钱建增 史成学 吴宇帆 （天津光电通信技术有限公司 电话：15902290026） 摘要：本文阐述了一种应用于 450MHz 的全国产化时分射频信号收发模块。模块所用器件全部采用国产器件，经设计 调试该模块发送时能够实现 1W 功率输出，接收插损≤1dB。该模块具有发射效率高、接收插损小、收发切换快且全国产化 的特点。 关键词：射频收发模块 国产化 功率放大

Design and Implementation of Domestic RF Signal Transceiver Module 

Qian Jianzeng Shi Chengxue Wu Yufan （TOEC Technology Co., Ltd. Tel: 15902290026） 

Abstract: This paper describes a kind of domestic RF signal transceiver module for TDD communication at 455MHz.The components used in the module are all made in China,after debugging,the module can realize 1W sending power output and the receiving insertion loss≤1dB.The module has the characteristics of high transmitting efficiency,small receiving insertion loss,fast transceiver switching and domestic device. 

Keywords: RF transceiver module Domestic Power amplifier

1 引言 

    射频收发模块的主要作用是发送时对发送的射频信号进行功率放大，使信号能够传输更远的距离，接 收时能够及时的接收，并根据通信体制的不同对收发信号进行隔离。因此，作为通信设备最前端功能模块 对整个通信系统的性能有着重要的影响。

    随着当前国际形势的变化，我国对电子通信设备的自主可控需求越来越强烈。因此，本文提出了一种 使用全部国产化器件的工作在450MHz，发射功率1W，接收时插损≤1dB的射频前端模块。且该模块的发射 效率达到44%，具有较高的发射效率。经过长时间的系统测试，该射频前端质量可靠、性能稳定，能够应 用在多种通信设备中。

2 模块的设计与实现 

2.1 模块的硬件总体设计

    该收发模块应用在时分通信系统中，主要由前端射频开关、输出小信号放大器、射频功率放大器、接 收大信号限幅器以及电源模块组成。

    该模块应用于时分通信系统，所以使用射频开关控制收发状态。在设备接收时，不需要信号发送，因 此在设计时，根据T/R控制信号对发射电路部分进行断电，节约模块的整体功耗，降低模块的散热。收发 模块的设计架构如图1所示：

2.2 器件的选型 

    小信号放大器作为功放电路前端的驱动电路，主要功能是将输入端口的小信号进行放大，驱动功率放 大器的功率放大。因此要求小信号放大器要具有低功耗、大增益的特点。在该模块设计中，小型号放大器 采用苏州英诺讯的YG602020小信号放大器。该放大器采用放大器常用的SOT89封装，与多种进口型号放大 器封装兼容。工作频率在50MHz~4GHz满足该模块450MHz的工作频率。小信号增益在450MHz时有25dB。 输出P1dB+18dBm，功耗在+5V输入时72mA。该小信号放大器满足射频收发模块大增益低功耗的特点。

    功率放大器主要功能是将射频信号进行功率放大，使信号能够远距离无线传输。功率放大器的选型具 有线性度高、发射效率高的特点。在设计中，功率放大器选用苏州英诺讯的YG401530TL，该放大器工作 频率为0.1MHz~6GHz满足工作频段的要求。在450MHz工作频段的P1dB压缩点＞+30dBm，能够实现工作 频段的功率放大。

    限幅器作为射频前端的保护装置，主要功能是对接收电路进行保护，防止射频接收电路在天线端灌入 大信号时损坏器件，与此同时限幅器作为射频接收前端电路，插损直接影响这整个电路的噪声系数。因此， 限幅器的选型要满足低插入损耗和合适的P1dB。既能保证大信号来时能够保护接收电路不被对坏又能在小 信号输入时不会因为限幅器使信号变形。该设计采用的限幅器为上海安其威公司的ARW4222，该限幅器工 作频率为20~4000MHz满足工作频段的需求。在工作频段的插入损耗0.2dB，限幅输出电平+15dBm。接收 电路的最大耐受功率+20dBm，限幅器能够保护射频电路且有5dB的设计余量。

    射频开关主要功能是处在发射状态时，将功放发射电路与天线接口接通，在接收状态时，将天线与接 收电路接通。由于在发射时功放输出的功率较大，如果射频开关插损大较大将会有大量功率损失，接收时 射频开关的插损直接影响接收电路的噪声系数，因此射频开关要具有低插损的特点。射频开关工作在功率 放大器之后，因此开关要能够耐受功放输出的大功率信号。与此同时，作为时分通信系统的前端开关，开 关相应时间要短。该设计中射频开关选择上海安其威公司的ARW3233。开关工作频率100~6000 MHz满足 工作频率的要求，插损在工作频段0.6dB，最大耐受功率+33dBm，切换时间200ns，隔离度在工作频段73dB， 能够满足设计需求。

    电源模块最为整个电路的能源提供，要能够提供稳定的电压，较小的电源干扰。且在接收时能够将发 射电路的电源切断。因此选用具有收发控制的线性电源最为理想。在设计时，选用展芯电子的XC5121。该 芯片具备使能控制功能，能够在接收时切断发射部分电源。

    该模块的电容均采用国产株洲宏达电容。电阻选用风华高科电阻。电感为振华富的电阻。实现整个模 块的全国产化。

2.3模块的实物图 

收发模块的实物图如图2所示：

如图所示，信号发射端为方便功放调试未添加组焊层。功率放大部分作为功率器件，产热较高，过高 的温度会导致功放的性能下降，为保证模块稳定运行，模块背面全部铺铜且全开窗，使模块背面和结构能 够紧密连接快速散热..

3 测试结果

     模块安装调试完成后对模块上电测试： 

    发射时如图3所示，测试频率450MHz信号源输入功率-17.6dBm，输出功率+30dBm，发射功率增益 47.6dB，此时工作电流480mA模块发射效率44.3%。在接收时，接收插入损耗0.8dB。

    模块研制完成后，连续开机测试200小时。模块一直稳定运行。模块上电测试如图3所示：

4 结论 

    本文设计了一种应用于450MHz射频信号收发模块。该模块采用全国产化器件进行设计，保证射频收 发模块在该频段的自主可控性。该模块具有发射效率高、接收插损小，收发切换时间快，抗大信号烧毁且 工作稳定的特点，在对射频功放部分进行调试，可以应用到其他的工作频率，能够使用在多个应用场景。

参考文献： 

[1] Reinhold Ludwig,Gene Bogdanov,RF Circuit Design Theory and Applications,Second Edition 

[2] 王本龙 机载超短波抗干扰电台设计 电子科技大学