CN102664653B - 移动终端及其具有射频数模转换式线性发射机的射频前端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多标准移动终端，包括一个基带处理器、一个射频前端收发器、两个发射端功率放大器以及一个射频开关；所述射频开关与一个天线相连接；所述射频前端收发器分别与基带处理器、一个天线相连接；每个发射端功率放大器与射频前端收发器相连接。此外，本发明还公开了一种具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器。本发明公开的一种移动终端及其具有射频数模转换式线性发射机的射频前端，可以显著降低移动终端的生产成本以及减小移动终端整体芯片的面积，并且可以提高射频前端收发器内发射机所输出信号的强度，提升移动终端的整体性能和市场竞争力，具有重大的生产实践意义。

Description

移动终端及其具有射频数模转换式线性发射机的射频前端

技术领域

 本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及适用于多种移动通信标准的移动终端及其具有射频数模转换式线性发射机的射频前端。

背景技术

目前，随着智能手机和平板电脑的发展，全球移动数据的业务量大幅增长。其中，LTE（长期演进，Long Term Evolution）技术的开发，不仅提高了无线通信的频谱利用率，同时还增加了无线通信的数据传输速率和可处理的数据容量。

目前，LTE技术的无线通信频谱（频率高达3.8 GHz）可以分为43波段，1到33波段被列为LTE-FDD（频分双工），而33至43波段被列为的LTE-TDD（时分双工频段）。

由于移动运营商预期到用户通信的数据使用量将大幅度增长，这样使得移动运营商需要有效利用现有的无线通信频谱资源，并且尽快实施覆盖频段较为广泛的LTE技术。为了推动LTE技术的广泛普及，在做好LTE基础设施建设的同时，移动终端中的信号收发技术也需要同步或者更快速度发展。这时候，移动运营商以及其他厂家需要加大力度进行移动终端的技术研发，目的在于使得一个移动终端，其具有多波段、多模式、双技术的功能，即使得移动终端具有的信号收发器能够覆盖现有LTE无线通信波段，同时可以兼容传统通信网络（WCDMA、EVDO的TD-SCDMA、CDMA和GSM网络），以及支持TDD和FDD技术。需要说明的是，对于目前的第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），其包括有四种标准：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WiMAX。

其中，如图1所示，对于现有移动终端的0.7~2.7GH频段的信号收发器（即射频前端收发器），为了让移动终端可以同时处理FDD和TDD技术（即具有双技术的功能），以支持1~21的FDD波段和33~41的TDD频段，需要提高移动终端的数字运算能力，通过将所述信号收发器与基带处理器相连接，从而妥善分配基带处理器与信号收发器之间的运算负荷。

参见图2，对于目前具有LTE/TD-SCDMA通信功能的移动终端（如一个手机），其通常包括有六个功能模块，具体为：LTE/TD-SCDMA射频前端收发器、2G（第二代移动通信技术，例如GSM）射频前端收发器、基带处理器 （Base band）、应用处理器 （Application Processor）、存储器 （Memory）以及电源管理模块 （Power Management Unit）。

为了覆盖TD-LTE（分时长期演进）和TD-SCDMA（时分同步码分多址）通信的所有频道，参见图3，现有传统具有LTE/TD-SCDMA通信功能的移动终端的信号发射机（TX）还具有两路输出端，同时，通过在信号收发器（即射频前端收发器RFIC）内接收机的前端使用声表面滤波器（SAW filter），以减少两个波段之间的互相干扰。例如，对于用于接收TD-SCDMA和TD-LTE信号的收发机（RX），具有四个信号接收的波段，具体为34波段、38波段、39波段以及40波段，总共需要使用四个声表面滤波器。而对于用于接收TD-LTE信号的收发机（LTE RX），要求多样化（diversity）以提高数据率和灵敏度，因此，具有三个专门用于接收TD-LTE信号的LTE波段，具体为：38波段、39波段以及40波段。因此，如图3所示，移动终端的信号收发器（即射频前端收发器）一共具有7个信号输入端以及7个声表面滤波器，具体为：在单刀六掷（SP6T）射频开关处具有4个信号输入端，在单刀三掷（SP3T）开关处具有3个信号输入端。因此，现有移动终端的信号射频输入端较多，且具有较多的声表面波滤波器，从而导致移动终端的信号收发器（即射频前端收发器）的生产成本较高，丧失了移动终端的价格竞争优势，并且大大增加了移动终端整体芯片的面积，移动终端芯片面积较大，进而严重影响了移动终端的市场应用前景。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以在保证移动终端性能的前提下，有效降低移动终端射频前端收发器的生产成本以及减少收发器芯片的面积，进而降低移动终端整体芯片的面积和生产成本，提高移动终端的价格竞争力，扩大移动终端的市场应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种适用于多种移动通信标准的移动终端及其具有射频数模转换式线性发射机的射频前端，该移动终端通过在射频前端收发器中集成设置射频跟踪滤波器，可以不需要在射频前端收发器内接收机的输入端设置多个声表面滤波器数量，同时减少射频前端收发器内接收机的输入端数量，因此可以显著降低移动终端的生产成本以及减小移动终端整体芯片的面积，并且可以提高射频前端收发器内发射机所输出信号的强度，提升移动终端的整体性能和市场竞争力，具有重大的生产实践意义。

为此，本发明提供了一种多标准移动终端，包括有一个基带处理器、一个射频前端收发器、两个发射端功率放大器以及一个射频开关；

所述射频开关与一个天线相连接；

所述射频前端收发器分别与基带处理器、一个天线相连接，用于通过天线接收多个波段的外部信号，并根据外部信号接收频段的不同，对外部信号进行选择，然后将所选择的信号转发给发射端功率放大器；

每个发射端功率放大器与射频前端收发器相连接，用于对所接收到的信号进行放大处理，然后通过所述射频开关传送给天线，由天线进行信号发射。

其中，所述射频前端收发器RFIC包括有一个接收机、一个频率合成器和一个发射机，所述接收机的前端设置有一个或者多个射频跟踪滤波器。

其中，所述接收机包括有两个低噪声放大器LNA，所述两个低噪声放大器LNA的一端分别与一个信号输入端RXIN相接；

所述两个低噪声放大器LNA的另一端分别与一个可变增益放大器VGA相接，每个所述可变增益放大器VGA分别接一个射频跟踪滤波器和由两个混频器Mixer组成的一个混频器组合，并且两个所述可变增益放大器VGA之间连接有一个功率探测器；

每个所述混频器组合与一个可变增益中频放大和低通滤波器PGA/LPF相接，每个可变增益中频放大和低通滤波器分别与两个数模转换器ADC相接，每个数模转换器ADC与基带处理器相接。

其中，所述频率合成器包括有接收本振产生器，所述接收本振产生器分别接发射本振产生器、除法器、多模数分频器MMD以及所述接收机中的两个混频器组合；

所述除法器依次接压控振荡器VCO、环路滤波器LF和一个鉴相器和电压泵串接模块PFD/CP，所述鉴相器和电压泵串接模块分别接一个数控晶振和一个多模数分频器，所述多模数分频器分别接所述除法器和一个调制器DSM，所述压控振荡器VCO还与一个自动频率控制器AFC相接。

其中，所述发射机包括有四个数模转换器组合，每个数模转换器组合包括有一个混频器和一个射频数模转换器RFDAC，所述混频器与射频数模转换器RFDAC相接；

其中两个数模转换器组合中的混频器与同一个低波段变压器相接，且两个数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC与所述频率合成器中的发射本振产生器相接；另外两个数模转换器组合中的混频器与同一个高波段变压器相接，且数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC与所述频率合成器中的发射本振产生器相接。

其中，与低波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC还通过一个除法器与所述频率合成器中的发射本振产生器相接，与高波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC也通过一个除法器与所述频率合成器中的发射本振产生器相接；

与低波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的混频器与发射本振产生器相接，并且与高波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的混频器也与发射本振产生器相接。

其中，所述射频数模转换器RFDAC的采样频率fs等于本振频率fLO的二分之一。

此外，本发明还提供了一种具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器，包括有一个接收机、一个频率合成器和一个发射机，所述接收机的前端设置有一个或者多个射频跟踪滤波器。

其中，所述接收机包括有两个低噪声放大器LNA，所述两个低噪声放大器LNA的一端分别与一个信号输入端RXIN相接；

所述两个低噪声放大器LNA的另一端分别与一个可变增益放大器VGA相接，每个所述可变增益放大器VGA分别接一个射频跟踪滤波器和由两个混频器Mixer组成的一个混频器组合，并且两个所述可变增益放大器VGA之间连接有一个功率探测器；

每个所述混频器组合与一个可变增益中频放大和低通滤波器PGA/LPF相接，每个可变增益中频放大和低通滤波器分别与两个数模转换器ADC相接，每个数模转换器ADC与基带处理器相接；

所述频率合成器包括有接收本振产生器，所述接收本振产生器分别接发射本振产生器、除法器、多模数分频器MMD以及所述接收机中的两个混频器组合；

所述除法器依次接压控振荡器VCO、环路滤波器LF和电压泵式鉴相器PFD/CP，所述电压泵式鉴相器分别接一个数控晶振和一个多模数分频器，所述多模数分频器分别接所述除法器和一个调制器DSM，所述压控振荡器VCO还与一个自动频率控制器AFC相接；

所述发射机包括有四个数模转换器组合，每个数模转换器组合包括有一个混频器和一个射频数模转换器RFDAC，所述混频器与射频数模转换器RFDAC相接；

其中两个数模转换器组合中的混频器与同一个低波段变压器相接，且两个数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC与所述频率合成器中的发射本振产生器相接；另外两个数模转换器组合中的混频器与同一个高波段变压器相接，且数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC与所述频率合成器中的发射本振产生器相接。

其中，与低波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC还通过一个除法器与所述频率合成器中的发射本振产生器相接，与高波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC也通过一个除法器与所述频率合成器中的发射本振产生器相接；

与低波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的混频器与发射本振产生器相接，并且与高波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的混频器也与发射本振产生器相接。

其中，所述射频数模转换器RFDAC的采样频率fs等于本振频率fLO的二分之一。

其中，所述射频数模转换器RFDAC包括有D触发器DFF，所述D触发器DFF与两个N型MOS开关管NMOS1和NMOS2的栅极G相接，所述NMOS1和NMOS2开关管的漏极D分别与所述混频器相接，所述NMOS1和NMOS2开关管的源极S共同和一个N型MOS开关管NMOS3的漏极D相接，所述开关管NMOS3的栅极G分别与一个开关管NMOS4的栅极G、漏极D相接，所述开关管NMOS4和NMOS3的源极S接地，所述开关管NMOS4的漏极D依次接一个直流偏置控制信号Bias_ctrl、一个供电电压V_DD。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种适用于多种移动通信标准的移动终端及其具有射频数模转换式线性发射机的射频前端，该移动终端通过在射频前端收发器中集成设置射频跟踪滤波器，由射频跟踪滤波器根据本终端信号接收频段的不同来对外部信号进行选择，从而可以不需要在射频前端收发器内接收机的输入端设置多个声表面滤波器数量，同时减少射频前端收发器内接收机的信号输入端数量，因此可以显著降低移动终端的生产成本以及减小移动终端整体芯片的面积，从而提升移动终端的市场竞争力，因此具有重大的生产实践意义。

此外，本发明还通过对射频前端收发器内发射机中射频数模转换器的采用频率进行优化设置，进一步提高了射频前端收发器内发射机所输出信号的强度，提升了移动终端的整体性能。

附图说明

图1为现有第四代无线通信LTE的无线通信频谱分配图；

图2为现有一种具有LTE/TD-SCDMA通信功能的移动终端的结构简图；

图3为现有具有LTE/TD-SCDMA通信功能的移动终端的传输信号示意图；

图4为本发明提供的一种多标准移动终端的传输信号示意图；

图5为本发明提供的一种多标准移动终端中射频前端收发器的结构框图；

图6为本发明提供的一种多标准移动终端中射频前端收发器内射频跟踪滤波器的校正框图；

图7为本发明提供的一种多标准移动终端中射频前端收发器中，具有的一种IQ正交发射机的结构框图；

图8为现有传统的线性发射机中对数模转换器进行滤除谐波重复频谱处理的示意图；

图9为现有传统的线性发射机中数模转换器DAC产生的采样频率fs的谐波重复频谱图；

图10为现有传统的线性发射机中低通滤波器的传递函数示意图；

图11为现有传统的线性发射机中低通滤波器的输出频谱图；

图12为现有传统的线性发射机混频后的频谱图；

图13为本发明提供的一种具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器中，线性发射机中射频数模转换器与混频器的连接示意图；

图14本发明提供的一种具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器中射频数模转换式线性发射机的输出信号的频谱图一；

图15本发明提供的一种具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器中射频数模转换式线性发射机的输出信号的频谱图二；

图16为对于本发明提供的一种多标准移动终端中，各移动通信标准的带外噪声指标和射频数模转换器DAC的输出动态范围、有效位数的示意图；

图17为本发明提供的一种具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器中，线性发射机中射频数模转换器与混频器的具体电路连接示意图；

图18为本发明提供的一种具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器中，线性发射机中射频数模转换器RFDAC的波形图；

图19为本发明提供的一种具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器中，线性发射机中射频数模转换器RFDAC的线性编码整体电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图4，本发明提供了一种多标准移动终端，可以覆盖TD-LTE（分时长期演进）和TD-SCDMA（时分同步码分多址）通信的所有频道，对TD-LTE和TD-SCDMA信号进行接收处理，其包括有一个基带处理器BBIC 101、一个射频前端收发器RFIC 102、两个发射端功率放大器PA 103以及一个射频开关 104，所述射频开关104与一个天线105相连接，其中：

基带处理器BBIC 101，用于进行移动通信过程中的数据处理和存储；

射频前端收发器RFIC 102，分别与基带处理器101、一个天线105相连接，用于通过天线接收多个波段的外部信号，并根据外部信号接收频段的不同，对外部信号进行选择，然后将所选择的信号转发给发射端功率放大器103；

每个发射端功率放大器PA 103，与射频前端收发器RFIC 102相连接，用于对所接收到的信号进行放大处理，然后通过所述射频开关传送给相连接的天线105，由天线105进行信号发射。

在本发明中，参见图4，所述射频开关104具体为单刀四掷（SP4T）开关。

对于本发明，所述射频前端收发器RFIC 102包括有一个接收机1021、一个频率合成器1022和一个发射机1023三部分，其中，所述接收机1021用于实时接收外部天线所转发的信号；所述频率合成器1022分别与接收机、发射机相接，用于产生本振信号，并将本振信号的频率与发射机或者接收机处的信号进行频率叠加合成处理；所述发射机1023，用于将信号通过射频开关，最终发射出去。

在本发明中，具体实现上，所述射频前端收发器RFIC 102在接收机1021的前端设置有一个或者多个射频跟踪滤波器，所述射频跟踪滤波器是能够对移动终端所需频率的信号进行预选的带通滤波器，它是品质参数Q增强型的滤波器，可以抑制外部的镜像频率，降低本振经由天线的辐射。因此，本发明的射频前端收发器102通过设置有该射频跟踪滤波器，可以根据外部信号接收频段的不同，对外部信号进行选择。例如，目前的无需通信频谱中，对于34波段的TD-SCDMA信号，其频段为2010~2025MHZ；对于38波段的TD-LTE信号，其频段为2570-2620 MHZ；对于39波段的TD-LTE信号，其频段为1880~1900MHZ；对于39波段的TD-SCDMA信号，其频段为1900~1920MHZ；对于40波段的TD-SCDMA信号，其频段为2300~2400MHZ。因此，鉴于不同波段的TD-LTE信号和TD-SCDMA信号具有不同的频段，因此，本发明只需根据不同的频段，而可以区分出不同波段、不同类型的信号，实现对外部信号进行选择，避免了两个波段信号之间的相互干扰。

因此，如上所述，本发明与现有技术相比较，通过在接收机1021的前端设置有射频跟踪滤波器，从而无需再设置用于减少两个波段之间的互相干扰的多个声表面滤波器（SAW filter），参见图4，同时相应地还可以减少射频前端收发器内接收机的信号输入端数量，因此可以显著降低移动终端的生产成本以及减小移动终端整体芯片的面积，进而提升移动终端的市场竞争力。

一并参见图5，对于本发明，提供了一种多标准移动终端具有的射频前端收发器，本发明的射频前端收发器可以实现单端输入、双通路输出以及单一频率合成器。具体实现上，本发明射频前端收发器RFIC 102包括有接收机1021、频率合成器1022和发射机1023三部分，其中：

对于接收机（Receiver ）1021，其包括有两个低噪声放大器LNA，所述两个低噪声放大器LNA的一端分别与一个信号输入端RXIN相接，其中一个信号输入端RXIN直接连接天线105，另外一个信号输入端RXIN通过射频开关104与天线105相接；所述两个低噪声放大器LNA的另一端分别与一个可变增益放大器VGA相接，每个所述可变增益放大器VGA分别接一个射频跟踪滤波器（Tracking Filter）和由两个混频器Mixer组成的一个混频器组合，并且两个所述可变增益放大器VGA之间连接有一个功率探测器（Power Detector）；每个所述混频器组合与一个可变增益中频放大和低通滤波器（PGA/LPF，即将中频可编程增益放大器PGA和低通滤波器LPF串联在一起）相接，每个可变增益中频放大和低通滤波器分别与两个数模转换器ADC相接，每个数模转换器ADC与基带处理器101相接。

在本发明中，对于本发明提供的射频前端收发器，其可以包括有两路结构完全相同的接收机1021，其上面标有多样化（Diversity）标识，是专门为实现LTE的标准要求，利用多样化、多信道来提高数据率和灵敏度。

需要说明的是，对于接收机1021部分，其中的第一模块为低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA），在保证本身低噪声的同时，通过其增益一致后端模块的噪声。其后的可变增益放大器模块（Variable Gain Amplifier，VGA），用于控制低噪声放大器的增益，来满足接收机动态范围的要求，也就是根据使接收机可以根据输入信号的大小来调节其增益的大小。跟踪滤波器（Tracking Filter）用于根据接收频道信息，调整滤波器中心频率，滤除带外干扰，保护之后的混频器工作在它的线性度范围。功率探测器（Power Detector）用于感知滤波后的信号功率大小，为基带处理器提供信号功率信息来设置接收机。混频器Mixer用于把本振发生器的频率信号与接收频率混频，把接收到的频率信号转化为低频信号，中频可编程增益放大器（Programmable Gain Amplifier， PGA），进一步把小信号放大到模数转换器可处理的幅度，同时控制增益来适应不同的输入信号幅度。低通滤波器（Low Pass Filter， LPF）进一步在中频滤除带外干扰信号，确保信号处于数模转换器（Analog to Digital Converter, ADC）可处理的信号动态范围内。数模转换器ADC用于把模拟信号转换为数字信号，以提供给数字基带处理器（Baseband，BB）处理。

对于频率合成器（Synthesizer）1022，其包括有接收本振产生器（RX LO GEN），所述接收本振产生器分别接发射本振产生器（TX LO GEN）、除法器、多模数分频器MMD以及所述接收机1021中的两个混频器组合，所述多模数分频器MMD分别接所述接收机1021中的四个数模转换器ADC；

此外，所述除法器依次接压控振荡器VCO、环路滤波器（LF）和一个鉴相器和电压泵串接模块（PFD/CP，即将电压泵CP和鉴相器PFD串联在一起的模块），所述鉴相器和电压泵串接模块分别接一个数控晶振和一个多模数分频器（/N），所述多模数分频器分别接所述除法器和一个调制器DSM；所述压控振荡器VCO还与一个自动频率控制器AFC相接。

需要说明的是，对于频率合成器（Synthesizer）1022，其中的数控晶振（Digital Controlled Crystal Oscillator，DCXO，即为数字控制晶振)利用较为精确片外晶振，与片内振荡电路结合产生精确的26MHz频率信号作为频率合成器的参考源，压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，VCO）产生的频率信号经过模拟除法器除2后，再经过多模数分频器（Multi-Modules Divider， MMD)形成了26MHz频率信号，通过鉴相器（Phase Frequency Detector，PFD）与数控晶振产生的参考源比较，它们的频率和相位的不同之处通过电压泵（Charge Pump，CP）转化为电压，来反馈调整压控振荡器VCO的电压，从而输出稳定精确的频率信号。此外，为抑制多模数分频器MMD引入的杂扰，在电压泵CP和压控振荡器VCO之间加环路滤波器（Loop Filter，LF）以及自动频率控制（Automatic Frequency Control，AFC），实现对压控振荡器VCO在锁定之前的频率进行粗调。调制器（Delta-Sigma Modulator， DSM）用于通过调整多模数分频器MMD的分频倍数，引入调制信号。为GSM的调制方式（即GMSK）的频率合成器直接调制模式使用。

对于所述发射机1023，其包括有四个数模转换器组合，每个数模转换器组合包括有一个混频器和一个射频数模转换器RFDAC，所述混频器与射频数模转换器RFDAC相接（如图5、图9所示），其中，两个数模转换器组合中的混频器与同一个低波段变压器100（低频的波段为B34和39）相接，且两个数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC与所述频率合成器1022中的发射本振产生器（TX LO GEN）相接；另外两个数模转换器组合中的混频器与同一个高波段变压器200（高频的波段为B38和B40）相接，且数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC与所述频率合成器1022中的发射本振产生器（TX LO GEN）相接。

参见图5，所述低波段变压器200与一个低频信号输出端TX_LB相接，所述高波段变压器200分别与一个高频信号输出端TX_HB相接，所述低频信号输出端TX_LB和高频信号输出端TX_HB分别与一个发射端功率放大器PA 103相接。

此外，所述低波段变压器100相连接的一个数模转换器组合和所述高波段变压器相连接的一个数模转换器组合两者通过一个第一信道I与所述基带处理器101相接，所述低波段变压器相连接的另外一个数模转换器组合和所述高波段变压器相连接的另外一个数模转换器组合两者通过一个第二信道Q与所述基带处理器101相接。

需要说明的是，对于发射机1023，其按照输出频率分为高波段（TX_HB）和低波段（TX_LB），分别从高频信号输出端TX_HB和低频信号输出端TX_LB进行信号输出，高波段覆盖频率波段从1880MHz到2025MHz，低波段覆盖频率波段从2300MHz到2620MHz，为取得最佳峰值相应，分别有相应的高波段变压器200和低波段变压器100。高波段的正交I输出和Q输出在高波段变压器200处相加，取消镜像信号，由于是差分设计，本振泄漏也在此处取消。低波段的正交I输出和Q输出在低波段变压器处相加，取消镜像信号，由于是差分设计，本振泄漏也在此处取消。低波段的本振正交I和Q输入信号频率为1880MHz到2025MHz，高波段的本振正交I和Q输入信号频率为23000MHz到2620MHz，高波段和低波段部分分别接受由基带处理器BBIC而来的正交输入信号TXI和TXQ。RFDAC为射频数模转换器，后面有详细描述。

需要说明的是，对于本发明提供的一种多标准移动终端具有的射频前端收发器，其具有以下技术效果：

1、具有单端信号输入且能够接受多频段信号的功能。对于本发明，与现有技术相比较，由于没有前端的声表面滤波器，低噪声放大器LNA的前端跨导级（Gm）不仅能够放大微弱信号，同时在面对功率高达0dBm的带外干扰信号（Blocker）时，不能失真。为此，本发明可以采取AB类和A类复合型跨导级，当带外干扰信号来临是，由AB类提供更多的电流来保证不失真，而由A类跨导级来保证小信号线性度和灵敏度。可变增益放大器VGA用来保证接收机的动态范围。

本发明的射频跟踪滤波器位于低噪声放大器LNA的输出端，由输出电感，电容库和负跨导三部分组成，1880～2620MHz目标频段比较有利于较高Q值片内电感的实现，频率不是很高而且电感值不用太大以至于需要很大的芯片面积，电容库用来调整目标频段，负跨导可以把整体Q值提高到20 以上。同时结合占空比25%本地振荡器信号，被动混频器和之后的中频滤波，整体达到20dBc的20MHz带外信号抑制能力，能够达到系统指标要求。

图6为射频跟踪滤波器校正的框图，参见图6，对于接收机（Receiver ）1021中的射频跟踪滤波器，其中的前端模块（具体为低噪声放大器LNA）通过增加负跨导值编程为振荡器，振荡器频率与频率合成器的信号混频后，再输出基带中频信号，由基带电路来检测频率，然后通过调整前端的电容库来设定射频跟踪滤波器，设定后通过减小负跨导使前端器件离开震荡状态，进入放大状态。此时射频跟踪滤波器Q值最高。

对于射频跟踪滤波器，整个校正过程是：首先把LNA输入端从天线断开，通过增加负跨导把滤波器编程为振荡器，然后把本地振荡器编程为期望频段的中心频率，并通过混频器的中频输出端DC直流偏置检测到振荡器的起振，通过减小负跨导值，直到前端振荡消失，记录负跨导值设置，以及增加一个固定的负跨导值设置余量来保证前端放大滤波稳定。此时Q值最佳。

2、只需要使用一个频率合成器。对于本发明，因为TD-LTE和TD-SCDMA都是时分双工（TDD）的系统，因此接收和发射可以分时（不同时）进行，所以射频前端收发器中的接收器和发射器可以使用同一频率合成器，因此，与现有双频率合成器系统的射频前端收发器相比较，本发明提供的射频前端收发器可以大大减少系统的复杂程度，同时由于减少芯片面积和降低收发器芯片的生产成本。

3、本发明的发射器可以实现双通路输出。参见图4所示，为了提高本发明的射频前端收发器中发射机的输出频谱纯净度、效率和线性度，本发明的发射机的信号分为独立高频和低频两路输出，高频的波段为B38和B40，低频的波段为B34和39。同样道理，对于本发明，射频前端收发器芯片内的RFDAC和变压及单双端转换器也分为独立高频和低频通路，以便单独优化。

参见图7，具体实现上，本发明的射频前端收发器中的发射机还可以如图7所示的结构，与图5所示发射机1023相比较，所述发射机为IQ正交的线性发射机，同样包括有四个数模转换器组合，与低波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC还通过一个除法器与所述频率合成器1022中的发射本振产生器（TX LO GEN）相接，同样，与高波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC也通过一个除法器与所述频率合成器1022中的发射本振产生器（TX LO GEN）相接。此外，与低波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的混频器通过一个通路与发射本振产生器（TX LO GEN）相接，并且，与高波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的混频器也通过一个通路与发射本振产生器（TX LO GEN）相接。

具体实现上，参见图7，本发明根据TD-SCDMA和TD-LTE的射频频谱范围，射频前端收发器分为高频和低频两路，高频覆盖2300-2620MHz波段，低频覆盖1880-2025MHz波段。低频部分和高频部分又各包括I通道和Q通道，I通道接受由基带部分传输的I信号TXI，以及由频率合成器（Freq Synthesizer）和本振产生器（LO Gen）产生的I本振信号（LO_LB_I和LO_HB_I），高频部分产生差分输出信号RF_HB_I_P和RF_HB_I_N，以及低频部分产生差分输出信号RF_LB_I_P和RF_LB_I_N。

Q通道接受由基带部分传输的TXQ信号TXQ，以及由频率合成器（Synthesizer）和本振产生器（LO Gen）产生的Q本振信号（LO_LB_Q和LO_HB_Q），高频部分产生差分输出信号RF_HB_Q_P和RF_HB_Q_N，以及低频部分产生差分输出信号RF_LB_Q_P和RF_LB_Q_N。

对于图7所示发射机，高频部分和低频部分的I和Q通道的信号在输出段的变压器（低波段变压器和高波段变压器）相加，滤去本振信号和由混频产生的镜像信号。由变压器输出单极信号TX_HB和TX_LB。本振发生器产生的信号经过除法器后的分频信号的LO_HB/2和LO_LB/2发表作为两个频段RF-DAC的采样频率。

需要说明的是，鉴于在发射机中，具有的数模转换器DAC会产生量化噪声和采样频率fs的谐波重复频谱（2fs和3fs频率的频谱），之前的解决办法是通过在射频数模转换器RFDAC的后面增加一个低通滤波器LPF来滤除谐波重复频谱。图8为现有传统的线性发射机中对数模转换器进行滤除谐波重复频谱处理的示意图。

参见图9至图12所示，现有滤除射频数模转换器RFDAC谐波重复频谱的结构图及波形图。由于数模转换器DAC会产生量化噪声和采样频率fs的谐波重复频谱，如2 fs、3fs等等，如图9，所以必须在DAC后面加低通滤波器来滤除谐波重复频谱，此时低通滤波器又称为重建（reconstruction）滤波器。滤波器传递函数参见图10，首先需要低通滤波器滤去由数模转换器采样信号频率的谐波带来的高频重复频谱，图11为低通滤波器的输出频谱图，然后经过电流混频器把信号调制到载波频率，图12为混频后的频谱图，经过电压模式的功放驱动器后，把差分信号转为单端信号输出。

对于现有的滤除数模转换器DAC谐波重复频谱的结构，由于前端的电流式DAC的输出为电流信号，后端的电流式混频器输入也是电流信号，而高阶的低通滤波器通常为电压域，所以需要电压转换电流（V to I）接口模块和电流转换电压（I to V）接口模块来进行转换，滤波后又由混频器把信号转换到高频本振频率fLO，然后经功放驱动器（PAD）放大输出。因此，现有的方案由于需要低通滤波器LPF，由于是低频，所以占用的芯片面积大，而且由于LPF、两个接口模块都会引入热噪声和1/f噪声，需要较大的功耗来满足芯片的噪声性能。此外，由于经过几次的电压电流的转换，由数模转换器的电流输入，转为低通滤波器电压输入，然后再转为混频器的电流输入，最后再转为功放驱动器的电流输入，几次转换不利于系统线性度和功耗。

为了解决上述现有滤除射频数模转换器RFDAC的谐波重复频谱问题，本发明可以不再引入低通滤波器LPF，参见图13至图15以及图5、图7，而是直接使用本振频率fLO的二分之一频率来作为射频数模转换器RFDAC的采样频率fs，这样两倍频的射频数模转换器RFDAC采样频率fs（即等于fLO）作为输出信号，不须滤除，可以与发射机输出信号直接叠加后输出，增强了输出信号功率，输出频谱图如图14所示。此外，对于三倍频以上的重复频谱，由于频率很高，可以由输出端的射频变压器的选择性有效衰减而滤除，这样系统不需要低通滤波器，也不需要电流电压的转换接口模块，输出频谱图如图15所示。同时由于采用数字化单元设计，多单元的加权可以驱动片外的功放，所以此系统不需要PAD模块。因此，本发明通过对射频前端收发器内发射机中射频数模转换器的采样频率进行优化设置，进一步提高了射频前端收发器内发射机所输出信号的强度，提升了移动终端的整体性能。

另外，在本发明中，参见图16，为了解决射频数模转换器RFDAC的量化噪声对系统带外噪声指标的影响，射频数模转换器RFDAC的动态范围和有效位数（ENOB）要根据不同标准的噪声要求来确定。

；

其中，BW为无线标准的信号带宽，dBc/Hz为该标准的带外噪声指标要求。表1列出了各移动通信标准的带外噪声指标及的动态范围和有效位数（ENOB）。

需要说明的是，对于TD-LTE和TD-SCDMA标准而言，ENOB为14，将可以满足指标要求，根据现有技术，14位的DAC是可行的，采用5位线性编码，5位二进制编码结合高度过采样，可以取得整体有效位数为14的精度，来满足量化噪声带来的带外噪声影响性能指标。

基于图13所示具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器中发射机的射频数模转换器与混频器的连接原理，具体实现上，参见图17，图17为本发明提供的一种具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器中，线性发射机中射频数模转换器与混频器Mixer的具体电路连接示意图。如图17所示，图17的上部为由差分本振信号（Lon和Lop信号）驱动的混频器，下部为采样频率是ClockIN（等于fLO/2）的射频数模转换器RFDAC，全部为电流模式，没有转换接口电路和低通滤波器模块。

参见图17，所述射频数模转换器RFDAC包括有D触发器DFF，所述D触发器DFF与两个N型MOS开关管NMOS1和NMOS2的栅极G相接，所述NMOS1和NMOS2开关管的漏极D分别与所述混频器相接，所述NMOS1和NMOS2开关管的源极S共同和一个N型MOS开关管NMOS3的漏极D相接，所述开关管NMOS3的栅极G分别与一个开关管NMOS4的栅极G、漏极D相接，所述开关管NMOS4和NMOS3的源极S接地，所述开关管NMOS4的漏极D依次接一个直流偏置控制信号Bias_ctrl、一个供电电压V_DD（1.2V 或 2.5V）。

需要说明的是，Bias_ctrl是直流偏置控制信号，这个控制信号由基带处理器BBIC提供，基带处理器根据制程，电压和温度状况来调整直流偏置的大小，以保证信号的线性度，噪声性能和最低功耗。

一并参见图18，图18为RFDAC单元波形图，由基带处理器（BBIC）部分传输过来的信号DataIN的时钟为ClockBB，这个时钟必须与RFDAC采样频率（即采样频率fs）时钟ClockIN相位同步，RFDAC在ClockIN的上升沿锁定数据，在Clock的下降沿输出差分数据DataO_Q和DataO_Qb到RFDAC电流单元。

参见图19，图19为本发明提供的一种多标准移动终端中射频前端收发器中，线性发射机中数模转换器RFDAC的线性编码整体电路图。对于数模转换器RFDAC，首先对基带处理器（BBIC）部分传输过来的基带数据信号进行行列编码，比如5位线性编码，一共为32（即2的五次方）个单元，根据匹配的要求，设计为4行8列，每个单元都有各自的不一样的数据输入信号连接线，所有数模转换器RFDAC单元的采样时钟ClockIN都连到一起，所有单元的本振信号LOn和LOp都连到一起，所有单元的输出都合并加权生成整体的差分输出信号OUTp和OUTn。因此，发射机的增益可以完全由基带（baseband）部分来数字化控制。

因此，对于本发明提供的射频前端收发器内的发射机，其不需要低通滤波器，可以减小芯片面积，降低生产成本。同时，基带信号的采样镜像可以作为发射机的输出信号，增加了输出的信号强度，提高了效率降低了功耗。此外，系统简化，提高了多标准，多波段收发机的可行性，实现了数字化设计以及增益控制更加精确。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的适用于多种移动通信标准的移动终端及其具有射频数模转换式线性发射机的射频前端，该移动终端通过在射频前端收发器中集成设置射频跟踪滤波器，由射频跟踪滤波器根据本终端信号接收频段的不同来对外部信号进行选择，从而可以不需要在射频前端收发器内接收机的输入端设置多个声表面滤波器数量，同时减少射频前端收发器内接收机的信号输入端数量，因此可以显著降低移动终端的生产成本以及减小移动终端整体芯片的面积，从而提升移动终端的市场竞争力，因此具有重大的生产实践意义。

此外，本发明还通过对射频前端收发器内发射机中射频数模转换器的采用频率进行优化设置，进一步提高了射频前端收发器内发射机所输出信号的强度，提升了移动终端的整体性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多标准移动终端，其特征在于，包括有一个基带处理器、一个射频前端收发器、两个发射端功率放大器以及一个射频开关；

所述射频开关与一个天线相连接；

所述射频前端收发器分别与基带处理器、一个天线相连接，用于通过天线接收多个波段的外部信号，并根据外部信号接收频段的不同，对外部信号进行选择，然后将所选择的信号转发给发射端功率放大器；

每个发射端功率放大器与射频前端收发器相连接，用于对所接收到的信号进行放大处理，然后通过所述射频开关传送给天线，由天线进行信号发射；

所述射频前端收发器包括有一个接收机、一个频率合成器和一个发射机，所述接收机的前端设置有一个或者多个射频跟踪滤波器；

所述接收机包括有两个低噪声放大器LNA，所述两个低噪声放大器LNA的一端分别与一个信号输入端RXIN相接；

所述两个低噪声放大器LNA的另一端分别与一个可变增益放大器VGA相接，每个所述可变增益放大器VGA分别接一个射频跟踪滤波器和由两个混频器Mixer组成的一个混频器组合，并且两个所述可变增益放大器VGA之间连接有一个功率探测器；

每个所述混频器组合与一个可变增益中频放大和低通滤波器PGA/LPF相接，每个可变增益中频放大和低通滤波器分别与两个数模转换器ADC相接，每个数模转换器ADC与基带处理器相接。

2.如权利要求1所述的多标准移动终端，其特征在于，所述频率合成器包括有接收本振产生器，所述接收本振产生器分别接发射本振产生器、除法器、多模数分频器MMD以及所述接收机中的两个混频器组合；所述多模数分频器MMD分别与所述接收机中的四个数模转换器ADC相接；

所述除法器依次接压控振荡器VCO、环路滤波器LF和一个由鉴相器PFD和电压泵CP串接形成的鉴相器和电压泵串接模块PFD/CP，所述鉴相器和电压泵串接模块PFD/CP分别接一个数控晶振和一个多模数分频器，所述多模数分频器分别接所述除法器和一个调制器DSM，所述压控振荡器VCO还与一个自动频率控制器AFC相接。

3.如权利要求2所述的多标准移动终端，其特征在于，所述发射机包括有四个数模转换器组合，每个数模转换器组合包括有一个混频器和一个射频数模转换器RFDAC，所述数模转换器组合中的混频器与射频数模转换器RFDAC相接；

其中两个数模转换器组合中的混频器与同一个低波段变压器相接，且两个数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC与所述频率合成器中的发射本振产生器相接；另外两个数模转换器组合中的混频器与同一个高波段变压器相接，且数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC与所述频率合成器中的发射本振产生器相接。

4.如权利要求2所述的多标准移动终端，其特征在于，所述发射机包括有四个数模转换器组合，每个数模转换器组合包括有一个混频器和一个射频数模转换器RFDAC，所述数模转换器组合中的混频器与射频数模转换器RFDAC相接；

其中两个数模转换器组合中的混频器与同一个低波段变压器相接，另外两个数模转换器组合中的混频器与同一个高波段变压器相接；与所述低波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC通过一个除法器与所述频率合成器中的发射本振产生器相接，与所述高波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC也通过一个除法器与所述频率合成器中的发射本振产生器相接；

与所述低波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的混频器与发射本振产生器相接，并且与所述高波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的混频器也与发射本振产生器相接。

5.如权利要求3或4所述的多标准移动终端，其特征在于，所述射频数模转换器RFDAC的采样频率fs等于本振频率fLO的二分之一。

6.一种具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器，其特征在于，包括有一个接收机、一个频率合成器和一个发射机，所述接收机的前端设置有一个或者多个射频跟踪滤波器；

所述接收机包括有两个低噪声放大器LNA，所述两个低噪声放大器LNA的一端分别与一个信号输入端RXIN相接；

所述两个低噪声放大器LNA的另一端分别与一个可变增益放大器VGA相接，每个所述可变增益放大器VGA分别接一个射频跟踪滤波器和由两个混频器Mixer组成的一个混频器组合，并且两个所述可变增益放大器VGA之间连接有一个功率探测器；

每个所述混频器组合与一个可变增益中频放大和低通滤波器PGA/LPF相接，每个可变增益中频放大和低通滤波器分别与两个数模转换器ADC相接，每个数模转换器ADC与基带处理器相接；

所述频率合成器包括有接收本振产生器，所述接收本振产生器分别接发射本振产生器、除法器、多模数分频器MMD以及所述接收机中的两个混频器组合；

所述除法器依次接压控振荡器VCO、环路滤波器LF和电压泵式鉴相器PFD/CP，所述电压泵式鉴相器分别接一个数控晶振和一个多模数分频器，所述多模数分频器分别接所述除法器和一个调制器DSM，所述压控振荡器VCO还与一个自动频率控制器AFC相接。

7.权利要求6所述的具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器，其特征在于，所述发射机包括有四个数模转换器组合，每个数模转换器组合包括有一个混频器和一个射频数模转换器RFDAC，所述数模转换器组合中的混频器与射频数模转换器RFDAC相接；

其中两个数模转换器组合中的混频器与同一个低波段变压器相接，且两个数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC与所述频率合成器中的发射本振产生器相接；另外两个数模转换器组合中的混频器与同一个高波段变压器相接，且数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC与所述频率合成器中的发射本振产生器相接。

8.如权利要求6所述的具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器，其特征在于，所述发射机包括有四个数模转换器组合，每个数模转换器组合包括有一个混频器和一个射频数模转换器RFDAC，所述数模转换器组合中的混频器与射频数模转换器RFDAC相接；

其中两个数模转换器组合中的混频器与同一个低波段变压器相接，另外两个数模转换器组合中的混频器与同一个高波段变压器相接；与所述低波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC通过一个除法器与所述频率合成器中的发射本振产生器相接，与所述高波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的射频数模转换器RFDAC也通过一个除法器与所述频率合成器中的发射本振产生器相接；

与所述低波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的混频器与发射本振产生器相接，并且与所述高波段变压器相接的两个所述数模转换器组合中的混频器也与发射本振产生器相接。

9.如权利要求7或8所述的具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器，其特征在于，所述射频数模转换器RFDAC的采样频率fs等于本振频率fLO的二分之一。

10.如权利要求7或8所述的具有射频数模转换式线性发射机的射频前端收发器，其特征在于，所述射频数模转换器RFDAC包括有D触发器DFF，所述D触发器DFF与两个N型MOS开关管NMOS1和NMOS2的栅极G相接，所述NMOS1和NMOS2开关管的漏极D分别与所述混频器相接，所述NMOS1和NMOS2开关管的源极S共同和一个N型MOS开关管NMOS3的漏极D相接，所述开关管NMOS3的栅极G分别与一个开关管NMOS4的栅极G、漏极D相接，所述开关管NMOS4和NMOS3的源极S接地，所述开关管NMOS4的漏极D依次接一个直流偏置控制信号Bias_ctrl、一个供电电压V_DD。