CN102510270A - 双工器、射频前端模块、多模终端和双工器的滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双工器、射频前端模块、多模终端和双工器的滤波方法，其中，该双工器包括接收滤波器和发射滤波器，所述接收滤波器和所述发射滤波器均包括高通滤波器和低通滤波器，所述发射滤波器，用于对第一模式信号至少两个频段中任一频段的信号进行滤波后输出。上述双工器可以通过调整自己的内部电容，使单一频段的双工器可以工作在两个频段，提高了该双工器灵活性；同时使得包含该双工器的射频前端模块、多模终端使用较少的双工器即可完成所有的功能，集成度更高，减少了其占用PCB的面积。

Description

双工器、射频前端模块、多模终端和双工器的滤波方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种双工器、射频前端模块、多模终端和双工器的滤波方法。

背景技术

当前，在双模手机的射频前端架构方案中，普遍的实现方法是采用分离器件，如图1中所示，需要基带芯片130、WCDMA/GSM射频收发芯片100、天线开关模组115、GSM功率放大器120、一组WCDMA功率放大器(121、122或者123)、GSM接收滤波器111、112，WCDMA双工器(113、114或者116)。

上述架构方案中至少需要七颗以上的独立芯片或器件，使得射频前端占用了大量的印刷电路板(PCB)面积，分离器件增加了整机成本，同时由于器件之间外围连线较多，增加了设计的复杂性和调试的难度；并且，较多的布局面积很难满足手机小型化的发展趋势。

发明内容

本发明实施例提供了一种双工器、射频前端模块、多模终端和双工器的滤波方法，以解决现有射频前端占用了大量的PCB面积的问题。

本发明实施例提供了一种双工器，包括接收滤波器和发射滤波器，所述接收滤波器和所述发射滤波器均包括高通滤波器和低通滤波器，其中：

所述发射滤波器，用于对第一模式信号至少两个频段中任一频段的信号进行滤波后输出。

优选地，所述发射滤波器中的所述高通滤波器和所述低通滤波器中的电容均为可调电容。

优选地，所述发射滤波器，是用于对第一模式信号的低频发射信号或高频发射信号中至少两个频段中的任一频段的信号进行滤波后输出。

优选地，所述第一模式信号为宽带码分多址(WCDMA)信号或码分多址(CDMA)信号。

优选地，所述接收滤波器，用于分时接收所述第一模式信号和第二模式信号，对接收到的信号进行滤波后输出。

优选地，所述接收滤波器中的所述高通滤波器和所述低通滤波器中的电容均为可调电容。

优选地，所述接收滤波器，是用于分时接收所述第一模式信号的低频接收信号和第二模式信号的低频接收信号，或者分时接收所述第一模式信号的高频接收信号和第二模式信号的高频接收信号。

优选地，所述第一模式信号为宽带码分多址(WCDMA)信号或码分多址(CDMA)信号；所述第二模式信号为全球移动通讯系统(GSM)信号、时分同步码分多址(TD-SCDMA)信号或个人手持式电话系统(PHS)信号。

本发明实施例提供了一种射频前端模块，包括天线开关模组，所述射频前端模块还包括与所述天线开关模组相连的声表面滤波器和上述的双工器。

本发明实施例提供了一种射频前端模块，包括天线开关模组，所述射频前端模块还包括与所述天线开关模组相连的上述的双工器。

本发明实施例提供了一种双模终端，包括依次连接的双模射频收发芯片、功率放大器、双工器和射频前端模块，以及与所述双模射频收发芯片相连的声表面滤波器；所述双工器采用的是上述的双工器。

优选地，所述声表面滤波器和上述的双工器位于所述射频前端模块中。

本发明实施例提供了一种双模终端，包括依次连接的双模射频收发芯片、功率放大器、双工器和射频前端模块，其中：

所述双工器采用的是上述的双工器。

优选地，上述的双工器位于所述射频前端模块中。

本发明实施例提供了一种双工器的滤波方法，该方法包括：

双工器根据基带芯片发送的发射频段指示信号，调节自身的发射频率，所述发射频段指示信号用于指示第一模式发射信号至少两个频段中任一频段的频点信息；

所述双工器在所述发射频率对输入的第一模式发射信号进行滤波后输出。

优选地，所述方法还包括：

双工器根据基带芯片发送的接收频段指示信号，调节自身的接收频率，所述接收频段指示信号用于指示第一模式接收信号或第二模式接收信号的至少两个频段中任一频段的频点信息；

所述双工器在所述接收频率对接收到的第一模式接收信号或第二模式接收信号进行滤波后输出。

优选地，所述第一模式发射信号为宽带码分多址(WCDMA)发射信号或码分多址(CDMA)发射信号；所述第一模式接收信号为WCDMA接收信号或CDMA接收信号；所述第二模式接收信号为全球移动通讯系统(GSM)接收信号、时分同步码分多址(TD-SCDMA)接收信号或个人手持式电话系统(PHS)接收信号。

上述双工器可以通过调整自己的内部电容，使单一频段的双工器可以工作在两个频段，提高了该双工器灵活性；同时使得包含该双工器的射频前端模块、多模终端使用较少的双工器即可完成所有的功能，集成度更高，减少了其占用PCB的面积。

附图说明

图1为现有的WCDMA/GSM双模终端架构示意图；

图2为本发明双工器的等效电路示意图；

图3a为本发明双模终端中射频前端模块实施例一的结构示意图；

图3b为本发明双模终端中射频前端模块实施例二的结构示意图；

图4为本发明双模终端中射频前端模块实施例三的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明实施例提供了一种双工器，包括接收滤波器和发射滤波器，所述接收滤波器和所述发射滤波器均包括高通滤波器和低通滤波器，所述发射滤波器，用于对第一模式信号至少两个频段中任一频段的信号进行滤波后输出。

该发射滤波器要实现上述功能需要对其内部电路进行改进，一种优选的实现方式是：所述发射滤波器中的所述高通滤波器和所述低通滤波器中的电容均为可调电容，即通过调节可调电容，来设置发射滤波器的工作频率，从而使得双工器可以对第一模式信号的至少两个频段进行独立滤波输出。

上述第一模式信号可以为宽带码分多址(WCDMA)信号或码分多址(CDMA)信号；本实施例以WCDMA信号为例进行描述。

为了更好地实现双工器的功能，可以将WCDMA信号分为低频发射信号和高频发射信号，需要说明的是，本发明实施例中某一模式的低频发射信号或高频发射信号均至少包括该模式的两个频段的信号，所谓低频发射信号和高频发射信号是一个相对的概念，即低频发射信号覆盖的频段频点低于高频发射信号覆盖的频段频点，例如，将824-915MHz的信号(即包括824-849MHz、830-840MHz、880-915MHz的信号)定为低频发射信号，将1710-1980MHz的信号(即包括1749.9-1784.9MHz、1710-1755MHz、1710-1785MHz、1850-1910MHz、1920-1980MHz的信号)定为高频发射信号；所述发射滤波器，是用于对第一模式信号的低频发射信号或高频发射信号中至少两个频段中的任一频段的信号进行滤波后输出。

另外，所述接收滤波器，用于分时接收所述第一模式信号和第二模式信号，对接收到的信号进行滤波后输出。

为了更好地实现双工器的功能，可以将第一模式信号(WCDMA信号)和第二模式信号(GSM信号)分为低频接收信号和高频接收信号，需要说明的是，本发明实施例中某一模式的低频接收信号或高频接收信号均至少包括该模式的两个频段的信号，所谓低频接收信号和高频接收信号是一个相对的概念，即低频接收信号覆盖的频段频点低于高频接收信号覆盖的频段频点，例如，将869-960MHz的信号(即包括869-894MHz、925-960MHz的信号)定为WCDMA信号和GSM信号的低频接收信号，将1805-1990MHz的信号(即包括1805-1880MHz、1930-1990MHz的信号)定为WCDMA信号和GSM信号高频接收信号；所述接收滤波器，是用于分时接收所述第一模式信号的低频接收信号和第二模式信号的低频接收信号，或者分时接收所述第一模式信号的高频接收信号和第二模式信号的高频接收信号。

同样地，该接收滤波器要实现上述功能需要对其内部电路进行改进，一种优选的实现方式是：所述接收滤波器中的所述高通滤波器和所述低通滤波器中的电容均为可调电容，即通过调节可调电容，来设置接收滤波器的工作频率，从而使得双工器可以分时对第一模式信号和第二模式信号的低频或高频接收信号进行滤波输出。

所述第一模式信号可以为WCDMA信号或CDMA信号；所述第二模式信号可以为全球移动通讯系统(GSM)信号；WCDMA信号和GSM信号的低频信号和高频信号的频率范围如表1所示。

表1WCDMA频段和GSM频段工作频率对应表

如图2所示，为本发明双工器的等效电路示意图，本发明实施例中的双工器为可调谐双工器，可调谐双工器是在传统的双工器等效电路上，将C1、C3、C2与C4变为受基带芯片控制信息控制的可调电容，得到了可调谐双工器的等效电路，其工作过程为：

C1与C3组成TX回路的选频带通滤波器，C1部分组成高通滤波器，C3部分组成低通滤波器。C2与C4组成RX回路的选频带通滤波器，C2部分组成高通滤波器，C4部分组成低通滤波器。

双工器的发射与接收是工作在上述频率范围内的带通滤波器，通过调整滤波器中的电容值，进而调整滤波器的谐振频率，达到选频的效果。具体计算方式为：

$f=1/2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}$

基带芯片根据双工器发射与接收的工作频率范围，计算出C1、C3、C2、C4的数值，进而组成对应的带通滤波器，达到相应频段的选频效果。

由于上述双工器可以通过调整自己的内部电容，使单一频段的双工器可以工作在两个频段，提高了该双工器灵活性。

如图3a所示，为本发明双模终端中射频前端模块实施例一的结构示意图，该射频前端模块210包括GSM高频接收SAW 212、GSM低频接收SAW211；工作于B5/B8低频段的可调谐双工器213，工作于B1/B2/B3高频段的可调谐双工器214；天线开关模组215。通过将SAW、双工器、天线开关模组集成到一个模块中，降低了射频前端的复杂性和调试难度，同时对射频前端模块进行了优化。

另外，本发明实施例还提供了一种包含上述射频前端模块210的双模终端，该终端还包括双模射频收发芯片200、GSM功率放大器220、基带芯片230和WCDMA功率放大器221、222，如图3a所示。上述GSM高频接收SAW212可以工作在DCS1800频段，也可以工作在PCS1900频段。GSM低频接收SAW 211可以工作在GSM900频段，也可以工作在GSM850频段。211和212可以组合成四种方式，即GSM850与PCS1900，GSM850与DCS1800，GSM900与DCS1800，GSM900与PCS1900。

可调谐双工器213工作于WCDMA低频段，即B5与B8，通过调整图2中C1与C3的电容值，可以改变发射通路的工作频段；通过调整图2中C2与C4的电容值，可以改变接收通路的工作频段。

可调谐双工器214工作于WCDMA高频段，即B1、B2与B3，通过调整图2中C1与C3的电容值，可以改变发射通路的工作频段；通过调整图2中C2与C4的电容值，可以改变接收通路的工作频段。

接收SAW 211、212与可调谐双工器可以组合成四种方式，即(1)GSM850与PCS1900、WCDMA高低频模式，(2)GSM850与DCS1800、WCDMA高低频模式，(3)GSM900与DCS1800、WCDMA高低频模式，(4)GSM900与PCS1900、WCDMA高低频模式，这些模式基本包含了目前的使用情况。

发射过程中，基带芯片230中的基带I/Q信号在基带串行接口(BasebandSerial Interface，BSI)总线的控制下，传送到WCDMA/GSM双模收发芯片200中进行调制，调制后的调制信号根据制式与频段信息，分别通过对应PA220、221、222的放大后，通过包含可调谐双工器的射频前端模块210后传送自由空间中。

接收过程中，自由空间中的射频小信号，GSM制式的接收首先通过天线开关模组215，然后根据高低频段信息分别进入接收SAW 211、212，滤波后送到WCDMA/GSM双模收发芯片200中完成调制信号的解调，解调后的基带I/Q信号在BSI总线的控制下传送到基带芯片230中进行处理。WCDMA制式的接收首先通过天线开关模组215，然后根据高低频段信息分别进入对应的可调双工器213或者214，滤波后送到WCDMA/GSM双模收发芯片200中完成调制信号的解调，解调后的基带I/Q信号在BSI总线的控制下传送到基带芯片230中进行处理。

WCDMA制式发射与接收过程中，基带芯片230根据发射与接收的频率范围，完成图2所示双工器的电容C1、C3、C2、C4的数值调整，达到选频滤波效果。

具体地，发射过程中，双工器的滤波方法包括：

双工器根据基带芯片发送的发射频段指示信号，调节自身的发射频率，所述发射频段指示信号用于指示第一模式发射信号至少两个频段中任一频段的频点信息；

优选地，双工器的发射滤波器根据基带芯片发送的发射频段指示信号，通过调节发射通路中高通滤波器和低通滤波器的可调电容，来调节自身的发射频率；

所述双工器在所述发射频率对输入的第一模式发射信号进行滤波后输出。

接收过程中，双工器的滤波方法包括：

双工器根据基带芯片发送的接收频段指示信号，调节自身的接收频率，所述接收频段指示信号用于指示第一模式接收信号或第二模式接收信号的至少两个频段中任一频段的频点信息；

优选地，双工器的接收滤波器根据基带芯片发送的接收频段指示信号，通过调节接收通路中高通滤波器和低通滤波器的可调电容，来调节自身的接收频率；

所述双工器在所述接收频率对接收到的第一模式接收信号或第二模式接收信号进行滤波后输出。

发射与接收过程中，基带芯片230根据发射与接收的频段，通过基带并行接口(Baseband Parallel Interface，BPI)总线控制前端模块中天线开关模组的切换选择，达到切换频段效果。

包含可调谐双工器的射频前端模块、多模终端由于使用较少的双工器(例如低频双工器和高频双工器)即可完成所有的功能，有效地减少了其占用PCB的面积。

当然，若上述RX SAW211、212和双工器213、214位于射频前端模块的外部，则包含上述双工器的双模终端与现有技术相比，仍可有效减少所占用PCB的面积，有利于实现终端的小型化；同样地，若射频前端模块只包括双工器213、214而不包括RX SAW211、212，则该射频前端模块和包括该射频前端模块的终端与现有技术相比，仍可有效减少所占用PCB的面积，有利于实现终端的小型化，如图3b所示。

如图4所示，为本发明双模终端中射频前端模块实施例三的结构示意图，由于WCDMA可调双工器的工作频段为B5、B8、B3、B2、B1，完全包含了GSM的四个接收频段，因此接收SAW211、212完全可以省掉，将GSM频段的接收，复用到WCDMA的接收回路中，因此射频前端模块410中只包含可调谐双工器413、414与天线开关模组415，进一步提高了集成度。

同样地，包含图4所示射频前端模块的终端的集成度更高，具体地，该终端还包括双模射频收发芯片400、GSM功率放大器420、基带芯片430和WCDMA功率放大器421、422。

发射过程中，基带芯片430中的基带I/Q信号在BSI总线的控制下传送到WCDMA/GSM双模收发芯片400中进行调制，调制后的调制信号根据制式与频段信息，分别通过对应PA 420、421、422的放大后，通过包含可调谐双工器的射频前端模块410后传送自由空间中。

接收过程中，自由空间中的射频小信号，WCDMA/GSM制式的接收首先通过天线开关模组415，然后根据频段信息分别进入双工器413或者414，滤波后送到WCDMA/GSM双模收发芯片400中完成调制信号的解调，解调后的基带I/Q信号在BSI总线的控制下传送到基带芯片430中进行处理。

发射与接收过程中，基带芯片430根据发射与接收的频率范围，完成图2中电容C1、C3、C2、C4的数值调整，达到选频滤波效果。

发射与接收过程中，基带芯片430根据发射与接收的频段，通过BPI总线控制前端模块中天线开关模组的切换选择，达到切换频段效果。

包含可调谐双工器的射频前端模块、多模终端由于使用较少的双工器(例如低频双工器和高频双工器)即可完成所有的功能，有效地减少了其占用PCB的面积。

当然，若上述双工器413、414位于射频前端模块的外部，则包含上述双工器的双模终端与现有技术相比，仍可有效减少所占用PCB的面积，有利于实现终端的小型化。

本发明实施例中的双模架构不限于WCDMA/GSM双模，可以是CDMA/GSM双模。GSM部分不限于GSM制式，可以是TD-SCDMA、个人手持式电话系统(PHS)等时分接入方式的制式；WCDMA部分不限于是WCDMA制式，可以是CDMA等码分接入方式的制式。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，上述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (17)

1.一种双工器，包括接收滤波器和发射滤波器，所述接收滤波器和所述发射滤波器均包括高通滤波器和低通滤波器，其特征在于：

所述发射滤波器，用于对第一模式信号至少两个频段中任一频段的信号进行滤波后输出。

2.根据权利要求1所述的双工器，其特征在于：

所述发射滤波器中的所述高通滤波器和所述低通滤波器中的电容均为可调电容。

3.根据权利要求2所述的双工器，其特征在于：

所述发射滤波器，是用于对第一模式信号的低频发射信号或高频发射信号中至少两个频段中的任一频段的信号进行滤波后输出。

4.根据权利要求3所述的双工器，其特征在于：

所述第一模式信号为宽带码分多址(WCDMA)信号或码分多址(CDMA)信号。

5.根据权利要求1所述的双工器，其特征在于：

所述接收滤波器，用于分时接收所述第一模式信号和第二模式信号，对接收到的信号进行滤波后输出。

6.根据权利要求5所述的双工器，其特征在于：

所述接收滤波器中的所述高通滤波器和所述低通滤波器中的电容均为可调电容。

7.根据权利要求6所述的双工器，其特征在于：

所述接收滤波器，是用于分时接收所述第一模式信号的低频接收信号和第二模式信号的低频接收信号，或者分时接收所述第一模式信号的高频接收信号和第二模式信号的高频接收信号。

8.根据权利要求7所述的双工器，其特征在于：

所述第一模式信号为宽带码分多址(WCDMA)信号或码分多址(CDMA)信号；

所述第二模式信号为全球移动通讯系统(GSM)信号、时分同步码分多址(TD-SCDMA)信号或个人手持式电话系统(PHS)信号。

9.一种射频前端模块，包括天线开关模组，其特征在于，所述射频前端模块还包括与所述天线开关模组相连的声表面滤波器和如权利要求1-4任一权利要求所述的双工器。

10.一种射频前端模块，包括天线开关模组，其特征在于，所述射频前端模块还包括与所述天线开关模组相连的如权利要求5-8任一权利要求所述的双工器。

11.一种双模终端，包括依次连接的双模射频收发芯片、功率放大器、双工器和射频前端模块，以及与所述双模射频收发芯片相连的声表面滤波器；其特征在于：

所述双工器采用的是如权利要求1-4任一权利要求所述的双工器。

12.根据权利要求11所述的双模终端，其特征在于：

所述声表面滤波器和如权利要求1-4任一权利要求所述的双工器位于所述射频前端模块中。

13.一种双模终端，包括依次连接的双模射频收发芯片、功率放大器、双工器和射频前端模块，其特征在于：

所述双工器采用的是如权利要求5-8任一权利要求所述的双工器。

14.根据权利要求13所述的双模终端，其特征在于：

如权利要求5-8任一权利要求所述的双工器位于所述射频前端模块中。

15.一种双工器的滤波方法，其特征在于，该方法包括：

双工器根据基带芯片发送的发射频段指示信号，调节自身的发射频率，所述发射频段指示信号用于指示第一模式发射信号至少两个频段中任一频段的频点信息；

所述双工器在所述发射频率对输入的第一模式发射信号进行滤波后输出。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

双工器根据基带芯片发送的接收频段指示信号，调节自身的接收频率，所述接收频段指示信号用于指示第一模式接收信号或第二模式接收信号的至少两个频段中任一频段的频点信息；

所述双工器在所述接收频率对接收到的第一模式接收信号或第二模式接收信号进行滤波后输出。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：

所述第一模式发射信号为宽带码分多址(WCDMA)发射信号或码分多址(CDMA)发射信号；

所述第一模式接收信号为WCDMA接收信号或CDMA接收信号；

所述第二模式接收信号为全球移动通讯系统(GSM)接收信号、时分同步码分多址(TD-SCDMA)接收信号或个人手持式电话系统(PHS)接收信号。

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