CN103475386A - 一种射频前端模块和终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种射频前端模块，包括功率放大器、第一单刀M掷开关和N种频段匹配电路，其中M≥N≥2且M和N均为正整数；所述功率放大器的输出端与所述第一单刀M掷开关的动端连接，所述第一单刀M掷开关的各不动端分别连接一种频段匹配电路的输入端，所述第一单刀M掷开关的控制端与所述射频前端模块外的逻辑控制芯片的逻辑输出端连接，所述N种频段匹配电路的输出端共同连接所述射频前端模块外的天线。本发明在采用一个功率放大器的情形下实现在各个频段之间的自动切换，降低了支持多模式多频段的射频前端模块的设计复杂性，节省了移动终端内部电路的布板空间。本发明还公开了包括上述射频前端模块的终端设备。

Description

一种射频前端模块和终端设备

技术领域

本公开是关于移动终端射频技术领域，尤其是关于一种射频前端模块和终端设备。

背景技术

射频前端模块是目前移动终端里无法被收发器集成的一个重要射频原件。在射频前端模块中，通过功率放大器将调制后的射频信号放大到一定的功率值。再将放大后的射频信号通过天线发送出去。

电信运营商推出了很多不同的无线通信系统，采用了不同的无线通信标准。不同通信标准下通信系统的工作频率和工作模式要求不同。为了使移动终端能够在全球范围内使用，必须同时支持各种不同的移动通信标准，因此移动终端中所使用的射频前端模块必须同时支持多种标准。

对于能够支持多模式多频段的移动终端来说，射频前端模块的设计带来了新的挑战，需要支持的模式和频段越多，射频前端模块的设计难度就会越大。如果为了满足多模式多频段的要求，采用多个功率放大器，则会大大增加射频前端设计的复杂性，相应的也增加了产品调试测试的复杂性，并且造成移动终端内部电路布板空间的紧张。

发明内容

为克服相关技术存在的问题，本公开提供一种射频前端模块和终端设备，在采用一个功率放大器的情形下实现在各个频段之间的自动切换。

一方面，本公开提供了一种射频前端模块，包括：包括功率放大器、第一单刀M掷开关和N种频段匹配电路，其中M≥N≥2且M和N均为正整数；

所述功率放大器的输出端与所述第一单刀M掷开关的动端连接，所述第一单刀M掷开关的各不动端分别连接一种频段匹配电路的输入端，所述第一单刀M掷开关的控制端与所述射频前端模块外的逻辑控制芯片的逻辑输出端连接，所述N种频段匹配电路的输出端共同连接所述射频前端模块外的天线；

所述第一单刀M掷开关在所述逻辑控制芯片的逻辑控制下将所述功率放大器输出的射频信号切换至相应频段的频段匹配电路并输出至所述天线。

第一单刀M掷开关在射频前端模块外的逻辑控制芯片的逻辑控制下将功率放大器输出的射频信号切换至相应频段的频段匹配电路并输出至所述天线。在采用一个功率放大器的情形下实现在各个频段之间的自动切换，降低了支持多模式多频段的射频前端模块的设计复杂性，节省了移动终端内部电路的布板空间。

所述射频前端模块还包括第二单刀M掷开关；

所述第二单刀M掷开关的动端与所述天线连接，各不动端分别连接一种频段匹配电路的输出端，控制端与所述逻辑控制芯片的输出端连接；

所述第一单刀M掷开关和第二单刀M掷开关在所述逻辑控制芯片的逻辑控制下将所述功率放大器输出的射频信号切换至相应频段的频段匹配电路并输出至所述天线。

使各频段匹配电路之间具有更高的隔离度，各频段匹配电路之间互不干扰，保证各频段的射频信号质量。

每种频段匹配电路对应一个无线通信频段或频段组合。便于射频前端模块可以在多种频段之间进行切换。

所述射频前端模块支持GSM标准频段、CDMA标准频段、WCDMA标准频段、CDMA2000标准频段、TD-SCDMA标准频段以及TD-LTE标准频段中的一种或多种。所述射频前端模块适用于当前所有3G以及4G通信标准。

另一方面，本公开提供了一种终端设备，包括：射频芯片、逻辑控制芯片、调制解调芯片以及上述任意一种射频前端模块。

所述逻辑控制芯片的逻辑输入端与调制解调芯片的输出端连接；所述调制解调芯片根据搜索的频段输出相应的控制信号至所述逻辑控制芯片，使所述逻辑控制芯片输出相应的逻辑控制信号至射频前端模块。根据调制解调芯片当前搜索的频段切换至相应的频段匹配电路。

所述逻辑控制芯片包括电源管理芯片或者CPU芯片。通过电源管理芯片或者CPU芯片的通用输入/输出信号，控制射频前端模块切换相应的频段匹配电路。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本公开的限定。在附图中：

图1是本公开实施例一提供的一种射频前端模块的示例性结构示意图；

图2是本公开实施例二提供的一种射频前端模块的示例性结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一种终端设备的示例性结构示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本公开做进一步详细说明。在此，本公开的示意性实施方式及其说明用于解释本公开，但并不作为对本公开的限定。

本公开实施例提供一种射频前端模块和终端设备，以下结合附图对本公开进行详细说明。

在本公开实施例一中，如图1所示的一种射频前端模块1包括：功率放大器10、第一单刀M掷开关11和N种频段匹配电路12，其中M≥N≥2且M和N均为正整数。第一单刀M掷开关11具有M个不动端，各不动端用来分别连接一种频段匹配电路12的输入端，不动端即为单刀M掷开关的“掷”，在切换时用来连接各个支路的那一端。射频前端模块1包括N种频段匹配电路12，频段匹配电路12的种类数量N取决于射频前端模块1支持的无线通信频段数量。

第一单刀M掷开关11的不动端数量M大于或等于频段匹配电路12的种类数量N。第一单刀M掷开关11的不动端数量M等于频段匹配电路12的种类数量N时，第一单刀M掷开关11的每一个不动端连接一种频道匹配电路12的输入端。第一单刀M掷开关11的不动端数量M大于频段匹配电路12的种类数量N时，每一种频道匹配电路12的输入端连接第一单刀M掷开关11的一个不动端，第一单刀M掷开关11空闲的不动端留作备用，便于对电路维修时更换故障的不动端，避免使用已故障的不动端，导致相应频段的射频收发受到影响。

功率放大器10的输入端与射频前端模块1之外的射频芯片20的发射端连接，用于接收射频芯片20发射的射频信号；功率放大器10的输出端与第一单刀M掷开关11的动端连接，将放大后的射频信号通过第一单刀M掷开关11输出至相应频段的频段匹配电路12。第一单刀M掷开关11的各不动端分别连接一种频段匹配电路12的输入端，第一单刀M掷开关11的控制端与射频前端模块1外的逻辑控制芯片21的逻辑输出端连接，以接收来自逻辑控制芯片21的逻辑控制信号，通过逻辑控制信号控制第一单刀M掷开关11将功率放大器10输出的放大后的射频信号切换到与射频信号的频段相应的频段匹配电路12。

N种频段匹配电路12的输出端共同连接射频前端模块1外的天线22，在逻辑控制芯片21的逻辑控制下，只有与射频信号的频段相应的频段匹配电路12的输出信号发送至天线22。

第一单刀M掷开关11采用PIN（positive-intrinsicnegative）管芯作为微波频段开关，虽然近年来砷化镓GaAs单片以及多媒体广播多播（MBMS）技术的涌现，给微波开关电路的设计带来更多选择，但PIN管芯具有耐功率较大、设计灵活性较高、可靠性高、成本低等优点。

对于N种频段匹配电路12来说，每一频段即对应一种频段匹配电路12，而每一种频段匹配电路12都可以是L型、T型、Pi型三种基本匹配电路的一种或多种的任意组合，包括相互组合以及自身的组合，例如两个T型基本匹配电路的级联，或者L型基本匹配电路与Pi型基本匹配电路的级联等；并且级联时的级数也不限于两极，可以是三级或者更多级的级联。频段匹配电路12所需元件的元件值需要根据实际电路的具体情况来确定，任何形式的且可实现频段匹配及调谐作用的频段匹配电路都在本公开的保护范围之内。

本公开的实施例一，第一单刀M掷开关11在射频前端模块1外的逻辑控制芯片的逻辑控制下将功率放大器10输出的射频信号切换至相应频段的频段匹配电路12并输出至天线22。在采用一个功率放大器的情形下实现在各个频段之间的自动切换，降低了支持多模式多频段的射频前端模块的设计复杂性，节省了移动终端内部电路的布板空间。

在本公开实施例二中，如图2所示的一种射频前端模块1包括：功率放大器10、第一单刀M掷开关11、N种频段匹配电路12和第二单刀M掷开关13，其中M≥N≥2且M和N均为正整数。第一单刀M掷开关11和第二单刀M掷开关13分别具有M个不动端，第一单刀M掷开关11的各不动端用来分别连接一种频段匹配电路12的输入端，第二单刀M掷开关13的各不动端用来分别连接一种频段匹配电路12的输出端。射频前端模块1包括N种频段匹配电路12，频段匹配电路12的种类数量N取决于射频前端模块1支持的无线通信频段数量。第一单刀M掷开关11与第二单刀M掷开关13的不动段的数量也可以不同，但至少都要大于频段匹配电路12的种类数量。

第一单刀M掷开关11和第二单刀M掷开关13的不动端数量M大于或等于频段匹配电路12的种类数量N。第一单刀M掷开关11和第二单刀M掷开关13的不动端数量M等于频段匹配电路12的种类数量N时，第一单刀M掷开关11的每一个不动端连接一种频道匹配电路12的输入端，第二单刀M掷开关13的每一个不动端连接一种频道匹配电路12的输出端；第一单刀M掷开关11和第二单刀M掷开关13的不动端数量M大于频段匹配电路12的种类数量N时，每一种频道匹配电路12的输入端连接第一单刀M掷开关11的一个不动端，每一种频道匹配电路12的输出端连接第二单刀M掷开关13的一个不动端，第一单刀M掷开关11和第二单刀M掷开关13空闲的不动端留作备用，便于对电路维修时更换故障的不动端，避免使用已故障的不动端，导致相应频段的射频收发受到影响。

功率放大器10的输入端与射频前端模块1之外的射频芯片20的发射端连接，用于接收射频芯片20发射的射频信号；功率放大器10的输出端与第一单刀M掷开关11的动端连接，将放大后的射频信号通过第一单刀M掷开关11输出至相应频段的频段匹配电路12。

第一单刀M掷开关11的各不动端分别连接一种频段匹配电路12的输入端，第一单刀M掷开关11的控制端与所述射频前端模块1外的逻辑控制芯片21的逻辑输出端连接，以接收来自逻辑控制芯片21的逻辑控制信号，通过逻辑控制信号控制第一单刀M掷开关11将功率放大器10输出的放大后的射频信号切换到与射频信号的频段相应的频段匹配电路12。

第二单刀M掷开关13的动端与天线22连接，各不动端分别连接一种频段匹配电路12的输出端，控制端与逻辑控制芯片21的输出端连接，以接收来自逻辑控制芯片21的逻辑控制信号，通过逻辑控制信号控制第二单刀M掷开关13将功率放大器10输出的放大后的射频信号切换到与射频信号的频段相应的频段匹配电路12，并将经过频段匹配电路12调谐后的射频信号通过第二单刀M掷开关13输出至天线22。在各个频段匹配电路12的输出端连接至天线22的通路上设置第二单刀M掷开关13，可以使各频段匹配电路之间具有更高的隔离度，各频段匹配电路之间互不干扰，保证各频段的射频信号质量。

第一单刀M掷开关11和第二单刀M掷开关13采用PIN（positive-intrinsicnegative）管芯作为微波频段开关，虽然近年来砷化镓GaAs单片以及多媒体广播多播（MBMS）技术的涌现，给微波控制电路的设计带来更多选择，但PIN管芯具有耐功率较大、设计灵活性较高、可靠性高、成本低等优点。

对于N种频段匹配电路12来说，每一频段即对应一种频段匹配电路12，而每一种频段匹配电路12都可以是L型、T型、Pi型三种基本匹配电路的一种或多种的任意组合，包括相互组合以及自身的组合，例如两个T型基本匹配电路的级联，L型基本匹配电路或者Pi型基本匹配电路的级联等；并且级联时的级数也不限于两极，可以是三级或者更多级的级联。频段匹配电路12所需元件的元件值需要根据实际电路的具体情况来确定，任何形式的且可实现频段匹配及调谐作用的频段匹配电路都在本公开的保护范围之内。

本公开的实施例二，第一单刀M掷开关11和第二单刀M掷开关13在射频前端模块1外的逻辑控制芯片21的逻辑控制下将功率放大器10输出的射频信号切换至相应频段的频段匹配电路12并输出至天线22。在采用一个功率放大器的情形下实现在各个频段之间的自动切换，降低了支持多模式多频段的射频前端模块的设计复杂性，节省了移动终端内部电路的布板空间，使各频段匹配电路之间具有更高的隔离度，各频段匹配电路之间互不干扰，保证各频段的射频信号质量。

本公开上述实施例中的射频前端模块具有多种频段匹配电路，每种频段匹配电路对应一个无线通信频段或频段组合，支持多模式多频段的无线通信功能，可用于支持多频段无线通信的移动终端。

例如，对于支持GSM无线通信标准的移动终端来说，其使用的发射频段包括：

GSM850：824MHz-849MHz；

EGSM：880MHz-915MHz；

DCS：1710MHz-1785MHz；

PCS：1850MHz-1910MHz。

此时射频前端模块可包括四种频段匹配电路，分别对应一种发射频段；或者将处于低频端的GSM850和EGSM作为一个频段组合，处于高频段的DCS和PCS作为另一个频段组合，每一个频段组合对应一种频段匹配电路。

对于支持WCDMA无线通信标准的移动终端来说，其使用的发射频段包括：

BAND I：1920MHz-1980MHz；

BAND II:1850MHz-1910MHz；

BAND III：1710MHz-1785MHz；

BAND V：824MHz-849MHz；

BAND VI：830MHz-840MHz；

BAND VIII：880MHz-915MHz。

此时射频前端模块可包括六种频段匹配电路，分别对应一种发射频段；或者将处于低频端的BAND V、BAND VI和BAND VIII作为一个频段组合，处于高频段的BAND I、BAND II和BAND III作为另一个频段组合，每一个频段组合对应一种频段匹配电路。

对于支持TD-SCDMA无线通信标准的移动终端来说，其使用的发射频段包括：

TD1900:1880MHz-1900MHz；

TD2000:2010MHz-2025MHz。

此时射频前端模块可包括两种频段匹配电路，分别对应一种发射频段。

对于支持CDMA无线通信标准的移动终端来说，其使用的发射频段包括：

CDMA800:824MHz-849MHz；

CDMA1800:1875MHz-1900MHz。

此时射频前端模块可包括两种频段匹配电路，分别对应一种发射频段。

对于支持CDMA2000无线通信标准的移动终端来说，其使用的发射频段包括：

CDMA2000:1920MHz-1935MHz。

此时射频前端模块可包括一种频段匹配电路，对应一种发射频段。

当前的3G移动终端，通常支持WCDMA、CDMA2000以及TD-SCDMA中一种3G通信标准的同时，还支持GSM无线通信标准。对于支持多模式多频段的移动终端，为每一种模式下的每一个频段或者频段组合都设置一种频段匹配电路。对于支持双卡双待或同时支持上述3种3G通信标准以及GSM标准的移动终端，也同样为每一种模式下的每一个频段或者频段组合都设置一种频段匹配电路，此时射频前端模块的功率放大器应采用超宽带功率放大器，以同时适应低频段和高频段的无线通信需求。

对于支持TD-LTE无线通信标准的移动终端来说，其使用的发射频段包括：

频段33：1900MHz-1920MHz；

频段34：2010MHz-2025MHz；

频段35：1850MHz-1910MHz；

频段36：1930MHz-1990MHz；

频段37：1910MHz-1930MHz；

频段38：2570MHz-2620MHz；

频段39：1880MHz-1920MHz；

频段40：2300MHz-2400MHz。

此时射频前端模块可包括八种频段匹配电路，分别对应上述每一种发射频段，使该移动终端能够支持所有的TD-LTE无线通信标准发射频段，能够在全球范围内使用。

本公开还提供了一种终端设备，如图3所示，包括：射频芯片20、逻辑控制芯片21、调制解调芯片23以及本公开实施例一或实施例二提供的射频前端模块1。

逻辑控制芯片21的逻辑输入端与调制解调芯片23的输出端连接；调制解调芯片23根据当前搜索的频段输出相应的控制信号至逻辑控制芯片21，使逻辑控制芯片21输出相应的逻辑控制信号至射频前端模块1。

逻辑控制芯片21包括电源管理芯片或者CPU芯片，通过其通用输入/输出信号来完成逻辑控制，控制射频前端模块1根据调制解调芯片23当前搜索的频段来完成频段匹配电路的切换。在本公开实施例一和二的射频前端模块的作用下，该终端设备也支持GSM标准频段、CDMA标准频段、WCDMA标准频段、CDMA2000标准频段、TD-SCDMA标准频段以及TD-LTE标准频段中的一种或多种。

该终端设备在采用一个功率放大器的情形下实现在各个频段之间的自动切换，降低了支持多模式多频段的射频前端模块的设计复杂性，节省了移动终端内部电路的布板空间，使各频段匹配电路之间具有更高的隔离度，各频段匹配电路之间互不干扰，保证各频段的射频信号质量。

此外，典型地，本公开提供的终端设备可为各种手持终端设备，例如手机、个人数字助理(PDA)等，因此本公开的保护范围不应限定为某种特定类型的终端设备。

以上所述的具体实施方式，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施方式而已，并不用于限定本公开的保护范围，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种射频前端模块，其特征在于，包括功率放大器、第一单刀M掷开关和N种频段匹配电路，其中M≥N≥2且M和N均为正整数；

所述功率放大器的输出端与所述第一单刀M掷开关的动端连接，所述第一单刀M掷开关的各不动端分别连接一种频段匹配电路的输入端，所述第一单刀M掷开关的控制端与所述射频前端模块外的逻辑控制芯片的逻辑输出端连接，所述N种频段匹配电路的输出端共同连接所述射频前端模块外的天线；

所述第一单刀M掷开关在所述逻辑控制芯片的逻辑控制下将所述功率放大器输出的射频信号切换至相应频段的频段匹配电路并输出至所述天线。

2.如权利要求1所述射频前端模块，其特征在于，所述射频前端模块还包括第二单刀M掷开关；

所述第二单刀M掷开关的动端与所述天线连接，各不动端分别连接一种频段匹配电路的输出端，控制端与所述逻辑控制芯片的输出端连接；

所述第一单刀M掷开关和第二单刀M掷开关在所述逻辑控制芯片的逻辑控制下将所述功率放大器输出的射频信号切换至相应频段的频段匹配电路并输出至所述天线。

3.如权利要求1所述射频前端模块，其特征在于，每种频段匹配电路对应一个无线通信频段或频段组合。

4.如权利要求1所述射频前端模块，其特征在于，所述射频前端模块支持GSM标准频段、CDMA标准频段、WCDMA标准频段、CDMA2000标准频段、TD-SCDMA标准频段以及TD-LTE标准频段中的一种或多种。

5.一种终端设备，其特征在于，包括射频芯片、逻辑控制芯片、调制解调芯片以及权利要求1-4任一项所述的射频前端模块。

6.如权利要求5所述的终端设备，其特征在于，所述逻辑控制芯片的逻辑输入端与调制解调芯片的输出端连接；所述调制解调芯片根据当前搜索的频段输出相应的控制信号至所述逻辑控制芯片，使所述逻辑控制芯片输出相应的逻辑控制信号至射频前端模块。

7.如权利要求5所述的终端设备，其特征在于，所述逻辑控制芯片包括电源管理芯片或者CPU芯片。

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