CN100557990C - 一种射频前端的简化方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种射频前端的简化方法及装置，其核心是：在现有的移动通讯室外设备的射频前端的接收滤波器与发射滤波器的结构上减少谐振腔的数量，以达到减少整个射频前端体积和重量的目的，所述改变后产生的滤波器滤波效果降低问题，通过增加技术型滤波器和低噪声放大器加以解决。通过本发明，既解决了现有技术中所述室外设备体积庞大，制造费用高的问题，又能达到与没有改变时相近似的滤波效果。

Description

一种射频前端的简化方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种射频前端的简化方法与装置。
背景技术
在移动通信领域中，运营商为了避免建设机房，大量采用了室外型基站、射频远端模块、直放站等设备。一方面，为了安装及维护方便，对这些室外设备的体积、重量都有严格的要求；另一方面，在体积固定的情况下，为了保证可靠性，设备内部需要有足够的空间用于设备的可靠性设计，如散热等。如图1所示，为现有技术中采用射频腔体滤波器实现滤波的系统结构图，在本图中可以看到，信号在输入或输出前均需要经过射频腔体滤波器即图中的接收滤波器与发射滤波器30，而经过滤波的接收信号被放大器放大后，发送给接收机，来自发射机的信号经过放大器放大后被发送到发射滤波器滤波后通过天线发射出去，在这类设备内部，接收滤波器与发射滤波器均需要采用射频腔体滤波器作为滤波器，而此类滤波器一般由8～9个滤波谐振腔腔体组成，这些谐振腔的作用就是用来减少噪声信号，起到滤波作用。通过滤波谐振腔滤波后的信号一般都能够满足功率容量及收发隔离要求。但是这种腔体滤波器的体积和重量在设备的内部模块中，占有相当大的比重，尤其在较低的通信频段上(如GSM900、CDMA850)，体积更加庞大。因此缩小设备内部射频前端模块的体积，将有助于减小设备的体积、重量，提高设备的可靠性，最终提高产品竞争力。
发明内容
本发明的目的是提供了一种射频前端的简化方法与装置，用于缩小射频前端的体积、重量。
本发明是通过如下的技术方案实现的，该方案包括：
一种射频前端的简化方法，应用于移动通讯室外设备，包括：
天线接收到的信号通过简化接收滤波器滤波；
经过所述简化接收滤波器滤波后的信号通过技术滤波器技术滤波；
技术滤波后的信号通过放大器放大；
其中，所述简化接收滤波器为减少谐振腔数量或减小谐振腔腔体大小的滤波器，所述技术滤波器为介质滤波器或射频声表面波滤波器，所述放大器为低噪声放大器。
或者
一种射频前端的简化方法，应用于移动通讯室外设备，包括：
需要发射的信号通过放大器放大；
经过放大器放大的信号通过技术滤波器技术滤波；
技术滤波后的信号被发送到简化发射滤波器滤波，
其中，所述简化发射滤波器为减少谐振腔数量或减小谐振腔腔体大小的滤波器，所述技术滤波器为介质滤波器或射频声表面波滤波器。
同时，本发明还提供了一种简化了射频前端的装置，应用于移动通讯室外设备，包括：简化滤波单元，技术滤波放大单元；
所述简化滤波单元由简化滤波器组成，其中，所述简化滤波器为减少谐振腔数量或减小谐振腔腔体大小的滤波器；
所述技术滤波放大单元由技术滤波器与放大器组成，其中，所述技术滤波器为介质滤波器或射频声表面波滤波器。
通过本发明中介绍的方法及装置，可以实现简化射频前端的体积、重量，而且简化的射频前端可根据对信号的质量要求的不同，采用不同程度的简化前端方法用以满足不同空间条件限制情况，同时为实际运用中不需要最优射频信号滤波效果但对射频滤波设备的体积要求敏感的情况下，提供了技术方案。提高了生产此类设备的可靠性与竞争力。
附图说明
图1为现有技术中提供的射频前端的系统示意图；
图2为本发明提供的简化射频前端方法的一实施例的流程图；
图3为本发明提供的简化射频前端装置的一实施例的系统框图；
图4为本发明提供的简化射频前端装置的另一实施例的系统框图；
图5为本发明提供的简化射频前端装置的又一实施例的系统框图。
具体实施方式
由背景技术可以看出，现有技术中移动通讯室外设备的射频前端普遍存在以下的技术缺陷：
1、体积庞大；
2、重量大；
3、可靠性差；
4、生产成本高；
5、竞争力低。
这些技术缺陷的存在的根本原因在于这些室外设备的射频前端都包含有射频腔体滤波器。此种滤波器能够满足室外设备整体对功率容量及收发隔离要求，但是此种滤波器的体积和重量在整个室外设备的内部模块中，占有相当大的比重，尤其在较低的通信频段上体积更加庞大。
针对现有技术存在的缺点，本发明提供了一种射频前端的设计方法以及采用此方法制造后的装置来弥补现有技术的缺陷，以达到制造一种体积小，重量轻，可靠性高，成本低的移动通信室外设备的目的。
本发明提供的一实施例是一种单侧缩小移动通信室外设备射频前端的设计方法，其核心是：最大限度地简化双工器中的接收滤波器的体积和重量并增加其它技术类型的滤波器以保证设备整机的指标不变。其中简化双工器中的接收滤波器的体积和重量的方法为减少接收滤波器谐振腔的数量，其具体操作流程如图2所示，包括：
步骤201，移动通信室外设备接收天线接收无线通讯信号；
步骤202，该天线将接收到的无线通讯信号发送给简化接收滤波器，由该简化接收滤波器对接收到的该通讯信号进行初步滤波；
步骤203，该经过初步滤波的无线通讯信号发送到技术滤波器进行技术滤波；
步骤204，该经过技术滤波的无线通讯信号发送到LNA(Low NoiseAmplifier，低噪声放大器)信号放大单元进行信号放大。
该LNA信号放大与现有技术中的LNA信号放大有明显的区别，其中核心点在于，本实施例中的LNA信号放大并非直接对经过前端滤波后的信号直接放大，而是在信号放大前增加了技术型滤波器滤波环节，在步骤203中，接收到的信号与现有技术中的信号不同，只是经过初步滤波的信号。如果对其直接进行放大，将会将噪音信号也一同放大。故本发明中的LNA增加了技术型滤波器。技术型滤波器可以是介质滤波器，也可以是射频声表面波滤波器，这两类滤波器体积都非常小，成本也低廉，对经过初步滤波后的无线通信信号进行一次技术滤波降噪后发送给LNA进行信号放大。经过LNA放大后的信号如果符合输出功率要求，即可直接输出给接收机端正常下发。如果放大后的信号没有符合输出功率要求，可以针对输出的功率要求对信号进行二次技术滤波降噪后再次进行LNA信号放大。以上的步骤可以根据实际情况下对输出功率的需要进行多次，直至符合要求为止。在实际使用中经过二次技术滤波和二次LNA信号放大后得到的信号与现有技术中没有采用缩小射频前端设计方法得到的信号基本相同。同样道理，本实施例中采用的简化射频前端的方法也可运用在发射滤波端，发射滤波端如果采用了此种简化滤波方法，其发射信号在简化滤波前，应该进行相应的技术滤波与信号放大，以满足发射信号的发射功率要求，至于技术滤波与信号放大的次数则由简化滤波器的简化程度与最后对发射信号的要求决定，由于具体实施方法与本实施例类似，通过采用技术型滤波器对初步滤波后的信号进行技术滤波，将经过技术滤波后的信号经过信号放大器放大，以便于得到与现有技术中没有采用缩小射频前端设计方法的信号基本相同的滤波信号，用于满足对信号的整体要求。
本发明提供的另一实施例是另一种单侧缩小移动通信室外设备射频前端的设计方法，为提高接收机的灵敏度性能，在简化双工器中的接收滤波器的程度因此不要求达到最大限度的降低滤波器的体积和重量的条件下，将第一级LNA前的技术滤波器去掉，提高后级技术滤波器的滤波性能。采用此种实施方法时，简化滤波器的简化程度并非达到最简状态，而是以滤波后的信号质量作为简化的依据，需要高质量的滤波信号时，简化的前端可比最简状态下增加体积与质量，以使输入信号初步滤波效果提高，后续的LNA放大与技术滤波在高质量初步滤波的基础上得到的最终滤波信号的质量也会更高。
采用此种方法时由于简化接收滤波器没有达到最大限度，故经过滤波的信号一般无需经过两级技术滤波器滤波而只需将初步滤波后的信号直接发送到LNA放大后再经过一次技术滤波器滤波与LNA放大就可以满足接收端对功率的要求，而且采用本实施例中的方法得到滤波信号要更接近于现有技术中采用未简化滤波器结构时得到的信号。
本发明提供的另一实施例是一种双侧缩小移动通信室外设备射频前端的设计方法，其就接收滤波器这一侧简化的方法采用的是本发明中前两个实施例中相同的简化方法，通过使用简化的初级滤波器滤波，将初级滤波后的信号经过技术滤波器与LNA放大器放大的组合作用以达到简化射频前端发射侧的目的同时又对滤波后的信号质量不造成功能性的影响。其发射端侧的简化方法的核心方法是：在发射机的末端增加滤波器，用以降低发射机发出信号中的杂散信号，该滤波器可以是技术滤波器；经过滤波器滤波后，将信号发送给放大器放大后发送给发射滤波器；其中由于发射信号在放大前已经经过了滤波，故发射滤波器的体积不需要和现有技术中的发射滤波器相同即可达到相同的滤波效果，本实施例中采用的是经过简化的发射滤波器，从而达到降低发射侧前端射频端体积和重量。本实施例中滤波器也可采用与本发明中介绍的第一个实施例中相同的多级滤波放大方式，以达到使发射滤波器最大限度的降低体积和重量。故在实际运用中可以根据对系统简化与滤波效果要求的偏重不同采用不同的方案。
本发明提供的另一实施例是一种单侧缩小移动通信室外设备射频前端的装置，其特征在于由最简化接收滤波器，至少一级的技术滤波器与LNA放大器组成，其中采用二级技术滤波器与两级LNA放大器的具体结构框图如图3所示，图中编号31代表经过简化后的接收滤波器，编号11，13分别代表两级技术滤波器，编号12，14分别代表两级LNA放大器；其采用一级技术滤波器与两级LNA放大器的具体结构框图如图4所示。本实施例中的简化接收滤波器的结构与现有技术中的接收滤波器相同，但在谐振腔的数量大为减少，谐振腔数量越少对信号的滤波效果与现有技术相比不理想，后续需要更多级的技术滤波器与LNA进行滤波，最低谐振腔的数量可减少到只有一个，从而达到减少接收滤波器体积和重量的效果；技术滤波器采用的级数和最终需要接收的信号的功率有关，如果经过技术滤波与LNA放大后的信号没有能够满足接收端的要求，本实施例可以增加技术滤波器与LNA放大器的数量，以满足接收端的要求。同样的，本实施例中介绍的装置也可单独使用在发射端，其具体结构与接收侧相类似，也采用简化的前端配合技术滤波器与放大器，通过技术滤波器与放大器的组合作用以达到对发射信号的滤波效果，对与已经经过滤波的信号只需通过结构简单的滤波器既可完成对发射信号的滤波工作，此时的对简单滤波器的运用实现了简化射频前端的目的，使发射侧也得到了简化。
本发明提供的另一实施例是一种双侧缩小移动通信室外设备射频前端的装置，其特征为前几个实施例中介绍的装置结构的组合与运用，在接收侧与发射侧同时使用简化滤波器与技术滤波器和LNA的组合，其具体结构框图如图5所示，其中编号33代表经过简化后的发射滤波器，通过在40(发射机)模块的末端增加一级滤波器，滤除发射机的一些杂散信号，也可降低30(双工器)模块中32(发射机滤波器)的抑制度要求，从而减小双工器的体积。通过在接收与发射两侧同时使用简化滤波器结构并与技术滤波器和放大器的组合，能够更好的达到减小设备体积与重量的目的，根据本发明中前几个实施例中的描述，可以得到，该种双侧缩小移动通信设备射频前端的装置还可采用两级技术滤波器配以一级放大器的组合来实现简化滤波器结构的目的，本简化滤波器结构还可以使用至少一级技术滤波器配以至少一级放大器的组合方式来达到简化双侧滤波器结构。
上述几个实施例，发射侧简化滤波的方法与装置就放大器的选用与接收侧简化滤波方法与装置的区别在于发射侧选用的放大器可为普通放大器，也可为LNA放大器。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1、一种射频前端的简化方法，应用于移动通讯室外设备，其特征在于包括：
天线接收到的信号通过简化接收滤波器滤波；
经过所述简化接收滤波器滤波后的信号通过技术滤波器技术滤波；
技术滤波后的信号通过放大器放大；
其中，所述简化接收滤波器为减少谐振腔数量或减小谐振腔腔体大小的滤波器，所述技术滤波器为介质滤波器或射频声表面波滤波器，所述放大器为低噪声放大器。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述简化方法还包括：
将需要发射的信号通过放大器放大；
经过放大器放大的信号通过技术滤波器技术滤波；
技术滤波后的信号被发送到简化发射滤波器滤波；
其中，所述简化发射滤波器为减少谐振腔数量或减小谐振腔腔体大小的滤波器，所述技术滤波器为介质滤波器或射频声表面波滤波器。
3、一种射频前端的简化方法，应用于移动通讯室外设备，其特征在于包括：
需要发射的信号通过放大器放大；
经过放大器放大的信号通过技术滤波器技术滤波；
技术滤波后的信号被发送到简化发射滤波器滤波，
其中，所述简化发射滤波器为减少谐振腔数量或减小谐振腔腔体大小的滤波器，所述技术滤波器为介质滤波器或射频声表面波滤波器。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述放大器为低噪声放大器。
5、一种简化了射频前端的装置，应用于移动通讯室外设备，其特征在于包括：简化滤波单元，技术滤波放大单元；
所述简化滤波单元由简化滤波器组成，其中，所述简化滤波器为减少谐振腔数量或减小谐振腔腔体大小的滤波器；
所述技术滤波放大单元由技术滤波器与放大器组成，其中，所述技术滤波器为介质滤波器或射频声表面波滤波器。
6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述简化滤波器为接收滤波器和/或发送滤波器。
7、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述技术滤波放大单元由至少一技术滤波器与放大器组组成。
8、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述技术滤波放大单元中的放大器为低噪声放大器。
9、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述技术滤波放大单元可单独运用于接收侧或发送侧或同时使用在接收与发送侧。
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