CN116388776B - 一种可重构多频段射频前端装置 - Google Patents
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Abstract
一种可重构多频段射频前端装置,包括天线阵列模块、发射信道模块和/或接收信道模块、频段分配模块和控制处理模块,其中,发射信道模块和/或接收信道模块及频段分配模块的对应频段可通过控制处理模块进行配置,以实现多频段可重构的射频前端装置。
Description
技术领域
本发明涉及航天测控、通信领域的终端设备技术领域,具体涉及一种可重构多频段射频前端装置。
背景技术
测控终端对航天器进行跟踪测量、遥测、遥控和通信等,其将接收到的测量、遥测等信息传送给控制中心,并将控制中心的指令发送给航天器,完成对航天器的控制。传统测控装备只能工作在特定的频段,功能固定,只能执行特定的任务,弹性弱,难以适应瞬息万变的战场环境,也不能满足未来测控***多频段多功能一体化的发展需求。另一方面,未来信息装备的功能集成度越来越高,测控信息网络节点需要将多种不同应用功能、多种业务集成在同一测控综合节点中,实现同一节点的多频段、多业务覆盖。
综上,目前亟需一种能够工作在多频段的射频前端装置。
发明内容
本发明提供了一种可重构多频段射频前端装置,能够工作于多个频段。
根据第一方面,一种实施例中提供一种可重构多频段射频前端装置,包括:
天线阵列模块,用于发射或接收射频信号;
发射信道模块和/或接收信道模块;所述发射信道模块用于发射至少一个频段的射频信号至所述天线阵列模块;所述接收信道模块用于接收所述天线阵列模块所接收的至少一个频段的射频信号;其中,所述发射信道模块包括至少一个发射信道,每个所述频段对应于一个或多个发射信道;所述接收信道模块包括至少一个接收信道,每个所述频段对应于一个或多个接收信道;
频段分配模块,用于将所述天线阵列模块所接收的射频信号按照频段分别传输至对应的一个或多个所述接收信道,和/或,用于将所述发射信道发射的至少一个频段的射频信号传输至所述天线阵列模块;
控制处理模块,用于配置所述发射信道和/或接收信道的频段,以使所述发射信道所接收对应频段的射频信号,和/或,以使所述接收信道接收对应频段的射频信号;
所述控制处理模块还用于配置所述频段分配模块的工作参数,以将所述天线阵列模块发射的射频信号按照频段分别传输至对应的一个或多个所述接收信道,和/或,以将所述发射信道发射的至少一个频段的射频信号传输至所述天线阵列模块。
在一实施例中,所述接收信道包括:宽带低噪声放大器、第一可调滤波器、第一本振源、第一变频器、第二可调滤波器和模数转换器;
所述宽带低噪声放大器用于接收一频段的射频信号,对所述射频信号进行低噪放大后输出;
所述第一可调滤波器用于获取所述宽带低噪声放大器输出的信号,对所述信号进行滤波处理后输出;其中,所述第一可调滤波器的工作通带由控制处理模块配置得到;
所述第一本振源用于输出具有第一本振频率的第一本振信号;其中,第一本振信号的第一本振频率可由控制处理模块配置得到;
所述第一变频器用于将所述第一本振信号与所述第一可调滤波器输出的信号进行变频,得到具有第一频率的信号;
所述第二可调滤波器用于获取所述具有第一频率的信号,对所述具有第一频率的信号进行滤波处理后输出;其中,所述第二可调滤波器的工作通带由控制处理模块配置得到;
所述模数转换器用于对所述第二可调滤波器输出的信号进行模数转换,得到数字信号后输出。
在一实施例中,所述发射信道包括:数模转换器、第三可调滤波器、第二本振源、第二变频器、第四可调滤波器和宽带功率放大器;
所述数模转换器用于将接收的数字信号转换为模拟信号;
所述第三可调滤波器用于对所述数模转换器输出的信号进行滤波处后输出;其中,所述第三可调滤波器的工作通带由控制处理模块配置得到;
所述第二本振源用于输出具有第二本振频率的第二本振信号;其中,第二本振信号的第二本振频率可由控制处理模块配置得到;
所述第二变频器用于将所述第二本振信号与所述第三可调滤波器输出的信号进行变频,得到具有第二频率的信号;
所述第四可调滤波器用于对所述具有第二频率的信号进行滤波处理后输出;其中,所述第四可调滤波器的工作通带由控制处理模块配置得到;
所述宽带功率放大器用于对所述第四可调滤波器输出的信号进行功率放大处理后输出。
在一实施例中,所述频段分配模块包括:双工器、三工器和多工器中的一项或多项;其中,所述双工器、三工器和多工器均分别包括至少一个滤波器,所述滤波器的工作通带通过所述控制处理器配置。
在一实施例中,所述天线阵列模块包括水平极化端口和垂直极化端口。
在一实施例中,所述发射信道模块包括水平发射信道组和垂直发射信道组;所述接收信道模块包括水平接收信道组和垂直接收信道组;所述频段分配模块包括水平频段分配组和垂直频段分配组;
所述水平发射信道组与垂直发射信道组的结构组成相同且对称,所述水平接收信道组和垂直接收信道组的结构组成相同且对称;所述水平频段分配组和垂直频段分配组的结构组成相同且对称。
在一实施例中,所述水平发射信道组包括:L频段发射信道、S频段发射信道和C频段发射信道;所述水平接收信道组包括:S频段接收信道和C频段接收信道;所述水平频段分配组包括:第一双工器、第二双工器和第一三工器;
所述第一双工器的第一端口连接所述天线阵列模块的水平极化端口,第一双工器的第二端口连接所述第二双工器的第一端口,第一双工器的第三端口连接第一三工器的第一端口,第二双工器的第二端口连接C频段发射信道,第二双工器的第三端口连接C频段接收信道,第一三工器的第二端口连接L频段发射信道,第一三工器的第三端口连接S频段发射信道,第一三工器的第四端口连接S频段接收信道。
在一实施例中,所述水平发射信道组包括:三个L频段发射信道;所述水平接收信道组包括:S频段接收信道和C频段接收信道;所述水平频段分配组包括:第一多工器、第三双工器和第四双工器;
所述第一多工器的第一端口连接所述天线阵列模块的水平极化端口,第一多工器的第二端口连接第三双工器的第一端口,第一多工器的第三端口连接第四双工器的第一端口,第三双工器的第二端口连接第一个L频段发射信道,第三双工器的第三端口连接第二个L频段发射信道,第三双工器的第四端口连接S频段接收信道,第四双工器的第二端口连接第三个L频段发射信道,第四双工器的第三端口连接C频段接收信道。
在一实施例中,所述水平发射信道组包括:L频段发射信道、S频段发射信道和C频段发射信道;所述水平接收信道组包括:两个S频段接收信道;所述水平频段分配组包括:第二多工器、第二三工器和第五双工器;
所述第二多工器的第一端口连接所述天线阵列模块的水平极化端口,所述第二多工器的第二端口连接所述第二三工器的第一端口,第二多工器的第三端口连接所述第五双工器的第一端口,第二三工器的第二端口连接L频段发射信道,第二三工器的第三端口连接S频段发射信道,第二三工器的第四端口连接第一个S频段接收信道,第五双工器的第二端口连接C频段发射信道,第五双工器的第三端口连接第二个S频段接收信道。
依据上述实施例的可重构多频段射频前端装置,包括天线阵列模块、发射信道模块和/或接收信道模块、频段分配模块和控制处理模块,其中,发射信道模块和/或接收信道模块及频段分配模块的对应频段可通过控制处理模块进行配置,以实现多频段可重构的射频前端装置。
附图说明
图1为本发明实施例的一种可重构多频段射频前端装置的结构示意图;
图2为一种实施例的接收信道的结构示意图;
图3为一种实施例的发射信道的结构示意图;
图4为一种实施例的可重构多频段射频前端装置的结构示意图;
图5为另一种实施例的可重构多频段射频前端装置的结构示意图;
图6为再一种实施例的可重构多频段射频前端装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中,很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而,本领域技术人员可以毫不费力的认识到,其中部分特征在不同情况下是可以省略的,或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下,本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述,这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没,而对于本领域技术人员而言,详细描述这些相关操作并不是必要的,他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外,说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时,方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此,说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例,并不意味着是必须的顺序,除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身,例如“第一”、“第二”等,仅用于区分所描述的对象,不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”,如无特别说明,均包括直接和间接连接(联接)。
在本发明实施例中,通过控制处理模块配置发射信道模块和/或接收信道模块及频段分配模块的工作参数,实现了多频段可重构的射频前端装置,并且,结构紧凑、***损耗小、工作频带宽。
请参考图1,本发明实施例的一种可重构多频段射频前端装置,包括天线阵列模块101、发射信道模块102和/或接收信道模块103、频段分配模块104和控制处理模块(图中未示出)。
天线阵列模块101用于发射或接收射频信号。天线阵列模块101包括水平极化端口V和垂直极化端口H。
发射信道模块102用于发射至少一个频段的射频信号至天线阵列模块101,接收信道模块103用于接收天线阵列模块101所接收的至少一个频段的射频信号;其中,发射信道模块102包括至少一个发射信道,每个频段对应于一个或多个发射信道;接收信道模块103包括至少一个接收信道,每个频段对应于一个或多个接收信道。也就是,在发射信道模块中,可以存在多个发射信道为同一频段,也可以为一个频段只对应于一个发射信道;接收信道模块同理,可以存在多个接收信道为同一频段,也可以为一个频段只对应于一个接收信道。此外,还需要说明的是,在可重构多频段射频前端装置中,发射信道和接收信道并不是必须同时存在的,数量也不是必须完全相同的,例如,可以只有某一频段的发射信道,还没有该频段对应的接收信道,再例如,某一频段对应的发射信道有多个,而该频段对应的接收信道则没有。
频段分配模块104用于将天线阵列模块101所接收的射频信号按照频段分别传输至对应的一个或多个接收信道,和/或,用于将发射信道发射的至少一个频段的射频信号传输至天线阵列模块101。
一些实施例中,频段分配模块103可以通过双工器、三工器和多工器中的一项或多项组合得到,其中,双工器、三工器和多工器均分别包括至少一个滤波器,滤波器的工作通带与频段分配模块103分配对应的频段相对应,因此,可以通过配置滤波器的工作通带调整频段分配模块103的频段。
控制处理模块用于配置发射信道和/或接收信道的频段,以使发射信道发射对应频段的射频信号,和/或,以使接收信道接收对应频段的射频信号。
此外,控制处理模块还用于配置频段分配模块104的工作参数,以将天线阵列模块101所接收的射频信号按照频段分别传输至对应的一个或多个接收信道,和/或,以将发射信道发射的至少一个频段的射频信号传输至天线阵列模块101。
由此,通过控制处理模块对发射信道和/或接收信道的频段以及频段分配模块104对应的频段进行配置,可实现装置的多频段重构。
下面对上述模块的结构进行详细说明。
一些实施例中,请参考图2,接收信道200包括:宽带低噪声放大器201、第一可调滤波器202、第一本振源203、第一变频器204、第二可调滤波器205和模数转换器206。
宽带低噪声放大器201用于接收一频段的射频信号,对射频信号进行低噪放大后输出。
第一可调滤波器202用于获取宽带低噪声放大器输出的信号,对信号进行滤波处理后输出。其中,第一可调滤波器202的工作通带由控制处理模块配置得到。
第一本振源203用于输出具有第一本振频率的第一本振信号。其中,第一本振信号的第一本振频率可由控制处理模块配置得到。
第一变频器204用于将第一本振信号与第一可调滤波器202输出的信号进行变频,得到具有第一频率的信号;其中,由于第一本振信号的第一本振频率可由控制处理模块配置得到,因此第一频率由控制处理模块配置。
第二可调滤波器205用于获取具有第一频率的信号,对具有第一频率的信号进行滤波处理后输出。其中,第二可调滤波器205的工作通带由控制处理模块配置得到。
模数转换器206用于对第二可调滤波器205输出的信号进行模数转换,得到数字信号后输出。
上述接收信道200通过配置第一可调滤波器202和第二可调滤波器205的工作通带,以及第一本振信号的第一本振频率,可将接收信道200通配置为对应的频段。由此,在接收信道200中,其工作的频段可由控制处理模块配置得到,这样,同一硬件结构的接收信道200,通过控制处理模块的配置后,即可得到不同频段的接收频道200。
一些实施例中,请参考图3,发射信道300包括:数模转换器301、第三可调滤波器302、第二本振源303、第二变频器304、第四可调滤波器305和宽带功率放大器306。
数模转换器301用于将接收的数字信号转换为模拟信号。
第三可调滤波器302用于对数模转换器301输出的信号进行滤波处后输出。其中,第三可调滤波器302的工作通带由控制处理模块配置得到。
第二本振源303用于输出具有第二本振频率的第二本振信号。其中,第二本振信号的第二本振频率可由控制处理模块配置得到。
第二变频器304用于将第二本振信号与第三可调滤波器302输出的信号进行变频,得到具有第二频率的信号;其中,由于第二本振频率可由控制处理模块配置得到,因此第二频率由控制处理模块配置。
第四可调滤波器305用于对具有第二频率的信号进行滤波处理后输出。其中,第四可调滤波器305的工作通带由控制处理模块配置得到。
宽带功率放大器306用于对第四可调滤波器305输出的信号进行功率放大处理后输出。
上述发射信道300通过配置第三可调滤波器302和第四可调滤波器305的工作通带,以及第二本振信号的第二本振频率,可将发射信道300配置为对应的频段。由此,在发射信道300中,其工作的频段可由控制处理模块配置得到,这样,同一硬件结构的发射信道300,通过控制处理模块的配置后,即可得到不同频段的发射频道300。
需要说明的是,由于天线阵列模块101包括水平极化端口V和垂直极化端口H,因此,水平极化端口V所连接的频段分配模块104中的水平频段分配组与垂直极化端口H所连接的频段分配模块104中的垂直频段分配组的结构组成相同且对称,此外,发射信道模块102中的水平发射信道组和垂直发射信道组的结构组成也相同且对称,接收信道模块103中的水平接收信道组和垂直接收信道组的结构组成也相同且对称。由此,本实施例只对水平频段分配组、水平发射信道组和水平接收信道组的结构进行详细说明,垂直频段分配组、垂直发射信道组和垂直接收信道组的结构不再重复说明。
一些实施例中,请参考图4,水平发射信道组包括:L频段发射信道、S频段发射信道和C频段发射信道;水平接收信道组包括:S频段接收信道和C频段接收信道;水平频段分配组包括:第一双工器、第二双工器和第一三工器。
第一双工器的第一端口连接天线阵列模块101的水平极化端口,第一双工器的第二端口连接第二双工器的第一端口,第一双工器的第三端口连接第一三工器的第一端口,第二双工器的第二端口连接C频段发射信道,第二双工器的第三端口连接C频段接收信道,第一三工器的第二端口连接L频段发射信道,第一三工器的第三端口连接S频段发射信道,第一三工器的第四端口连接S频段接收信道。
另一些实施例中,请参考图5,水平发射信道组包括:三个L频段发射信道;水平接收信道组包括:S频段接收信道和C频段接收信道;水平频段分配组包括:第一多工器、第三双工器和第四双工器。
第一多工器的第一端口连接天线阵列模块101的水平极化端口,第一多工器的第二端口连接第三双工器的第一端口,第一多工器的第三端口连接第四双工器的第一端口,第三双工器的第二端口连接第一个L频段发射信道,第三双工器的第三端口连接第二个L频段发射信道,第三双工器的第四端口连接S频段接收信道,第四双工器的第二端口连接第三个L频段发射信道,第四双工器的第三端口连接C频段接收信道。其中,第一双工器可实现L-S频段和C频段的分离;第二双工器可实现C频段发射和接收频段的分离;第一三工器可实现L频段发射、S频段发射和S频段接收的分离。
本实施例在图4所示结构的基础上,通过控制处理模块将所有发射信道均配置为L频段,另外,再根据任务需求,对图4中的频段分配模块中的双工器、三工器和多工器进行重新配置,其中,第一多工器被配置为支持L频段发射、S频段接收和C频段接收,第三双工器被配置为支持L频段发射和C频段接收,第四双工器被配置为支持L频段发射和S频段接收,即可得到图5所示实施例的装置。
再一些实施例中,请参考图6,水平发射信道组包括:L频段发射信道、S频段发射信道和C频段发射信道;水平接收信道组包括:两个S频段接收信道;水平频段分配组包括:第二多工器、第二三工器和第五双工器。
第二多工器的第一端口连接所述天线阵列模块的水平极化端口,第二多工器的第二端口连接所述第二三工器的第一端口,第二多工器的第三端口连接所述第五双工器的第一端口,第二三工器的第二端口连接L频段发射信道,第二三工器的第三端口连接S频段发射信道,第二三工器的第四端口连接第一个S频段接收信道,第五双工器的第二端口连接C频段发射信道,第五双工器的第三端口连接第二个S频段接收信道。
本实施例在图4所示结构的基础上,通过控制处理模块将所有接收信道均设置为S频段,另外,再根据任务需求,对图4中的频段分配模块中的双工器、三工器和多工器进行重新配置,其中,第二三工器被配置为支持L频段发射、S频段发射和S频段接收,第五双工器被配置为支持C频段发射和S频段接收,第二多工器被配置为支持L频段发射、S频段接收和C频段发射,即可得到图6所示实施例的装置。
需要说明的是,本发明实施例提供的一种可重构多频段射频前端装置可以有多种变形实施例,其并不限于上述三个例子,此处不再赘述。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述,只是用于帮助理解本发明,并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员,依据本发明的思想,还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (9)
1.一种可重构多频段射频前端装置,其特征在于,包括:
天线阵列模块,用于发射或接收射频信号;
发射信道模块和/或接收信道模块;所述发射信道模块用于发射至少一个频段的射频信号至所述天线阵列模块;所述接收信道模块用于接收所述天线阵列模块所接收的至少一个频段的射频信号;其中,所述发射信道模块包括至少一个发射信道,每个所述频段对应于一个或多个发射信道;所述接收信道模块包括至少一个接收信道,每个所述频段对应于一个或多个接收信道;
频段分配模块,用于将所述天线阵列模块所接收的射频信号按照频段分别传输至对应的一个或多个所述接收信道,和/或,用于将所述发射信道发射的至少一个频段的射频信号传输至所述天线阵列模块;
控制处理模块,用于配置所述发射信道和/或接收信道的频段,以使所述发射信道发射对应频段的射频信号,和/或,以使所述接收信道接收对应频段的射频信号;
所述控制处理模块还用于配置所述频段分配模块的工作参数,以将所述天线阵列模块所接收的射频信号按照频段分别传输至对应的一个或多个所述接收信道,和/或,以将所述发射信道发射的至少一个频段的射频信号传输至所述天线阵列模块。
2.如权利要求1所述的可重构多频段射频前端装置,其特征在于,所述接收信道包括:宽带低噪声放大器、第一可调滤波器、第一本振源、第一变频器、第二可调滤波器和模数转换器;
所述宽带低噪声放大器用于接收一频段的射频信号,对所述射频信号进行低噪放大后输出;
所述第一可调滤波器用于获取所述宽带低噪声放大器输出的信号,对所述信号进行滤波处理后输出;其中,所述第一可调滤波器的工作通带由控制处理模块配置得到;
所述第一本振源用于输出具有第一本振频率的第一本振信号;其中,第一本振信号的第一本振频率可由控制处理模块配置得到;
所述第一变频器用于将所述第一本振信号与所述第一可调滤波器输出的信号进行变频,得到具有第一频率的信号;
所述第二可调滤波器用于获取所述具有第一频率的信号,对所述具有第一频率的信号进行滤波处理后输出;其中,所述第二可调滤波器的工作通带由控制处理模块配置得到;
所述模数转换器用于对所述第二可调滤波器输出的信号进行模数转换,得到数字信号后输出。
3.如权利要求1所述的可重构多频段射频前端装置,其特征在于,所述发射信道包括:数模转换器、第三可调滤波器、第二本振源、第二变频器、第四可调滤波器和宽带功率放大器;
所述数模转换器用于将接收的数字信号转换为模拟信号;
所述第三可调滤波器用于对所述数模转换器输出的信号进行滤波处后输出;其中,所述第三可调滤波器的工作通带由控制处理模块配置得到;
所述第二本振源用于输出具有第二本振频率的第二本振信号;其中,第二本振信号的第二本振频率可由控制处理模块配置得到;
所述第二变频器用于将所述第二本振信号与所述第三可调滤波器输出的信号进行变频,得到具有第二频率的信号;
所述第四可调滤波器用于对所述具有第二频率的信号进行滤波处理后输出;其中,所述第四可调滤波器的工作通带由控制处理模块配置得到;
所述宽带功率放大器用于对所述第四可调滤波器输出的信号进行功率放大处理后输出。
4.如权利要求1所述的可重构多频段射频前端装置,其特征在于,所述频段分配模块包括:双工器、三工器和多工器中的一项或多项;其中,所述双工器、三工器和多工器均分别包括至少一个滤波器,所述滤波器的工作通带通过所述控制处理模块配置。
5.如权利要求1所述的可重构多频段射频前端装置,其特征在于,所述天线阵列模块包括水平极化端口和垂直极化端口。
6.如权利要求5所述的可重构多频段射频前端装置,其特征在于,所述发射信道模块包括水平发射信道组和垂直发射信道组;所述接收信道模块包括水平接收信道组和垂直接收信道组;所述频段分配模块包括水平频段分配组和垂直频段分配组;
所述水平发射信道组与垂直发射信道组的结构组成相同且对称,所述水平接收信道组和垂直接收信道组的结构组成相同且对称;所述水平频段分配组和垂直频段分配组的结构组成相同且对称。
7.如权利要求6所述的可重构多频段射频前端装置,其特征在于,所述水平发射信道组包括:L频段发射信道、S频段发射信道和C频段发射信道;所述水平接收信道组包括:S频段接收信道和C频段接收信道;所述水平频段分配组包括:第一双工器、第二双工器和第一三工器;
所述第一双工器的第一端口连接所述天线阵列模块的水平极化端口,第一双工器的第二端口连接所述第二双工器的第一端口,第一双工器的第三端口连接第一三工器的第一端口,第二双工器的第二端口连接C频段发射信道,第二双工器的第三端口连接C频段接收信道,第一三工器的第二端口连接L频段发射信道,第一三工器的第三端口连接S频段发射信道,第一三工器的第四端口连接S频段接收信道。
8.如权利要求6所述的可重构多频段射频前端装置,其特征在于,所述水平发射信道组包括:三个L频段发射信道;所述水平接收信道组包括:S频段接收信道和C频段接收信道;所述水平频段分配组包括:第一多工器、第三双工器和第四双工器;
所述第一多工器的第一端口连接所述天线阵列模块的水平极化端口,第一多工器的第二端口连接第三双工器的第一端口,第一多工器的第三端口连接第四双工器的第一端口,第三双工器的第二端口连接第一个L频段发射信道,第三双工器的第三端口连接第二个L频段发射信道,第三双工器的第四端口连接S频段接收信道,第四双工器的第二端口连接第三个L频段发射信道,第四双工器的第三端口连接C频段接收信道。
9.如权利要求6所述的可重构多频段射频前端装置,其特征在于,所述水平发射信道组包括:L频段发射信道、S频段发射信道和C频段发射信道;所述水平接收信道组包括:两个S频段接收信道;所述水平频段分配组包括:第二多工器、第二三工器和第五双工器;
所述第二多工器的第一端口连接所述天线阵列模块的水平极化端口,所述第二多工器的第二端口连接所述第二三工器的第一端口,第二多工器的第三端口连接所述第五双工器的第一端口,第二三工器的第二端口连接L频段发射信道,第二三工器的第三端口连接S频段发射信道,第二三工器的第四端口连接第一个S频段接收信道,第五双工器的第二端口连接C频段发射信道,第五双工器的第三端口连接第二个S频段接收信道。
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