CN106027077B - 集成载波聚合的射频前端装置及包含其的移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种集成载波聚合的射频前端装置。本发明中，该射频前端装置包括：控制器、第一电子开关D1、第二电子开关D2、第一双工器U1和第二双工器U2；射频前端装置的射频输入输出公共端CON通过第一电子开关D1连接于第一双工器U1；射频输入输出公共端CON通过第二电子开关D2连接于第二双工器U2；控制器用于控制第一电子开关D1和第二电子开关D2的通断；其中，第一双工器U1是第一频段双工器，第二双工器U2是第二频段双工器，且射频前端装置需要支持第一频段和第二频段的载波聚合。本发明实施方式通过开关电路和双工器的组合设计，使得两个双工器的组合可以实现四工器的功能，使得射频前端体积减小、成本降低，调试更容易。

Description

集成载波聚合的射频前端装置及包含其的移动终端

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种集成载波聚合的射频前端装置及包含其的移动终端。

背景技术

由于LTE终端需要支持较多的频段，载波信号从天线接收下来之后，需要通过开关电路把不同频段的载波信号发送到相应的接收电路，对于发射信号也是如此。为了满足单用户峰值速率和系统容量提升的要求，LTE-Advanced系统提出了载波聚合的方法增加传输带宽。载波聚合是对多个载波同时进行操作。现有的射频前端中，为了支持多频段和载波聚合等，会使用到四工器。

然而，本申请的发明人发现：由于四工器体积大，成本高、且调试困难，给射频前端的设计和应用带来了一定的困难。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种集成载波聚合的射频前端装置及包含其的移动终端，通过开关电路和双工器的组合设计，使得两个双工器的组合可以实现四工器的功能，从而有利于支持多频段下的载波聚合的射频前端结构的优化，使得射频前端体积减小、成本降低，调试更容易。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种集成载波聚合的射频前端装置，包括：控制器、第一电子开关D1、第二电子开关D2、第一双工器U1和第二双工器U2；所述射频前端装置的射频输入输出公共端CON通过所述第一电子开关D1连接于所述第一双工器U1；所述射频输入输出公共端CON通过所述第二电子开关D2连接于所述第二双工器U2；所述控制器用于控制所述第一电子开关D1和所述第二电子开关D2的通断；其中，所述第一双工器U1是第一频段双工器，所述第二双工器U2是第二频段双工器，且所述射频前端装置需要支持所述第一频段和所述第二频段的载波聚合。

本发明的实施方式还提供了一种移动终端，包含如前所述的集成载波聚合的射频前端装置。

本发明实施方式相对于现有技术而言，可以选用支持载波聚合频段的两个双工器(第一双工器和第二双工器)，并且通过第一电子开关控制第一双工器的通断，通过第二电子开关控制第二双工器的通断，且通过控制器控制第一电子开关和第二电子开关的通断，从而，当第一电子开关和第二电子开关同时导通时，由于第一双工器和第二双工器支持载波聚合频段，所以第一双工器和第二双工器可以工作于载波聚合模式，从而使得第一双工器和第二双工器可以实现四工器的功能，进而可以取代现有射频前端装置中的四工器。由于本实施方式的射频前端装置仅需采用开关电路和两个双工器，即可支持多频段并可实现载波聚合，所以使得射频前端装置的结构得到简化，体积进一步减小，成本得到降低，并且调试更为容易。

另外，所述射频前端装置还包括：第一电容C1；所述第一电容C1连接于所述射频输入输出公共端CON和所述第一电子开关D1之间。第一电容C1和第一电子开关D1组成了射频输入输出公共端CON和第一双工器U1之间的信号通路。

另外，所述射频前端装置还包括：第二电容C2；所述第二电容C2连接于所述射频输入输出公共端CON和所述第二电子开关D2之间。本实施方式中，第二电容C2和第二电子开关D2组成了射频输入输出公共端CON和第二双工器U2之间的信号通路。

另外，所述射频前端装置还包括：第一电阻R1、第一电感L1和第三电感L3；所述第一电阻R1连接于所述控制器的第一控制端CNT1和所述第一电感L1之间，所述第一电子开关D1连接于所述第一电感L1和所述第三电感L3之间，所述第三电感L3的另一端接地。本实施方式中，第一电阻R1用于为第一电子开关提供合适的偏置电流，从而在射频输入输出公共端和第一双工器之间建立通路。

另外，所述射频前端装置还包括：第二电阻R2、第二电感L2和第四电感L4；所述第二电阻R2连接于所述控制器的第二控制端CNT2和所述第二电感L2之间，所述第二电子开关D2连接于所述第二电感L2和所述第四电感L4之间，所述第四电感L4的另一端接地。本实施方式中，第二电阻R2用于为第二电子开关提供合适的偏置电流，从而在射频输入输出公共端和第二双工器之间建立通路。

另外，所述射频前端装置还包括：第三电子开关D3；所述射频输入输出公共端CON通过所述第三电子开关D3连接于所述射频前端装置的第一开关输入输出端RF1。本实施方式中，还可以根据实际需要在射频前端装置中设置开关电路，使得射频前端装置可以支持更多的频段。

另外，所述射频前端装置还包括：第四电子开关D4；所述射频输入输出公共端CON通过所述第四电子开关D4连接于所述射频前端装置的第二开关输入输出端RF2。本实施方式中，还可以根据实际需要在射频前端装置中设置多个开关电路，使得射频前端装置可以支持更多的频段。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式集成载波聚合的射频前端装置的结构示意图；

图2是根据本发明第二实施方式集成载波聚合的射频前端装置的结构示意图。

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，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种集成载波聚合的射频前端装置，其可以集成于移动终端中，举例而言，其可以集成于4G LTE制式的移动终端中。

如图1所示，该射频前端装置包括：控制器、第一电子开关D1、第二电子开关D2、第一双工器U1、第二双工器U2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4。

其中，第一双工器U1是第一频段双工器，第二双工器U2是第二频段双工器，且射频前端装置需要支持第一频段和第二频段的载波聚合。

控制器用于控制第一电子开关D1和第二电子开关D2的通断。作为优选，第一电子开关和第二电子开关均为二极管。

具体而言，第一电阻R1连接于控制器的第一控制端CNT1和第一电感L1之间，第一电子开关D1连接于第一电感L1和第三电感L3之间，第三电感L3的另一端接地，从而，当控制器的第一控制端CNT1输出高电平时，第一电子开关D1导通，当控制器的第一控制端CNT2输出低电平时，第一电子开关D1截止，第一电阻R1可以为第一电子开关提供合适的偏置电流，由此实现通过控制器对于第一电子开关D1的通断的控制。

第二电阻R2连接于控制器的第二控制端CNT2和第二电感L2之间，第二电子开关D2连接于第二电感L2和第四电感L4之间，第四电感L4的另一端接地，从而，当控制器的第二控制端CNT2输出高电平时，第二电子开关D2导通，当控制器的第二控制端CNT2输出低电平时，第二电子开关D2截止，第二电阻R2可以为第二电子开关提供合适的偏置电流，由此实现通过控制器对于第二电子开关D2的通断的控制。以上控制器对于第一电子开关D1和第二电子开关D2的通断的控制电路仅用于举例说明，不应作为对本发明的限制。

射频前端装置的射频输入输出公共端CON通过第一电子开关D1连接于第一双工器U1，射频输入输出公共端CON通过第二电子开关D2连接于第二双工器U2。

具体而言，第一电容C1连接于射频输入输出公共端CON和第一电子开关D1之间，第二电容C2连接于射频输入输出公共端CON和第二电子开关D2之间，由此，当第一电子开关D1导通时，在射频输入输出公共端CON和第一双工器U1之间建立射频信号通路，用于发射和接收第一频段的信号。当第二电子开关D2导通时，在射频输入输出公共端CON和第二双工器U2之间建立射频信号通路，用于发射和接收第二频段的信号。

本实施方式中，射频前端装置需要支持频段1和频段3的载波聚合，且第一频段为频段1，第二频段为频段3。当控制器的第一控制端CNT1和第二控制端CNT2同时拉高时，第一电子开关D1和第二电子开关D2同时导通，第一双工器U1和第二双工器U2可以同时工作，在频段1和频段3实现载波聚合，此时，第一双工器U1和第二双工器U2相当于一个四工器。

接下来，结合图1，对本实施方式的射频前端装置的工作过程进行说明。图1中，CON端为射频输入输出公共端，TX1为第一双工器U1的输入端，RX1为第一双工器U1的输出端。TX2为第二双工器U2的输入端，RX2为第二双工器U2的输出端。

当移动终端工作在频段1非载波聚合模式时，控制器的第一控制端CNT1为高电平，控制器的其他控制端口均为低电平(通常是0V)；此时仅第一电子开关D1导通。下行频段1信号从射频输入输出公共端CON输入，通过第一电容C1、第一电子开关D1和第一双工器U1，到达第一双工器的输出端RX1端口，并进入移动终端的解调电路。上行频段1信号从移动终端的调制电路或功率放大电路输出至第一双工器U1的输入端TX1，并经第一双工器U1、第一电子开关D1和第一电容C1，到达射频输入输出CON端口。

当移动终端工作在频段3非载波聚合模式时，控制器的第二控制端CNT2为高电平，控制器的其他控制端口为低电平(通常是0V)，此时仅第二电子开关D2导通。下行频段3信号从射频输入输出公共端CON输入，通过第二电容C2、第二电子开关D2和第二双工器U2，到达第二双工器的输出端RX2端口，并进入解调电路。上行频段3信号从调制电路或功率放大电路输出至第二双工器U2的输入端TX2，并经第二双工器U2、第二电子开关D2和第二电容C2，到达射频输入输出公共端CON端口。

当移动终端工作在频段1+频段3的载波聚合模式时，控制器的第一控制端CNT1和第二控制端CNT2均为高电平。此时第一电子开关D1、第二电子开关D2同时导通。下行频段1信号从射频输入输出公共端CON输入，通过第一电容C1、第一电子开关D1和第一双工器U1，到达第一双工器的输出端RX1端口，并进入移动终端的解调电路。上行频段1信号从移动终端的调制电路或功率放大电路输出至第一双工器U1的输入端TX1，并经第一双工器U1、第一电子开关D1和第一电容C1，到达射频输入输出CON端口。下行频段3信号从射频输入输出公共端CON输入，通过第二电容C2、第二电子开关D2和第二双工器U2，到达第二双工器的输出端RX2端口，并进入解调电路。上行频段3信号从调制电路或功率放大电路输出至第二双工器U2的输入端TX2，并经第二双工器U2、第二电子开关D2和第二电容C2，到达射频输入输出公共端CON端口。从而，第一双工器U1和第二双工器U2实现为一个四工器。

在实际应用中，第一电容C1、第二电容C2用于通过高频信号，对于目前的4G制式的终端而言，其可选取高频特性良好的数十皮法的值，如47皮法(PF)。第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感用于隔离高频信号。对于目前4G制式的终端而言，其可选取高频特性良好的数十纳亨的值，如56纳亨(NH)。

本实施方式通过将双工器和开关电路进行组合设计，从而利用两个支持载波聚合频段的双工器实现四工器的功能，由此可以在需要支持多频段和载波聚合的射频前端装置中利用本实施方式的双工器组合取代四工器，使得射频前端装置的结构更为优化，同时可以减小射频前端的体积，降低成本，并且降低终端的调试难度。

本发明的第二实施方式涉及一种集成载波聚合的射频前端装置。第二实施方式在第一实施方式的基础上做出改进，主要改进之处在于：在第二实施方式中，射频前端装置中还包括了其他的射频信号通路，以使得终端可以支持更多的频段。

如图2所示，集成载波聚合的射频前端装置包括：控制器、第一电子开关D1、第二电子开关D2、第三电子开关D3、第四电子开关D4、第一双工器U1、第二双工器U2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7和第八电感L8。

其中，第一双工器U1是第一频段双工器，第二双工器U2是第二频段双工器，且射频前端装置需要支持第一频段和第二频段的载波聚合。

控制器用于控制第一电子开关D1、第二电子开关D2、第三电子开关D3、第四电子开关D4的通断。作为优选，第一电子开关D1、第二电子开关D2、第三电子开关D3和第四电子开关D4均为二极管。

具体而言，第一电阻R1连接于控制器的第一控制端CNT1和第一电感L1之间，第一电子开关D1连接于第一电感L1和第三电感L3之间，第三电感L3的另一端接地，从而，当控制器的第一控制端CNT1输出高电平时，第一电子开关D1导通，当控制器的第一控制端CNT2输出低电平时，第一电子开关D1截止，第一电阻R1可以为第一电子开关提供合适的偏置电流，由此实现通过控制器对于第一电子开关D1的通断的控制。

第二电阻R2连接于控制器的第二控制端CNT2和第二电感L2之间，第二电子开关D2连接于第二电感L2和第四电感L4之间，第四电感L4的另一端接地，从而，当控制器的第二控制端CNT2输出高电平时，第二电子开关D2导通，当控制器的第二控制端CNT2输出低电平时，第二电子开关D2截止，第二电阻R2可以为第二电子开关提供合适的偏置电流，由此实现通过控制器对于第二电子开关D2的通断的控制。

第三电阻R3连接于控制器的第三控制端CNT3和第七电感L7之间，第三电子开关D3连接于第七电感L7和第六电感L5之间，第五电感L5的另一端接地。从而，当控制器的第三控制端CNT3输出高电平时，第三电子开关D3导通，当控制器的第三控制端CNT3输出低电平时，第三电子开关D3截止，第三电阻R3可以为第三电子开关D3提供合适的偏置电流，由此实现通过控制器对于第三电子开关D3的通断的控制。

第三电阻R4连接于控制器的第四控制端CNT4和第八电感L8之间，第四电子开关D4连接于第八电感L8和第六电感L6之间，第六电感L6的另一端接地。从而，当控制器的第四控制端CNT4输出高电平时，第四电子开关D4导通，当控制器的第四控制端CNT4输出低电平时，第四电子开关D4截止，第四电阻R4可以为第四电子开关D4提供合适的偏置电流，由此实现通过控制器对于第四电子开关D4的通断的控制。以上控制器对于第一电子开关D1、第二电子开关D2、第三电子开关D3和第四电子开关D4的通断的控制电路仅用于举例说明，不应作为对本发明的限制。

射频输入输出公共端CON通过第三电子开关D3连接于射频前端装置的第一开关输入输出端RF1。具体而言，第三电容C3连接于射频输入输出公共端CON和第三电子开关D3之间，第五电容C5连接于第三电子开关D3和第一开关输入输出端RF1之间。

射频输入输出公共端CON通过第四电子开关D4连接于射频前端装置的第二开关输入输出端RF2，具体而言，第四电容C4连接于射频输入输出公共端CON和第四电子开关D4之间，第六电容C6连接于第四电子开关D4和第二开关输入输出端RF2之间。

接下来，结合图2，对本实施方式的射频前端装置的工作过程进行说明。图2中，CON端为射频输入输出公共端，TX1为第一双工器U1的输入端，RX1为第一双工器U1的输出端。TX2为第二双工器U2的输入端，RX2为第二双工器U2的输出端，RF1、RF2为射频开关输入输出端口。

当移动终端工作在频段1非载波聚合模式时，控制器的第一控制端CNT1为高电平，控制器的其他控制端口均为低电平(通常是0V)；此时仅第一电子开关D1导通。下行频段1信号从射频输入输出公共端CON输入，通过第一电容C1、第一电子开关D1和第一双工器U1，到达第一双工器的输出端RX1端口，并进入移动终端的解调电路。上行频段1信号从移动终端的调制电路或功率放大电路输出至第一双工器U1的输入端TX1，并经第一双工器U1、第一电子开关D1和第一电容C1，到达射频输入输出CON端口。

当移动终端工作在频段3非载波聚合模式时，控制器的第二控制端CNT2为高电平，控制器的其他控制端口为低电平(通常是0V)，此时仅第二电子开关D2导通。下行频段3信号从射频输入输出公共端CON输入，通过第二电容C2、第二电子开关D2和第二双工器U2，到达第二双工器的输出端RX2端口，并进入解调电路。上行频段3信号从调制电路或功率放大电路输出至第二双工器U2的输入端TX2，并经第二双工器U2、第二电子开关D2和第二电容C2，到达射频输入输出公共端CON端口。

当移动终端工作在频段1+频段3的载波聚合模式时，控制器的第一控制端CNT1和第二控制端CNT2均为高电平。此时第一电子开关D1、第二电子开关D2同时导通。下行频段1信号从射频输入输出公共端CON输入，通过第一电容C1、第一电子开关D1和第一双工器U1，到达第一双工器的输出端RX1端口，并进入移动终端的解调电路。上行频段1信号从移动终端的调制电路或功率放大电路输出至第一双工器U1的输入端TX1，并经第一双工器U1、第一电子开关D1和第一电容C1，到达射频输入输出CON端口。下行频段3信号从射频输入输出公共端CON输入，通过第二电容C2、第二电子开关D2和第二双工器U2，到达第二双工器的输出端RX2端口，并进入解调电路。上行频段3信号从调制电路或功率放大电路输出至第二双工器U2的输入端TX2，并经第二双工器U2、第二电子开关D2和第二电容C2，到达射频输入输出公共端CON端口。从而，第一双工器U1和第二双工器U2实现为一个四工器。

当移动终端工作在其他频段(比如频段2)时，仅控制器的第三控制端CNT3或第四控制端CNT4为高电平，控制器的其他控制端均输出低电平。此时第三电子开关D3或者第四电子开关D4导通，从而在射频输入输出公共端CON和第一开关输入输出端RF1或第二开关输入输出端RF2之间形成一个通路。

需要说明的是，上述方案还可以进行扩展，集成进更多的双工器和开关通路数量。

在实际应用中，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6用于通过高频信号，对于目前的4G制式的终端而言，其可选取高频特性良好的数十皮法的值，如47皮法(PF)。第一电感至第八电感(L1至L8)用于隔离高频信号。对于目前4G制式的终端而言，其可选取高频特性良好的数十纳亨的值，如56纳亨(NH)。

本实施方式的射频前端装置，通过集成进支持载波聚合频段的双工器和开关电路组合，从而可以实现对于更多频段的支持，满足移动终端的通信需求。同时，由于本实施方式的双工器组合实现四工器，因此，通过其取代四工器可以简化射频前端装置的结构，减小其体积，降低其成本及调试难度。

本发明第三实施方式涉及一种移动终端，举例而言，本实施方式的移动终端可以为支持4G通信制式的智能手机。

本实施方式的移动终端包括如第一实施方式或者第二实施方式所述的集成载波聚合的射频前端装置，此处不再赘述。本实施方式的移动终端由于包含了集成载波聚合的射频前端装置，因此，不仅能够支持更多的频段，而且可以提高移动终端的峰值速率，提高用户体验。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种集成载波聚合的射频前端装置，其特征在于，包括：控制器、第一电子开关D1、第二电子开关D2、第一双工器U1和第二双工器U2；

所述射频前端装置的射频输入输出公共端CON通过所述第一电子开关D1连接于所述第一双工器U1；

所述射频输入输出公共端CON通过所述第二电子开关D2连接于所述第二双工器U2；

所述控制器用于控制所述第一电子开关D1和所述第二电子开关D2的通断；

其中，所述第一双工器U1是第一频段双工器，所述第二双工器U2是第二频段双工器，且所述射频前端装置需要支持所述第一频段和所述第二频段的载波聚合；

所述射频前端装置还包括：第一电容C1；

所述第一电容C1连接于所述射频输入输出公共端CON和所述第一电子开关D1之间；

所述射频前端装置还包括：第二电容C2；

所述第二电容C2连接于所述射频输入输出公共端CON和所述第二电子开关D2之间；

所述射频前端装置还包括：第一电阻R1、第一电感L1和第三电感L3；

所述第一电阻R1连接于所述控制器的第一控制端CNT1和所述第一电感L1之间，所述第一电子开关D1连接于所述第一电感L1和所述第三电感L3之间，所述第三电感L3的另一端接地；

所述射频前端装置还包括：第二电阻R2、第二电感L2和第四电感L4；

所述第二电阻R2连接于所述控制器的第二控制端CNT2和所述第二电感L2之间，所述第二电子开关D2连接于所述第二电感L2和所述第四电感L4之间，所述第四电感L4的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的集成载波聚合的射频前端装置，其特征在于，

所述第一电子开关D1和所述第二电子开关D2均为二极管。

3.根据权利要求1所述的集成载波聚合的射频前端装置，其特征在于，

所述射频前端装置还包括：第三电子开关D3；

所述射频输入输出公共端CON通过所述第三电子开关D3连接于所述射频前端装置的第一开关输入输出端RF1。

4.根据权利要求1所述的集成载波聚合的射频前端装置，其特征在于，

所述射频前端装置还包括：第四电子开关D4；

所述射频输入输出公共端CON通过所述第四电子开关D4连接于所述射频前端装置的第二开关输入输出端RF2。

5.一种移动终端，其特征在于，包含如权利要求1至4中任意一项所述的集成载波聚合的射频前端装置。

6.根据权利要求5所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端为智能手机。