CN105553494A - 一种射频前端选频电路及其信号接收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射频前端选频电路及其信号接收方法，电路包括：天线，用于耦合接收射频信号；第一多路开关，用于将射频信号选择到对应频段的微带滤波器；微带滤波器，用于对带外干扰信号进行滤波；低噪声放大器，用于将有用射频信号进行放大；滤波器组，用于对放大信号进行滤波；第二多路开关，用于将滤波器组处理得到的射频信号切换到接收机的后续链路以进行处理。方法包括步骤：射频信号通过天线耦合到射频链路，第一多路开关将射频信号切换到对应频段的微带滤波器，微带滤波器对其带外干扰信号进行滤波，然后对有用信号进行放大和二次滤波，最后将信号切换到接收机的后续链路进行处理。本发明具有小型化、集成化、可扩展性强的优点。
Description
技术领域
本发明属于无线通信领域，特别涉及一种射频前端选频电路及其信号接收方法，该电路可应用于多频段多制式的通信网络同时并存和应用的场合。
背景技术
随着无线移动通信的快速发展，各种制式的通信网络得到迅猛应用发展，2G、3G和LTE协议标准及其网络也相继出现并得到应用。目前市场上已出现了多种制式、不同频段的通信网络同时并存和应用的局面。为了满足用户的多元化需求，接收机需要支持越来越多的多模多频段应用场景，这给接收机前端的射频选频电路设计带来了挑战。传统的射频前端多采用多工器进行选频设计，参见图1，这种电路具有插损小、带外抑制性能好等优点，不过也存在体积庞大、集成化设计困难、调试困难和成本高等缺点，随着接收机前端选频网络的增加该缺点会更为明显。
申请号为201010514392.5的中国发明专利公开了一种家庭基站系统中的天线接收射频前端，该方案是通过多工器或者功分器后接滤波器组和开关的方式进行多种频段和通信制式的切换。申请号为201210288573.x的中国发明专利公开了一种包含发射器和接收器的无线通信电路，该电路信号由天线耦合进入，通过双信器将射频信号分成低频段和高频段两个通道，再由开关电路进行多链路的切换。这两个方案均是关注家庭式微基站或者手持设备中的多模多频段收发一体的射频前端电路架构，随着频段的增加，对前端的多工器设计难度会逐渐加大，多工器的体积规模也将随着频段的扩展而不断加大，所以设备的体积较大。申请号为201320051670.7的中国发明专利公开了一种多频段天线射频电路，该电路架构是在天线和通路切换开关之间连接若干π型匹配电路，通过π型匹配电路实现链路选频功能，该方案是对天线耦合进来的信号通过π型匹配电路网络进行频段选择，对天性的指标性能要求比较高。
因此，寻求一种小型化、集成化、可扩展性强，设计灵活的射频前端选频电路具有重要研究意义。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种射频前端选频电路，该选频电路基于微带滤波器，由于微带滤波器的种类选择多样化，因此本发明具有小型化、集成化、可扩展性强的优点。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述射频前端选频电路的信号接收方法，该方法针对多模多频段的通信网络，可以将射频信号选择到对应频段的微带滤波器进行滤波，然后进行后面的处理，保留了传统接收机在前端选频电路的低噪声，高带外杂波抑制性能。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种射频前端选频电路，包括：
天线，用于耦合接收射频信号；
第一多路开关，用于进行链路切换，将射频信号选择到对应频段的微带滤波器；
微带滤波器，用于对微带滤波器的带外干扰信号进行滤波；
低噪声放大器，用于将微带滤波器滤波后的通带内的有用射频信号进行放大；
滤波器组，用于对低噪声放大器处理后的放大信号进行滤波，得到所需的射频信号；
第二多路开关，用于将滤波器组处理得到的射频信号切换到接收机的后续链路以进行处理。
优选的，在所述低噪声放大器后设有第三多路开关，在第二多路开关和滤波器组之间设有第四多路开关，所述第三多路开关用于在相邻的频段组合在同一组微带滤波器进行滤波时，经过低噪声放大器放大后，将各个频段进行切换分发，将每个频段的信号分别通过一滤波器组进行滤波；所述第四多路开关用于将滤波器组滤波后的各个频段再次进行组合，然后通过链路输送到第二多路开关。通过设置第三多路开关和第四多路开关，可以在选频网络的频段范围有十几或者更多种频段时，降低前端开关网络的设计难度，减小链路的噪声。且有利于频段的扩展。
优选的，所述滤波器组采用两级声表面波滤波器或介质滤波器，用于对近端干扰信号和谐波信号进行抑制。
优选的，所述射频前端选频电路中的各个器件均集成在一PCB板中。所以整个射频前端选频电路集成化高，具有小型化的特点。
优选的，所述微带滤波器为带通滤波器，其通带带宽根据其所需截取的射频信号的频段确定，其插入损耗小于2dB。采用上述微带滤波器，可以实现低插损，良好的通带内平坦度以及较好的带外抑制。
优选的，所述天线为宽带天线，支持所有2G，3G，LTE通信频段。
优选的，所述第一多路开关、第二多路开关、第三多路开关、第四多路开关均采用插入损耗小于0.8dB的射频开关。
优选的，PCB采用rogers公司低损耗板材与FR4板材混压实现多层板设计，射频链路末端走线通过过孔换到内层走线，进行合理分腔设计。
一种基于上述射频前端选频电路的信号接收方法，包括步骤：射频信号通过天线耦合到射频链路，第一多路开关将射频信号切换到对应频段的微带滤波器，微带滤波器对其带外干扰信号进行滤波，然后将滤波后的通带内的有用射频信号进行放大，之后对放大信号进行二次滤波，最后将所需的射频信号经第二多路开关切换后送入到接收机的后续链路进行处理。
优选的，在选频网络的频段范围有很多种频段的扩展时，在所述低噪声放大器后设有第三多路开关，在相邻的频段组合在同一组微带滤波器进行滤波时，经过低噪声放大器放大后，第三多路开关将各个频段进行切换分发，将每个频段的信号分别通过一滤波器组进行滤波；然后滤波器组滤波后的各个频段通过第四多路开关后再次进行组合，然后通过链路输送到第二多路开关；第二多路开关将射频信号送入到接收机的后续链路进行处理。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明利用不同频段的带通微带滤波器进行频段选择，可以减少系统对天线指标性能的依赖。微带滤波器与射频前端其它元器件可以集成在PCB板中，因此具有集成化、小型化的优点。
2、本发明利用微带滤波器替代了传统的多工器，微带滤波器的加工一致性好，设计稳定后调测简单，可降低系统的安装复杂度，有利于提高产品的生产效率。由于微带滤波器的开发周期大大优于传统多工器方案，因此本发明可扩展性强，设计灵活，整体生产成本也大大降低。
3、本发明采用微带滤波器，已知微带滤波器的种类选择多样化，实际应用中可以根据单板布局情况对微带滤波器种类进行选择，因此可进一步实现集成化、小型化。
附图说明
图1是传统5频段选频接收机射频前端电路示意图。
图2是本发明分时单通道选频接收机射频前端电路示意图。
图3是本发明分时多通道选频接收机射频前端电路示意图。
图4是本发明若干频段选频接收机射频前端电路示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
传统的射频前端选频电路如图1所示，该电路是采用的多工器+开关的形式实现选频，随着接收机前端选频网络的增加，该电路的体积将会越来越大，不利于集成，成本较高。
本发明提出了一种基于微带滤波器的射频前端选频电路，该电路包括天线、第一多路开关、微带滤波器、低噪声放大器、滤波器组、第二多路开关等几个部分，下面根据不同的应用场合，结合图2、3、4对上述电路的具体应用进行说明。
参见图2，该电路适合于分时单通道选频，在该电路中只有一个天线，天线耦合下来的射频信号经过第一多路开关进行链路切换后进入到不同频段的微带滤波器中，微带滤波器对其带外干扰信号进行滤波；然后低噪声放大器将微带滤波器滤波后的通带内的有用射频信号进行放大；经过放大的射频信号进入到滤波器组进行带外干扰信号抑制，主要是对近端干扰信号和谐波信号进行抑制；最终射频信号经第二多路开关切换后传送给接收机后端链路进行处理。应用中，滤波器组可以选择两级声表面波滤波器或介质滤波器。
参见图3，该电路适合于分时多通道选频，该电路中包括两个天线，那么多路信号从不同的天线耦合进来，然后分别进入其对应的第一多路开关。对应的第一多路开关将射频信号切换到不同频段的微带滤波器中，微带滤波器对其带外干扰信号进行滤波；然后通过高增益低噪声放大器进行信号放大；经过放大的射频信号进入到滤波器组进行带外干扰信号抑制，最终射频信号经第二多路开关切换后传送给接收机后端链路进行处理。应用中，滤波器组可以选择两级声表面波滤波器或介质滤波器。
参见图4，该电路适合于选频网络的频段范围有十几或者更多种频段时。如果在频段很多时仍然采用图2所示的电路，那么前端开关网络较难设计，因为在增加开关网络设计的同时会恶化链路的噪声系数。为了克服该问题，图4所示电路中的低噪声放大器后设有第三多路开关，在第二多路开关和滤波器组之间设有第四多路开关。天线耦合下来的射频信号经过第一多路开关进入到不同频段的微带滤波器中，这里需要指出的是相邻的频段组合在同一组微带滤波器进行滤波。在该微带滤波器对上述频带内的信号进行滤波后，高增益低噪声放大器进行信号放大，然后通过第三多路开关将上述频段进行切换分发，然后对每个频段的信号分别通过滤波器组进行滤波。第四多路开关将滤波器组滤波后的各个频段再次进行组合，然后通过链路输送到第二多路开关。最终射频信号经第二多路开关切换后传送给接收机后端链路进行处理。应用中，滤波器组可以选择两级声表面波滤波器或介质滤波器。该方案中，射频前端以保证较小链路噪声为基础，同时也提供良好的带外抑制能力，为高性能射频接收机的设计提供保障。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种射频前端选频电路，其特征在于，包括：
天线，用于耦合接收射频信号；
第一多路开关，用于进行链路切换，将射频信号选择到对应频段的微带滤波器；
微带滤波器，用于对微带滤波器的带外干扰信号进行滤波；
低噪声放大器，用于将微带滤波器滤波后的通带内的有用射频信号进行放大；
滤波器组，用于对低噪声放大器处理后的放大信号进行滤波，得到所需的射频信号；
第二多路开关，用于将滤波器组处理得到的射频信号切换到接收机的后续链路以进行处理。
2.根据权利要求1所述的射频前端选频电路，其特征在于，在所述低噪声放大器后设有第三多路开关，在第二多路开关和滤波器组之间设有第四多路开关，所述第三多路开关用于在相邻的频段组合在同一组微带滤波器进行滤波时，经过低噪声放大器放大后，将各个频段进行切换分发，将每个频段的信号分别通过一滤波器组进行滤波；所述第四多路开关用于将滤波器组滤波后的各个频段再次进行组合，然后通过链路输送到第二多路开关。
3.根据权利要求1所述的射频前端选频电路，其特征在于，所述滤波器组采用两级声表面波滤波器或介质滤波器，用于对近端干扰信号和谐波信号进行抑制。
4.根据权利要求1所述的射频前端选频电路，其特征在于，所述射频前端选频电路中的各个器件均集成在一PCB板中。
5.根据权利要求1所述的射频前端选频电路，其特征在于，所述微带滤波器为带通滤波器，其通带带宽根据其所需截取的射频信号的频段确定，其插入损耗小于2dB。
6.根据权利要求1所述的射频前端选频电路，其特征在于，所述天线为宽带天线，支持所有2G、3G、LTE通信频段。
7.根据权利要求1所述的射频前端选频电路，其特征在于，所述第一多路开关、第二多路开关、第三多路开关、第四多路开关均采用插入损耗小于0.8dB的射频开关。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的射频前端选频电路的信号接收方法，其特征在于，包括步骤：射频信号通过天线耦合到射频链路，第一多路开关将射频信号切换到对应频段的微带滤波器，微带滤波器对其带外干扰信号进行滤波，然后将滤波后的通带内的有用射频信号进行放大，之后对放大信号进行二次滤波，最后将所需的射频信号经第二多路开关切换后送入到接收机的后续链路进行处理。
9.根据权利要求8所述的信号接收方法，其特征在于，在所述低噪声放大器后设有第三多路开关，在相邻的频段组合在同一组微带滤波器进行滤波时，经过低噪声放大器放大后，第三多路开关将各个频段进行切换分发，将每个频段的信号分别通过一滤波器组进行滤波；然后滤波器组滤波后的各个频段通过第四多路开关后再次进行组合，然后通过链路输送到第二多路开关；第二多路开关将射频信号送入到接收机的后续链路进行处理。
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Denomination of invention: Radio frequency front-end frequency selection circuit and signal receiving method thereof Effective date of registration: 20200212 Granted publication date: 20181109 Pledgee: China Co. truction Bank Corp Guangzhou Panyu branch Pledgor: GUANGZHOU HUIRUI SITONG INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020980000240 |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 510000 no.2-8, North Street, Nancun Town, Panyu District, Guangzhou City, Guangdong Province Patentee after: Guangzhou huiruisitong Technology Co.,Ltd. Address before: No.2, Nancun North Street, Nancun Town, Panyu District, Guangzhou, Guangdong 511442 Patentee before: GUANGZHOU HUIRUI SITONG INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20230207 Granted publication date: 20181109 |
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Date of cancellation: 20240402 Granted publication date: 20181109 |