CN101356739A - 多波段无线电模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种被配置用来在电信终端中接纳多个波段的无线电模块。该无线电模块，包括：功率放大器模块(1)，具有可连接到天线的天线端口(2)，以及可连接到收发信机(11)的发射机部分的输入端口；可连接到天线端口和收发信机的接收部分的接收前端模块(8)；其中，所述功率放大器模块和所述前端模块能够覆盖通过所述天线端口的多个频率和/或调制波段。

Description

多波段无线电模块

发明领域

本发明涉及一种被配置用来在电信终端中容纳(accommodate)多个波段的无线电模块。

现有技术

诸如移动电话之类的电信终端经常被提供有能够在多于一个的频率波段上通信并且还能够使用诸如WCDMA和GSM之类的不同传输方法的无线电接口。EDGE(GSM演进的增强数据速率)是对GSM和TDMA数字蜂窝电话系统的增强，其提供高达384kbps的数据传输。在WEDGE借助于WCDMA和EDGE支持高数据速率的现有解决方案中，由于在不同波段之间切换的高复杂度、现有的PA(功率放大器)解决方案、空间和成本，只有一对波段可以被使用。

发明概述

本发明解决了通过RF开关和仅具有一个天线端口的无线电模块支持所有四个GSM波段和八个WCDMA波段的多波段设计的实现。该技术方案是最小的，并且还给出了在电话中借助于RF开关和特殊的PA解决方案(多模式GSM、EDGE；在相同PA模块中的WCDMA)在TDMA和CDMA模式(不是同时)下接收RX和发射TX并且没有空间限制的可能性。

在第一个方面，本发明提供了一种多波段无线电模块，包括：

功率放大器模块，具有可连接到天线的天线端口，以及可连接到收发信机的发射机部分的输入端口；

可连接到天线端口和收发信机的接收部分的前端模块；

其中，所述功率放大器模块和所述前端模块能够覆盖通过所述天线端口的多个频率波段。

在一个实施例中，所述功率放大器模块包括至少两个分别用于低频和高频的具有滤波器和功率放大器的传输分支。

优选地，所述功率放大器模块的输入端口包括多个滤波器和开关装置，用于控制哪个波段从收发信机发射。

在一个实施例中，所述前端模块包括至少两个分别用于低频和高频的具有滤波器的传输分支。

优选地，所述前端模块包括多个滤波器和开关装置，用于控制哪个波段发射到收发信机。

在第二个方面，本发明提供了一种包括无线电模块的电信设备，该无线电模块包括：

功率放大器模块，具有可连接到天线的天线端口，以及可连接到收发信机的发射机部分的输入端口；

可连接到天线端口和收发信机的接收部分的前端模块；

其中，所述功率放大器模块和所述前端模块能够覆盖通过所述天线端口的多个频率波段。

所述设备可以是便携式电话、寻呼机、通信器、智能电话或者电子组织器或者PC卡。

附图简述

下面将参考附图来详细描述本发明，在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的多波段无线电模块的示意图。

优选实施例详述

将结合适合于诸如便携式电话、寻呼机、通信器、智能电话或者电子组织器之类的电信终端的无线电模块来描述本发明。本发明还可以被结合在PCMCIA卡中，也就是用于将无线电收发信机连接到便携式计算机的PC卡(通过加利福尼亚州圣何塞的个人计算机存储器卡国际联合会来标准化)。本说明书将集中于与本发明相关的组件，而其它组件可以是常规的。

一个实施例包括用于提供四个GSM波段(GPRS和EDGE两者)和八个WCDMA波段的最小解决方案。

这里是WCDMA在25.101UTRAN FDD中定义的波段：

UL＝上行链路

DL＝下行链路

UE＝用户设备

为了覆盖这些波段中的八个加上四个GSM波段，无线电模块通常要求高的设计等级、巨大的成本和许多面积。今天使用的许多设计是对于这十二个波段中的每一个或者仅仅两个使用双工器(duplexer)和功率放大器PA:s。传统的开关正在变得越来越复杂。

所提出的解决方案将最小化面积，降低成本并且给出对于相同的射频RF模块使用几乎所有波段组合的可能性。

所述解决方案基于能够覆盖GPRS(通用分组无线电服务)以及EDGE/WCDMA标准的功率放大器(低波段和高波段两者)。优选地，所谓的多模式PA被使用，它能够在相同的PA中以线性模式和饱和模式两者来放大使用GSMK/8PSK/QPSK/16QAM调制的信号。这种类型的功率放大器在市场上是存在的。

可以在PA模块PAM中具有这些PA:s，这将在下面参考附图来讨论。

多波段无线电模块的一个实施例在图1中示出。

该无线电模块被配置用来与能够通过EDGE、WCDMA和GSMK调制来发送和接收信号的收发信机11协作。所述收发信机应当能够解码在多个LNA(低噪放大器)端口中的每一个上接收到的GSMK/8PSK/QPSK/16QAM调制。

收发信机11连接到功率放大器模块1，即PAM，它具有天线端口2ANT用于连接到天线。天线分离滤波器(diplexer)3被用于将低波段(WCDMA 5，6，8和GSM 900和850)和高波段(WCDMA 1，2，3，4，7，9，DCS 1800和PCS1900以及蓝牙、WLAN等)分开成两个分支。

这种天线分离滤波器适当地具有大约0.3dB的插入损耗和确实高的隔离，这将最小化谐波和寄生发射。

在天线端口2之后，对于如上定义的低波段和高波段，两个分支被两个双工器4a和4b分裂为接收RX和发射TX。对这两个双工器设置的要求不高。低双工器4a应当覆盖TX低波段(824-915MHz)和RX低波段(869-960MHz)，且具有低插入损耗(估计最大0.5dB)以及TX和RX之间不是很高的隔离。相同的要求适用于高波段双工器4b，它应当覆盖TX高波段(1710-1980MHz)和RX波段(1805-2180MHz)。

估计的TX插入损耗对于所有的GSM/EDGE和WCDMA在所有TX模式中将大约是最大1dB。

来自天线端口2的接收分支被连接到前端模块FEM 8，该前端模块8对于每个分支具有开关9a、9b和滤波器10，它允许对于低RX波段分支在WCDMA 5&6/GSM 850和WCDMA 8/GSM 900之间以及对于高RX分支在WCDMA3&9/DCS 1800；WCDMA 2/PCS和WCDMA 4和1(如上所定义的WCDMA波段)之间切换的可能性。因此，在所示实施例中，所述分支上的接收信号被接纳十二个频率/调制波段的开关9a、9b分成五个频率组。

还可以为具有更低噪声的放大器LNA输入(诸如用于每个频率/调制波段组合的LNA输入)的收发信机使用更高级别开关。

RX开关9a、9b优选应当具有低的插入损耗(典型为0.5dB)和低的交叉调制失真IMD(低于-100dBm)，以便满足阻塞要求。

用于低RX波段的开关9a(开关3)是单刀双掷SP2T(single pole，twothroughput)，对于高RX波段，开关9b(开关4)是单刀三掷SP3T(singlepole，three throughput)，这意味着对于两个开关9a、9b需要三个控制信号。

控制信号可以由基带处理器来切换。例如，如果GSM/EDGE(TDMA)或者WCDMA TDD(时分双工)被使用，该系统将不会同时发射和接收，并且该开关将在接收和发射之前被控制信号断开和闭合，而在WCDMA模式中(CDMA-FDD频分双工)，发射和接收同时进行，并且开关将让优选的RX和TX路径(关于每个WCDMA波段)被断开。所描述的系统还能够处理WCDMA压缩模式以及未压缩模式。压缩模式将允许移动电话进入GSM模式并从其它基站读取信息，或者搜索其它WCDMA频率用于漫游。在未压缩模式中，WCDMA的操作是连续的。

在RX开关9a、9b之后，所述设计使用带通滤波器10(例如表面声波SAW(surface acoustic wave)；体声波BAW(bulk acoustic wave)或者薄膜腔声谐振器FBAR(film bulk acoustic resonator))，用于在带外得到高的衰减，而在带内得到低的波动。带通滤波器10通过线路13连接到收发信机1的输入，优选是收发信机接收部分的LNA输入。

对于低和高波段以及LNA输入的预期插入损耗是最大4dB。

来自收发信机11的发射机部分的发射TX分支在线路12中在功率放大器模块1的输入端口通过缓存器(没有示出)输出到两个开关：一个用于低波段的开关7a(开关1)和一个用于高波段的开关7b(开关2)。

收发信机可以使用宽带TX缓存器，它覆盖了：用于如上定义的所有低波段TX(WCDMA 5，6&8)+GSM 850/GSM 900的一个缓存器以及用于(WCDMA1，2，3，4，9)和DCS 1800和PCS 1900的另一个TX缓冲器。

开关7a、7b将能够处理WCDMA(该开关将仅仅对于相应的波段闭合)或者它们可以在诸如GMSK和8PSK或WCDMA之类的TDD(时分双工)调制之间切换。

开关7a、7b(1和2)优选是具有低插入损耗(预期最大0.6dB)的RF开关类型(CMOS，PIN二极管，GaAs等等)。

用于低TX波段的开关7a(开关1)是单刀双掷SP2T(single pole，twothroughput)，对于高TX波段，开关7b(开关2)是单刀三掷SP3T(singlepole，three throughput)，这意味着对于两个开关7a、7b需要三个控制信号。在所示的实施例中，线路12上的传输信号被接纳十二个频率/调制波段的开关7a、7b分成五个频率组。

在开关7a、7b之后是两个滤波器组(一个输出，一个输入)5a、5b，分别具有两个和三个带通滤波器(例如SAW；BAW；或者FBAR滤波器)。

在开关7a之后的用于低波段TX的滤波器组5a将在一个带通滤波器中覆盖WCDMA 5，6/GSM 850，在另一个带通滤波器中覆盖WCDMA 8和GSM900。

在开关7b之后的用于高波段TX的滤波器组5b将在一个带通滤波器中覆盖DCS 1800/WCDMA 3，4，在另一个带通滤波器中覆盖WCDMA 2/PCS1900，最后一个带通滤波器覆盖WCDMA 1。

优选地，滤波器组5a、5b在带外具有大的衰减，在波段上具有低的波动。插入损耗不是一个关键因素并且可以非常高。

在滤波器组5a、5b之后是相应的功率放大器PA1和PA2。用于低TX波段的功率放大器PA1用于如上定义的(WCDMA 5，6&8)+GSM 850/GSM 900，功率放大器PA2用于高TX波段(WCDMA 1，2，3，4，9)和DCS 1800和PCS 1900。

市场上现存的功率放大器可以接纳EDGE/GMSK和WCDMA标准两者。

开关和滤波器组以及功率放大器一起可以是一个还可以包括功率控制的PA模块解决方案。

控制单元14(例如移动电话处理器)通过发送控制信号来控制开关7a、7b、9a、9b。具体的频率/调制波段可以由用户在选择期望的电信运营商的同时选择，或者可以通过控制单元中的软件基于在建立连接时或者在切换(handover)过程期间等从网络接收的控制信息自动地设置。

这个解决方案不是按照当今所使用的相同方式来使用切换，它降低了十二波段电话解决方案的复杂等级。在本发明中不是像现有技术那样在天线端口切换，模式是在接近于收发信机处切换，从而允许接收和发射GSMTDD和WCDMA两者。这导致只需要一个天线端口，这降低了天线开关的复杂度。

已经在附图和说明书中公开了本发明的实施例，尽管使用了具体的术语，它们仅仅是以一般和描述性的意义来使用的，并且不是为了限制的目的。例如，波段的数目、具体的无线电频率以及调制方法都可以改变。本发明可以借助于硬件和软件的适当组合来实现。本发明的范围在随后的权利要求书中阐述。

Claims (7)

1.一种多波段无线电模块，包括：

功率放大器模块，具有可连接到天线的天线端口，以及可连接到收发信机的发射机部分的输入端口；

可连接到天线端口和收发信机的接收部分的接收前端模块；

其中，所述功率放大器模块和所述前端模块能够覆盖通过所述天线端口的多个频率和/或调制波段。

2.根据权利要求1所述的多波段无线电模块，其中，所述功率放大器模块包括至少两个分别用于低频和高频的具有滤波器和功率放大器的传输分支。

3.根据权利要求2所述的多波段无线电模块，其中，所述功率放大器模块的输入端口包括多个滤波器和开关装置，用于控制哪个波段从收发信机发射。

4.根据权利要求1所述的多波段无线电模块，其中，所述前端模块包括至少两个分别用于低频和高频的具有滤波器的传输分支。

5.根据权利要求4所述的多波段无线电模块，其中，所述前端模块包括多个滤波器和开关装置，用于控制哪个波段发射到收发信机。

6.一种包括无线电模块的电信设备，该无线电模块包括：

功率放大器模块，具有可连接到天线的天线端口，以及可连接到收发信机的发射机部分的输入端口；

可连接到天线端口和收发信机的接收部分的接收前端模块；

其中，所述功率放大器模块和所述前端模块能够覆盖通过所述天线端口的多个频率和/或调制波段。

7.根据权利要求6所述的电信设备，其中，所述设备是便携式电话、寻呼机、通信器、智能电话或者电子组织器或PC卡。

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