CN105187086A - Rf模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种RF模块。根据本公开的示例性实施例，所述RF模块包括：第一FEM，所述第一FEM被配置为旁通在第一频带中的信号，并且阻挡在第二频带中的信号；以及第二FEM，所述第二FEM被配置为阻挡在第一频带中的信号，并且旁通在第二频带中的信号。

Description

RF模块
技术领域
本公开涉及一种RF(射频)模块。
背景技术
通常，被配置为接收具有在至少两个频带中的频率的RF(射频)信号的RF模块通过在其天线的后端处布置双工器来将与在不同频带中的频率相对应的RF信号的路径电分离。
然而，因为在匹配电路之间连接的传输线，所以在这样的组件之间设置的匹配电路会提高RF模块的路径损耗。因此，出现下述问题：所接收的功率丢失，或者传输信号的灵敏度降低。
另外，存在其他问题：处理成本可能因为组件的集成而增大，并且，RF模块的大小也可能变得更大。此外，因为在组件之间的干扰而出现的EMI(电磁干扰)可能不可控。
另外，双工器的效率可能因为在传输线中的匹配电路的相移而降低。因此，也存在下述风险：可能在负载中不保持接收特性。
发明内容
本公开要实现的一种技术挑战是通过消除双工器和匹配电路以便减小总的路径长度而最小化RF模块，并且提供其中在组件之间的干扰被消除的RF模块。
为了实现该挑战，在本公开的一般方面中，提供了一种RF模块，所述RF模块包括：第一FEM(前端模块)，所述第一FEM被配置为旁通在第一频带中的信号，并且阻挡在第二频带中的信号；以及第二FEM，所述第二FEM被配置为阻挡在第一频带中的信号，并且旁通在第二频带中的信号。
在本公开的一些示例性实施例中，第一FEM可以向第一负载发送从天线接收的在第一频带中的信号，并且可以向天线发送从第一负载接收的在第一频带中的信号，以及第二FEM可以向第二负载发送从天线接收的在第二频带中的信号，并且可以向天线发送从第二负载接收的在第二频带中的信号。
在本公开的一些示例性实施例中，第一FEM可以被设计为对于在第一频带中的信号谐振，以及对于在第二频带中的信号具有无限阻抗。
在本公开的一些示例性实施例中，可以在0.9和1之间确定第一FEM的反射系数的值，以及可以在负50度和正30度之间确定第一FEM的反射系数的相位。
在本公开的一些示例性实施例中，第一FEM可以具有被确定为使得第一负载的阻抗与在第一频带中的天线的阻抗匹配的阻抗。
在本公开的一些示例性实施例中，第二FEM可以被设计为对于在第二频带中的信号谐振，以及对于在第一频带中的信号具有无限阻抗。
在本公开的一些示例性实施例中，在0.9和1之间确定第二FEM的反射系数的值，以及可以在负50度和正30度之间确定第二FEM的反射系数的相位。
在本公开的一些示例性实施例中，第二FEM可以具有被确定为使得第二负载的阻抗与在第二频带中的天线的阻抗匹配的阻抗。
在本公开的一些示例性实施例中，第一FEM和第二FEM中的至少一个可以是SPDT(单刀双掷)开关，SPDT(单刀双掷)开关被配置为分离发送信号和接收信号。
在本公开的一些示例性实施例中，第一FEM和第二FEM中的至少一个可以是双工器，该双工器被配置为电分离发送信号和接收信号。
在本公开的一些示例性实施例中，第一FEM和第二FEM中的至少一个可以是被配置为对于发送信号执行开/关功能以及对于接收信号执行LNA(低噪声放大器)功能的元件。
在本公开的一些示例性实施例中，第一FEM和第二FEM中的至少一个可以是被配置为对于发送信号执行开/关功能和放大功能以及对于接收信号执行LNA功能的元件。
在本公开的一些示例性实施例中，RF模块可以进一步包括：第一匹配电路，第一匹配电路被配置为匹配天线的阻抗和第一FEM的阻抗；以及第二匹配电路，第二匹配电路被配置为匹配天线的阻抗和第二FEM的阻抗。
在本公开的一些示例性实施例中，第一匹配电路和第二匹配电路中的每个可以分别是LPF(低通滤波器)、HPF(高通滤波器)、BPF(带通滤波器)或BSF(带阻滤波器)中的任何一个。
在本公开的另一个一般方面中，提供了一种RF发射器/接收器，RF发射器/接收器包括：天线，天线被配置为接收在至少两个频带中的信号；以及RF模块，RF模块被配置为分别向至少两个负载发送从天线接收的在至少两个频带中的信号，其中RF模块包括至少两个FEM，至少两个FEM被配置为旁通在至少两个频带中的信号的任何一个以及阻挡在剩余频带中的其他信号。
在本公开的一些示例性实施例中，RF模块可以包括至少两个匹配电路，至少两个匹配电路被配置为分别匹配天线的阻抗和至少两个FEM中的每个的阻抗。
在本公开的又一个一般方面中，提供了一种MIMO(多入多出)，MIMO系统包括：多个天线，多个天线被配置为分别接收在两个频带中的信号；以及多个RF模块，多个RF模块被配置为分别向两个负载发送从多个天线分别接收的在两个频带中的信号，其中多个RF模块中的每个分别包括：第一FEM，第一FEM被配置为旁通在第一频带中的信号，并且阻挡在第二频带中的信号；以及第二FEM，第二FEM被配置为阻挡在第一频带中的信号，并且旁通在第二频带中的信号。
根据本公开的一个示例性实施例，可以在下述方面获得有益效果：通过从在RF发送/接收终端处的RF模块处消除双工器，以及通过消除在天线和双工器之间和在双工器和FEM之间的匹配电路，可以简化和最小化RF模块的整体电路，并且可以减少整个模块的成本。
另外，根据本公开的示例性实施例，存在下述另一个有益效果：通过从在RF发送/接收终端处的RF模块消除双工器以便消除在双工器和匹配电路处的损耗，可以减少总的路径损耗。
附图说明
图1是图示传统RF模块的框图。
图2是图示根据本公开的示例性实施例的RF模块的概念框图。
图3是描述FEM(前端模块)的反射系数的史密斯图。
图4是图示根据本公开的另一个示例性实施例的RF模块的概念框图。
图5a和5b是描述本公开的实现方式特性的示例性视图。
具体实施方式
以下参考附图来更全面地描述各个示例性实施例，在附图中，示出一些示例性实施例。然而，本发明概念可以以许多不同的形式被体现，并且不应当被解释为限于在此给出的示例性实施例。而是，所述方面意欲涵盖落在本公开的范围和新颖思想内的所有这样的改变、修改、变化和等同物。
虽然可以使用包括诸如“第一”和“第二”的序数词来更全面地描述各个示例性实施例，但是这样的组件不限于上面的术语。上面的术语仅用于将一个组件相对于另一个区别。
当组件被称为“连接”到或“接入”另一个组件时，这可以表示它直接地连接到或介入该另一个组件，但是应当明白，可以在其间存在另一个组件。另一方面，当组件被称为“直接连接”到或“间接访问”另一个组件时，应当明白，在其间没有任何其他组件。
以下，参考附图，将详细描述根据本公开的示例性实施例。
图1是图示传统RF模块的框图。
如图1中所示，在发送/接收在不同频带中的信号的发送/接收终端处设置的传统RF模块包括双工器(110)。该传统RF模块分离从天线(100)接收的在不同频带中的信号，分别向FEM(前端模块)(120、125)发送该分离的信号。然后，该信号通过FEM(120、125)被传递到负载(130、135)。
在此，多个匹配电路(140～144)分别被设置在组件中的每个之间，以便最小化在组件中的每个之间的反射损耗。即，在天线(100)和双工器(110)之间设置的匹配电路(140)计算了在天线(100)和双工器(110)之间的反射损耗，并且分别在双工器(110)和FEM(120、125)之间设置的匹配电路(141、142)分别减少了在双工器(110)和FEM(120、125)之间的反射损耗。另外，分别在FEM(120、125)和负载(130、135)之间设置的匹配电路(143，144)分别减少了在FEM(120、125)和负载(130、135)之间的反射损耗。另外，这样的匹配电路(140～144)和组件通过传输线连接。
图2是图示根据本公开的示例性实施例的RF模块的概念框图。
如图2中所示，根据本公开的示例性实施例的RF模块(1)可以包括第一和第二FEM(20、25)与第一和第二匹配电路(40、42)，以便接收通过天线(10)接收的信号，并且向天线(10)提供从负载(30、35)传递的信号。另外，根据本公开的示例性实施例的第一和第二FEM(20、25)可以分别连接到第一和第二负载(30、35)。第三和第四匹配电路(44、46)可以分别被设置在第一和第二FEM(20、25)与第一和第二负载(30、35)之间。
即，根据本公开的示例性实施例的RF模块(1)可以分别向第一和第二负载(30、35)提供在两个频带中的信号，或者可以通过天线(10)来辐射从第一和第二负载(30、35)提供的在两个频带中的信号。
根据本公开的示例性实施例的RF模块(1)可以被设置在发送/接收终端处，该发送/接收终端同时发送/接收在至少两个频带中的信号。虽然在本公开的示例性实施例中描述了发送/接收在两个频带中的信号的示例，但是本公开的范围不限于此。例如，根据本公开的示例性实施例的RF模块(1)可以被设置在发送/接收终端处，该发送/接收终端接收2.4GHz的第一频带信号和5GHz的第二频带信号。然而，本公开不限于此。
根据本公开的示例性实施例的RF模块(1)可以具有被布置得本身具有双工器的特性的电路。即，根据本公开的示例性实施例的RF模块(1)可以同时用作开关和双工器。
根据本公开的示例性实施例的第一FEM(20)可以被形成使得在第一频带中与50Ω的阻抗谐振(基于反射系数1)，并且可以被形成使得在第二频带中具有无限的阻抗。
通常，FEM是在发送/接收终端中的天线后布置的元件。FEM可以是SPDT(单刀双掷)开关，该SPDT(单刀双掷)开关被配置为分离发送信号和接收信号。FEM可以是双工器，其被配置为在不使用有源元件的情况下来电分离发送信号和接收信号。另外，FEM可以是下述元件，其被配置为对于发送信号执行开/关功能，并且对于接收信号执行LNA(低噪声放大器)功能。FEM可以是下述硬件，其被配置为对于发送信号执行开/关功能以及放大功能，并且对于接收信号执行LNA(低噪声放大器)功能。另外，FEM可以是SP3T(单刀三掷)开关。
对于本领域内的技术人员显然，可以根据负载的配置来确定FEM的类型。
图3是描述FEM(前端模块)的反射系数的史密斯图。
通常，可以将如图2中所示的电路中的反射系数计算如下：
等式1
Γ = ( Z in / Z ant - 1 ) ( Z in / Z ant + 1 )
其中，Γ是第一或第二FEM(20、25)的反射系数，Zin是第一或第二FEM(20、25)的输入阻抗，并且Zant是天线(10)的阻抗。
第一FEM(20)可以被设计使得对于在第一频带中的信号(基于反射系数1)与50Ω的阻抗谐振，并且对于在第二频带中的信号具有无限阻抗(即，开路)。在此，可以设计时间常数，使得在0.9和1之间确定第一FEM(20)的反射系数的量值，并且，在负50度和正30度之间定位第一FEM(20)的反射系数的相位。
即，在第二频带中的第一FEM(20)的反射系数可以被确定为使得被布置在图3中所示的史密斯图的阴影区域内。
参见图3，其中反射系数的相位是0并且反射系数的量值是1的点(点‘A’)是理想开放点。较少的分支损耗出现，其中，反射系数的相位在-5度和5度之间。可以当接近理想点时分支损耗减少。根据实验，当相位偏离理想点10度时，分支损耗增大大约0.1dB。当出现大于0.5dB的分支损耗时双工器的替代效果消失，由此，反射系数偏离预定数字(即，其中，反射系数的量值在0.9和1之间，并且，反射系数的相位在-50度和+30度之间)。同时，在图3中，其中反射系数的相位是180度并且反射系数的量值是1的点(点‘B’)是短点。当反射系数位于阻带中的接近短点处时，出现大约-10db的电功率分支损耗。
同时，第二FEM(25)可以被设计使得对于在第二频带中的信号与50Ω阻抗谐振(基于反射系数1)，并且对于在第一频带中的信号具有无限阻抗(即，开路)。在此，设计时间常数，使得在0.9和1之间确定第二FEM的反射系数的量值，并且，在-50度和+30度之间定位第二FEM的反射系数的相位。即，在第一频带中的第二FEM(20)的反射系数也可以被确定使得被布置在图3中所示的史密斯图的阴影区域内。
即，根据本公开的示例性实施例的FEM(20、25)可以被设计使得所有路径的整体的阻抗被设计使得在通带及其相邻频带中将负载(30、35)的阻抗匹配天线(10)的阻抗，并且可以被设计使得所有路径的整体的阻抗在阻带及其相邻频带中变得无限大(即，要开路)。
例如，以下将描述RF模块(1)的情况，该RF模块(1)通过第一FEM(20)向第一负载(30)传递2.4GHz的第一频带信号，并且通过第二FEM(25)向第二负载(35)传递5GHz的第二频带信号。
第一FEM(20)可以被设计使得确定阻抗(50Ω)使得在通带(2.4GHz)及其相邻频带(2.4～2.48GHz)中将第一负载(30)的阻抗匹配天线(10)的阻抗，并且可以被设计使得在阻带(5GHz)及其相邻频带(5～6GHz)中阻抗变得无限大(开路)。在此，可以在0.9和1之间确定第一FEM(20)的反射系数的量值，并且，可以在-50度和+30度之间确定第一FEM(20)的反射系数的相位。
另外，第二FEM(25)可以被设计使得在阻带(5GHz)及其相邻频带(5～6GHz)中第二负载(35)的阻抗与天线(10)的阻抗匹配，并且可以被设计使得在阻带(2.4GHz)及其相邻频带(2.4～2.48GHz)中阻抗变得无限大(开路)。在此，可以在0.9和1之间确定第二FEM(25)的反射系数的量值，并且，可以在-50度和+30度之间确定第二FEM(25)的反射系数的相位。
如上所述，上面的示例意图是说明性的，并且本公开的范围不限于在示例性实施例中描述的频带中。另外，虽然在本公开的示例性实施例中描述了两个频带，但是也如上所述，可以增大频带的实际数量。
根据本公开的示例性实施例，根据情况需要，可以以滤波器的形状来实现匹配电路(40～46)。即，例如，匹配电路(40～46)中的每个可以形成为LPF(低通滤波器)、HPF(高通滤波器)、BPF(带通滤波器)或BSF(带阻滤波器)中的任何一个。然而，当理想上实现FEM(20、25)的阻抗和反射系数时，也可以消除匹配电路(40～46)。
图4是图示根据本公开的另一个示例性实施例的RF模块的概念框图。在图4中图示了RF模块，其中，从本公开的图2的示例性实施例消除了匹配电路(40、42、44、46)。
即，当理想上实现FEM(20、25)的阻抗和反射系数时，可以消除匹配电路(40～46)。另外，可以提供RF模块(1)，其被配置为根据FEM(20、25)的特性用作双工器。
图5a和5b是描述本公开的实现特性的示例视图。图5a图示了示例，其中，从传统RF模块消除双工器。图5b图示了根据本公开的示例性实施例的RF模块(1)的特性。在此，虚线指示5GHz频带信号的电路特性(插入损耗)，并且实线指示2.4GHz频带信号的电路特性(插入损耗)。
参见图5a，当从在图1中所示的传统RF模块消除双工器(110)时，出现因为配电导致的损耗。即，示出了因为配电而产生分支损耗(在‘K’区域中，-10dB)，并且，在2.4GHz和5GHz频带中出现谐振。
如图5b中所示，关于根据本公开的示例性实施例的RF模块(1)，示出了分别在2.4GHz的第一频带(‘P’区域)中和在5GHz的第二频带(‘Q’区域)中出现谐振。另外，也示出了可以在没有配电的情况下传递信号。
根据本公开的示例性实施例的RF模块可以被应用到发射器/接收器，该发射器/接收器同时发送/接收Wi-Fi信号和蓝牙信号，或者该RF模块可以被应用到发射器/接收器，其同时发送/接收Wi-Fi信号和GPS(全球定位系统)信号。否则，根据本公开的示例性实施例的RF模块可以被应用到发射器/接收器，该发射器/接收器同时发送/接收Wi-Fi信号和移动通信信号(例如，LTE(长期演进)信号)。即，根据本公开的示例性实施例的RF模块能够被应用到发送/接收在不同频带中的信号的系统，而与其频带的类型无关。
另外，虽然描述了具有单个天线的系统的示例性实施例，但是本公开的范围不限于此。因此，本公开可以被应用到具有多个天线的MIMO(多入多出)系统。对于本领域内的技术人员显然，在图2中所示的系统可以分别被提供到在MIMO系统中的多个天线中的每个。
如上所述，根据本公开的示例性实施例，通过从在RF发送/接收终端处的RF模块消除双工器，并且通过消除在天线和双工器之间和在双工器和FEM之间的匹配电路，可以简化和最小化RF模块的整体电路，并且可以减少整个模块的成本。
另外，根据本公开的示例性实施例，通过从在RF发送/接收终端处的RF模块消除双工器以便消除在双工器和匹配电路处的损耗，可以减少总的路径损耗。
上述的示例性实施例意图是说明性的，并且不限制权利要求的范围。许多替代、修改、改变和等同物的对于本领域内的技术人员是显然的。可以以各种方式来组合在此所述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特性，以获得在等同范围内的另外的和/或替代的实施例。因此，应当通过权利要求来决定本公开的权利的技术范围。

Claims (17)

1.一种RF模块，包括：
第一FEM，所述第一FEM被配置为旁通在第一频带中的信号，并且阻挡在第二频带中的信号；以及
第二FEM，所述第二FEM被配置为阻挡在所述第一频带中的信号，并且旁通在所述第二频带中的信号。
2.根据权利要求1所述的RF模块，其中
所述第一FEM向第一负载发送从天线接收的在所述第一频带中的信号，以及向天线发送从所述第一负载接收的在所述第一频带中的信号，以及
所述第二FEM向第二负载发送从所述天线接收的在所述第二频带中的信号，以及向所述天线发送从所述第二负载接收的在所述第二频带中的信号。
3.根据权利要求2所述的RF模块，其中
所述第一FEM被设计为对于在所述第一频带中的信号谐振，以及对于在所述第二频带中的信号具有无限阻抗。
4.根据权利要求3所述的RF模块，其中
在0.9和1之间确定所述第一FEM的反射系数的量值，以及
在负50度和正30度之间确定所述第一FEM的反射系数的相位。
5.根据权利要求3所述的RF模块，其中
所述第一FEM具有被确定为使得所述第一负载的阻抗与在所述第一频带中的天线的阻抗匹配的阻抗。
6.根据权利要求2所述的RF模块，其中
所述第二FEM被设计为对于在所述第二频带中的信号谐振，以及对于在所述第一频带中的信号具有无限阻抗。
7.根据权利要求6所述的RF模块，其中
在0.9和1之间确定所述第二FEM的反射系数的量值，以及
在负50度和正30度之间确定所述第二FEM的反射系数的相位。
8.根据权利要求6所述的RF模块，其中
所述第二FEM具有被确定为使得所述第二负载的阻抗与在所述第二频带中的天线的阻抗匹配的阻抗。
9.根据权利要求2所述的RF模块，其中
所述第一FEM和所述第二FEM中的至少一个是SPDT开关，所述SPDT开关被配置为分离发送信号和接收信号。
10.根据权利要求2所述的RF模块，其中
所述第一FEM和所述第二FEM中的至少一个是双工器，所述双工器被配置为电分离发送信号和接收信号。
11.根据权利要求2所述的RF模块，其中
所述第一FEM和所述第二FEM中的至少一个是被配置为对于发送信号执行开/关功能以及对于接收信号执行LNA功能的元件。
12.根据权利要求2所述的RF模块，其中
所述第一FEM和所述第二FEM中的至少一个是被配置为对于发送信号执行开/关功能和放大功能以及对于接收信号执行LNA功能的元件。
13.根据权利要求2所述的RF模块，进一步包括：
第一匹配电路，所述第一匹配电路被配置为匹配所述天线的阻抗和所述第一FEM的阻抗；以及
第二匹配电路，所述第二匹配电路被配置为匹配所述天线的阻抗和所述第二FEM的阻抗。
14.根据权利要求13所述的RF模块，其中
所述第一匹配电路和所述第二匹配电路中的每个分别是低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器中的任何一个。
15.一种RF发射器/接收器，包括：
天线，所述天线被配置为接收在至少两个频带中的信号；以及
RF模块，所述RF模块被配置为分别向至少两个负载发送从所述天线接收的在至少两个频带中的信号，
其中，所述RF模块包括至少两个FEM，所述至少两个FEM被配置为旁通在至少两个频带中的信号的任何一个，以及阻挡在剩余频带中的其他信号。
16.根据权利要求15所述的RF发射器/接收器，其中
所述RF模块包括至少两个匹配电路，所述至少两个匹配电路被配置为分别匹配所述天线的阻抗和所述至少两个FEM中的每个的阻抗。
17.一种MIMO(多入多出)系统，包括：
多个天线，所述多个天线被配置为分别接收在两个频带中的信号；以及
多个RF模块，所述多个RF模块被配置为分别向两个负载发送从所述多个天线分别接收的在两个频带中的信号，
其中，所述多个RF模块中的每个分别包括：
第一FEM，所述第一FEM被配置为旁通在第一频带中的信号，并且阻挡在第二频带中的信号；以及，
第二FEM，所述第二FEM被配置为阻挡在所述第一频带中的信号，并且旁通在所述第二频带中的信号。
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