片13传输过来的信号，进行模数信号转换后由电文解析模块152进行信号的解析。将解析好的报文通过接口控制模块 153输出给用户使用。
[0032]
接口电路17通过接入口与基带芯片15的接口控制模块153和外部设备连接，通过接口信息交换协议完成信息的输入输出。接口电路主要是实现用户与模块之间的信息交互。
[0033]
本领域技术人员应该理解的是，本实施例基于北斗三号系统的短报文通信模块中所设计的电路原件本领域技术人员均可根据需要进行设计与选用，在此不做累述。
[0034]
在本实用新型的技术方案中，基于北斗三号系统的全球短报文通信模块主要由射频前端电路16、射频芯片13、基带芯片15、接口电路17四大功能区构成。射频前端电路16是用于接收和发射信号的放大滤波，包括接收射频前端电路161和发射射频前端电路162，接收射频前端电路161用于从信号接收输入端接收北斗三号系统的2491m和1207m这两个频率点的信号，并进行信号的放大和滤波，发射射频前端电路162用于把射频芯片13输出的l频
点信号发射出去，整个发射射频前端电路162是为保证发射功率的稳定和充裕而设定。射频芯片13是用于信号的上下变频处理，将射频前端电路16传输过来的2491m 和1207m频点的信号进行下变频处理，变成中频信号，基带芯片15是对射频芯片13传输过来的中频信号处理并完成信号解析，接口电路17是为用户提供与北斗三号系统的全球短报文通信模块交互的信息输入输出口。本实用新型的各个功能区各司其职完成信号从接收端放大到上下变频再到信号解析处理，最终形成一次通信过程。本实用新型基于北斗三号系统的全球短报文通信模块的尺寸为宽45mm，长50mm，高3.5mm，结构小巧，能广泛可广泛应用于车载、船载、手持等多种设备。
[0035]
其中，射频芯片13集成有接收机链路131和发射机链路132，接收机链路 131包括低噪声放大器21、下变频混频器22、接收机链路滤波器23、可编程放大器24、模数转换器25和锁相环26，发射机链路132包括发射机链路滤波器27、上变频混频器28、功率预放大器29。接收机链路131主要作用是对信号进行接收并进行下变频处理，由可编程放大器24对信号进行放大，其放大倍数可以根据需要用程序进行控制，再由模数转换器25对信号进行转换后传输给基带芯片15，锁相环26用于对10m晶振进行收发通道的本振频率的锁定，并给基带芯片15提供62m的采样时钟信号。发射机链路132的作用是对发射信号进行上变频处理，并通过功率预放大器27对信号输出功率放大后传输给发射射频前端电路162。
[0036]
其中，射频芯片13支持频点包括北斗三号系统的1207mhz、2491mhz频点以及l发射频点的1615mhz～1673mhz频点的信号接收与发送。本实用新型的射频芯片13是一款支持支持北斗三号和全球导航卫星系统以及北斗短报文系统的射频芯，频点覆盖北斗三号系统rdss所需的1207mhz、2491mhz和l 发射频点1615～1673mhz。
[0037]
其中，基带芯片15支持北斗三号rnss全球频点、支持北斗三号rdss通信区域和全球频点信息接收和发送处理。且能够完全兼容北斗二号系统，支持北斗二号系统区域短报文通信和定位。
[0038]
其中，功率放大器9的信号增益输出要求为8～15dbm。功率放大器9属于发射射频前端电路162的一部分，功率放大器9的作用是将发射信号进行功率放大以满足发送功率的要求。本事实例中，功率放大器满足的为8～15dbm。
[0039]
其中，还包括设置在所述射频芯片13和基带芯片15之间的偏置配置电路 14，射频芯片13输出的1207mhz、2491mhz频点的模拟中频差分信号经过偏置配置电路14输入到基带芯片对应的1207mhz、2491mhz频点的模拟中频输入接口。这部分的偏置配置电路14是基带芯片15与射频芯片13信号连接的关键接口，是保障信号有效传输并为最终信号解析准确提供的基础电路。
[0040]
其中，射频芯片13还接收星载原子钟输送的授时信息，并传输给基带芯片15。星载原子钟是北斗导航卫星的最关键部件之一，为卫星系统提供稳定水平很高的时间频率信号，决定了导航系统定位、测速及授时的精度。基带芯片15将接收到的授时信息转换为秒脉冲信号后传输给用户使用。
[0041]
其中，北斗三号系统的短报文通信模块还包括电源电路18，所述电源电路18分别与所述射频前端电路16、射频芯片13、基带芯片15、接口电路17电连接，完成所述北斗三号系统的短报文通信模块各区域供电。本实用新型的北斗三号系统的短报文通信模块可与其他设备结合使用，可由其他设备为其输入电量。
[0042]
其中，基于北斗三号系统的短报文通信模块与其他设备的连接方式为邮票孔连接方式。邮票孔连接方式是芯片模块中常用的一种连接方式。
[0043]
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。