本實用新型涉及是一種微型導航通信模塊，屬于射頻通信器件技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，電子產(chǎn)品小型化是技術(shù)發(fā)展趨勢。作為構(gòu)成電子產(chǎn)品的功能模塊，其功能集成、低功耗和微型化是設計人員一直以來需要解決的問題。以導航通信模塊為例，現(xiàn)有的導航通信模塊在功能上已經(jīng)基本可以滿足使用，但是集成有導航通信模塊的電子產(chǎn)品，例如定位儀、航標、手機等，其小型化和低功耗要求對導航通信模塊不斷提出新的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了實現(xiàn)導航通信模塊的微型化和低功耗要求，本實用新型提出一種新的微型導航通信模塊，具體如下：

一種微型導航通信模塊，包括基帶處理模塊、下變頻電路、上變頻電路、第一低噪聲放大器、第一功率放大器和電源模塊；電源模塊為基帶處理模塊、下變頻電路、上變頻電路、第一低噪聲放大器和第一功率放大器供電；基帶處理模塊的時鐘信號輸入端連接時鐘發(fā)生電路的輸出端；

下變頻電路的信號輸入端連接低噪聲放大器的信號輸出端，低噪聲放大器的信號輸入端連接天線；下變頻電路的信號輸出端連接基帶處理模塊的信號輸入端；

上變頻電路的信號輸入端連接基帶處理模塊的信號輸出端，上變頻電路的信號輸出端連接第一功率放大器的信號輸入端，第一功率放大器的信號輸出端連接天線；

所述上變頻電路包括直接上變頻電路和功率預放大器；直接上變頻電路的輸出端連接功率預放大器的輸入端；所述基帶處理模塊的通用輸入輸出端連接偏置電路的一端，偏置電路的另一端連接功率預放大器的偏置輸入端；

所述基帶處理模塊的發(fā)射使能信號輸出端連接直接上變頻電路的使能端，基帶處理模塊的數(shù)據(jù)輸出端連接直接上變頻電路的數(shù)據(jù)輸入端；功率預放大器的射頻信號輸出端即為上變頻電路的輸出端；直接上變頻電路的本振輸入端連接本振發(fā)生電路的輸出端；

所述偏置電路由一顆電阻構(gòu)成，該電阻的阻值要求為：所述基帶處理模塊的通用輸入輸出端輸出的高電平電壓經(jīng)所述電阻降壓后的電壓值，等于功率預放大器的偏置電壓值；

直接上變頻電路的本振信號輸入端連接本振發(fā)生電路的本振信號輸出端。

所述第一低噪聲放大器包括按照信號傳輸方向依次連接的第一帶通濾波器、第二低噪聲放大器、體聲波濾波器、第三低噪聲放大器和聲表面波濾波器；

所述下變頻電路包括按照信號傳輸方向依次連接的第四低噪聲放大器、直接下變頻電路、可變增益放大器、第二帶通濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端即為下變頻電路的輸出端；直接下變頻電路的本振輸入端連接本振發(fā)生電路的本振信號輸出端。

所述第一功率放大器包括按照信號傳輸方向依次連接的第三帶通濾波器、第二功率放大器和隔離器。

所述的上變頻電路和下變頻電路集成在同一芯片中。

集成有上變頻電路和下變頻電路的芯片中還集成所述時鐘發(fā)生電路和本振發(fā)生電路。

與現(xiàn)有類似模塊相比，本模塊的特點包括：RDSS短報文通信；發(fā)射功率36dBm；待機功耗不大于0.4W；發(fā)射瞬間功耗≤15W；封裝尺寸：22mm×26mm×3.5mm。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中上變頻電路原理示意圖；

圖2是LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器)的管腳接線圖；

圖3是本方案的上變頻電路原理示意圖；

圖4是本方案的第一低噪聲放大器的原理結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本技術(shù)方案進一步說明如下：

一種微型導航通信模塊，包括基帶處理模塊、下變頻電路、上變頻電路、第一低噪聲放大器、第一功率放大器和電源模塊；電源模塊為基帶處理模塊、下變頻電路、上變頻電路、第一低噪聲放大器和第一功率放大器供電；基帶處理模塊的時鐘信號輸入端連接時鐘發(fā)生電路的輸出端；

下變頻電路的信號輸入端連接低噪聲放大器的信號輸出端，低噪聲放大器的信號輸入端連接天線；下變頻電路的信號輸出端連接基帶處理模塊的信號輸入端；

上變頻電路的信號輸入端連接基帶處理模塊的信號輸出端，上變頻電路的信號輸出端連接第一功率放大器的信號輸入端，第一功率放大器的信號輸出端連接天線；

所述上變頻電路包括直接上變頻電路和功率預放大器；直接上變頻電路的輸出端連接功率預放大器的輸入端；所述基帶處理模塊的通用輸入輸出端連接偏置電路的一端，偏置電路的另一端連接功率預放大器的偏置輸入端；

所述基帶處理模塊的發(fā)射使能信號輸出端連接直接上變頻電路的使能端，基帶處理模塊的數(shù)據(jù)輸出端連接直接上變頻電路的數(shù)據(jù)輸入端；功率預放大器的射頻信號輸出端即為上變頻電路的輸出端；直接上變頻電路的本振輸入端連接本振發(fā)生電路的輸出端；

所述偏置電路由一顆電阻構(gòu)成，該電阻的阻值要求為：所述基帶處理模塊的通用輸入輸出端輸出的高電平電壓經(jīng)所述電阻降壓后的電壓值，等于功率預放大器的偏置電壓值；

直接上變頻電路的本振信號輸入端連接本振發(fā)生電路的本振信號輸出端。

所述第一低噪聲放大器包括按照信號傳輸方向依次連接的第一帶通濾波器、第二低噪聲放大器、體聲波濾波器、第三低噪聲放大器和聲表面波濾波器；

所述下變頻電路包括按照信號傳輸方向依次連接的第四低噪聲放大器、直接下變頻電路、可變增益放大器、第二帶通濾波器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端即為下變頻電路的輸出端；直接下變頻電路的本振輸入端連接本振發(fā)生電路的本振信號輸出端。

所述第一功率放大器包括按照信號傳輸方向依次連接的第三帶通濾波器、第二功率放大器和隔離器。

所述的上變頻電路和下變頻電路集成在同一芯片中。

集成有上變頻電路和下變頻電路的芯片中還集成所述時鐘發(fā)生電路和本振發(fā)生電路。

本實用新型集成了北斗一代射頻收發(fā)芯片、功放芯片，以及基帶芯片和LNA(低噪聲放大電路)，通過外接SIM卡和無源天線即可實現(xiàn)北斗一號的短報文通信功能和定位功能。

LNA可對RX端口輸入的射頻信號進行濾波及放大，用戶無需外置LNA及濾波器，直接通過RX端口連接無源天線即可接收RDSS(衛(wèi)星定位)信號(如北斗1號衛(wèi)星定位信號)；功放電路(芯片)可提供最大36dBm發(fā)射功率；

采用郵票孔的表貼封裝，集成度高，功耗低(待機功耗0.4w)，同等設計應用條件下，本模塊已經(jīng)做到業(yè)界領先的外形尺寸22mm×26mm×3.5mm(含屏蔽罩)，并且其內(nèi)置電源轉(zhuǎn)換電路，外部僅需單獨+5v供電即可，極大的降低了系統(tǒng)集成時對布局面積的要求。非常適合小型化手持終端、個人佩戴終端以及高集成度系統(tǒng)內(nèi)置應用的場景。

本模塊體積和功耗均小于現(xiàn)有同功能產(chǎn)品。為實現(xiàn)外形尺寸微型化，必須兼顧考慮電路設計和結(jié)構(gòu)設計，兩者相互協(xié)調(diào)相互配合。

電路設計方面從簡化電路架構(gòu)和減小器件PCB尺寸方面進行考慮，為減小PCB面積，本模塊的上/下變頻電路(芯片)是直接上/下變頻芯片，該技術(shù)特點具有體積小、成本低和易于單片集成的特點。直接上/下變頻芯片無需片外中頻濾波器，而使用一個集成于片內(nèi)的低頻濾波器起到濾波作用，但其頻率的選擇特性沒有片外濾波器強，考慮到該電路工作于2491.75MHz，該頻率臨近藍牙、wifi，因此在LNA部分必須加強對藍牙、wifi的抑制。

LNA架構(gòu)如圖4，為提高系統(tǒng)對藍牙、wifi的抑制度濾波器F2選用一顆對藍牙、wifi有較強抑制的體聲波BAW。濾波器F3選用窄帶的聲表面波saw濾波器，犧牲帶內(nèi)插損，來減小帶寬，其對wifi頻段(13信道外)可提供30dB以上的抑制。

為減小整體PCB面積，單從減小PCB尺寸方面還是不夠的，電路結(jié)構(gòu)的簡化對整體面積的減小有更重要的作用?，F(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)送電路部分的設計如圖1：

其中圖1中的偏置電路用于給功率放大器提供偏置電壓，放大器偏置電壓的要求如下表。

現(xiàn)有設計中，通常使用帶開關(guān)控制可調(diào)輸出的LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器)作為偏置電路，基帶芯片的GPIO連接LDO的使能端，LDO輸出參考電壓至功率放大器的VREF(參考電壓)輸入端。該方案對于偏置電壓可調(diào)整，可提供偏置電流最大至幾百毫安(取決于LDO輸出能力)，但是該方案在小型化設計上的缺點也很明顯，其至少需要4個被動器件，一個電源芯片，PCB面積占用很大。

為減小整體PCB尺寸，本實用新型只需要一個被動器件即可完成偏置電路的功能，具體見圖3，用一顆142歐姆電阻完成原本偏置電路的功能。

基帶芯片的GPIO輸出高電平為3.3V，輸出方式為推挽，輸出能力為8mA，而功率放大器的偏置電壓要求為2.5V，偏置電流6.0mA。本實用新型直接在GPIO輸出和VREF輸入之間串聯(lián)一個電阻，將GPIO輸出的3.3V降低為2.5V滿足功率放大器要求。

電流流過電阻產(chǎn)生壓降，將3.3V降低為所需的2.5V，(3.3V-2.5V)/5mA＝133.33Ω，取140歐姆作為實際使用值，經(jīng)過測試該設計可滿足需要，完成偏置電路的作用。

本模塊制成后，經(jīng)試驗本模塊的主要性能指標為：

電氣特性

環(huán)境適應性

◆工作溫度：-40℃～+85℃(模組工作溫度，不包括SIM卡)

◆儲存溫度：-40℃～+85℃

◆濕度：95％(溫度+45℃)。