CN106788472A - 载波聚合的射频前端装置及移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种载波聚合的射频前端装置及移动终端。载波聚合的射频前端装置包括可对应输出具有低频的第一频率带信号的第一放大模块、具有中频的第二频率带信号的第二放大模块、具有高频的第三频率带信号和高频第四频率带信号的第三放大模块以及用于输出低频、中频和高频的载波聚合信号的合路器。其中，合路器集成在盒体内对具有不同频段对应进行滤波处理的第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器和第四滤波器。通过将对具有高频的第三频率带信号和第四频率带信号对应进行滤波的第三滤波器和第四滤波器集成到合路器的内部，减少了第三放大模块的通讯链接上的插损，提高了高频网络信号的通信性能，进而降低了射频前端装置的功耗，提高了灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及无线电通信技术领域，特别是涉及载波聚合的射频装置及移动终端。
背景技术
随着4G通讯技术的到来，为了支持更高的速率，3GPP提出了(LTE Advance，LTE-A)，可以支持更多的带宽组合，以实现资源整合，提高数据业务速率，尤其是在频段资源有限的情况下，载波聚合(Carrier Aggregation，CA)可以对多个载波同时进行操作，增加传输带宽，对数据速率的提升具有明显质的改善。
传统的射频前端装置的载波聚合是基于单天线架构，通过三频合路器把低频段(Low Band)、中频段(Middle Band)和高频段(High Band)聚合在一起，实现带内低、中、高频段的载波聚合。但是，通过三频合路器来实现低、中、高频段的载波聚合，其需要在三频合路器的前端设置多个高频窄带带通滤波器以及在三频合路器内设置高通滤波器，增加了高频链路上的插损，同时也会降低射频前端装置的灵敏度，影响射频前端装置的性能。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种插损小、灵敏度高的载波聚合的射频装置及移动终端。
一种载波聚合的射频前端装置包括：
第一放大模块，对接收的低频网络信号进行放大、滤波并选择输出第一频率带信号；
第二放大模块，对接收的中频网络信号进行放大、滤波并选择输出第二频率带信号；
第三放大模块，对接收的高频网络信号进行放大并分别选择输出第三频率带信号和第四频率带信号；
合路器，包括盒体，以及集成在所述盒体内对具有不同频段的所述第一频率带信号、第二频率带信号、第三频率带信号、第四频率带信号对应进行滤波处理的第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器和第四滤波器；所述合路器用于输出具有低频、中频和高频的载波聚合信号。
上述载波聚合的射频前端装置，通过将对具有高频的第三频率带信号和第四频率带信号对应进行滤波的第三滤波器和第四滤波器集成到合路器的内部，减少了第三放大模块的通讯链接上的插损，提高了高频网络信号的通信性能，进而降低了射频前端装置的功耗，提高了灵敏度。
在其中一个实施例中，所述合路器还包括设置在所述盒体第一侧壁上的第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口和第四输入端口，以及设置在所述盒体第二侧壁上与天线连接的公共输出端口；其中，
所述第一放大模块的输出端、第一输入端口、第一滤波器依次连接；
所述第二放大模块的输出端、第二输入端口、第二滤波器依次连接；
所述第三放大模块的第一输出端、第三输入端口、第三滤波器依次连接；所述第三放大模块的第二输出端、第四输入端口、第四滤波器依次连接。
在其中一个实施例中，所述第三滤波器为窄带带通滤波；所述第三滤波器的通带频率范围为2300-2400兆赫兹。
在其中一个实施例中，所述第四滤波器为窄带带通滤波；所述第四滤波器的通带频率范围为2496-2690兆赫兹。
在其中一个实施例中，所述第一滤波器为低通滤波器，其通带频率范围包括698M-960兆赫兹；所述第二滤波器为带通滤波器，且通带频率范围包括1710M-2170兆赫兹。
在其中一个实施例中，所述第一放大模块包括依次电连接的第一功率放大器、第一射频开关、第一滤波单元和第二射频开关，用于对接收的所述高频网络信号依次进行放大、分频、滤波、合频并输出所述第一频率带信号；
在其中一个实施例中，所述第二放大模块包括依次电连接的第二功率放大器、第三射频开关、第二滤波单元和第四射频开关，用于对接收的所述中频网络信号依次进行放大、分频、滤波、合频并输出所述第二频率带信号。
在其中一个实施例中，所述第三放大模块包括依次电连接的第三功率放大器、第三射频开关，用于对接收的所述中频网络信号依次进行放大、选择输出第三频率带信号和第四频率带信号。
在其中一个实施例中，还包括使所述合路器与所述天线的阻抗相匹配的匹配电路，所述匹配电路串接在所述合路器与所述天线之间。
此外还提供一种移动终端，集成了上述的载波聚合的射频前端装置。
附图说明
图1为一实施例中载波聚合的射频前端装置框架图；
图2为一实施例中第一放大模块的框架示意图；
图3为一实施例中第二放大模块的框架示意图；
图4为一实施例中合路器的盒体结构示意图；
图5为另一实施例中载波聚合的射频前端装置框架图；
图6为一实施例中移动终端的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所述的为一实施例中载波聚合的射频前端装置框架图。载波聚合的射频前端装置10包括第一放大模块110、第二放大模块120、第三放大模块130以及合路器140。第一放大模块110对接收的低频网络信号进行放大、滤波并选择输出第一频率带信号。第二放大模块120对接收的中频网络信号进行放大、滤波并选择输出第二频率带信号。第三放大模块130对接收的高频网络信号进行放大并分别选择输出第三频率带信号和第四频率带信号，也即，第三放大模块130未进行滤波处理。合路器140包括盒体142，以及集成在盒体142内的第一滤波器141、第二滤波器143、第三滤波器145和第四滤波器147。
将对具有高频的第三频率带信号和第四频率带信号对应进行滤波的第三滤波器145和第四滤波器147集成到合路器140的内部，减少了第三放大模块130的通讯链接上的插损，提高了高频网络信号的通信性能，进而降低了射频前端装置的功耗，提高了灵敏度。同时，合路器140还集成了与对低频的第一频率带信号和对中频的第二频率带信号对应进行滤波处理的第一滤波器141、第二滤波器143，可以实现低频、中频、高频(第一高频和第二高频)的四频载波聚合。
参考图2，第一放大模块110包括依次电连接的第一功率放大器111、第一射频开关113、第一滤波单元115以及第二射频开关117，用于对接收的低频网络信号依次进行放大、选择、滤波并输出第一频率带信号。其中，低频网络信号的频率范围包括698M-960兆赫兹，也即包括了B5、B6、B8、B12-B14、B17-B20、B26-B28、B44等频带的低频网络信号。
第一功率放大器111对接收的低频网络信号进行功率放大处理后，输出至第一射频开关113选择不同频带(例如B5、B8等)的低频网络信号至第一滤波单元115进行相应频段的滤波处理。在本实施例中，第一滤波单元115的滤波通带频率范围与第一滤波器141的通带频率范围相对应。其中，第一滤波单元115包括多个窄带带通滤波器，其滤波器的数量以及相应的滤波通带频率范围可根据实际需求来设定。经过滤波处理的低频网络信号经第二射频开关117输出第一频率带信号到合路器140。第一射频开关113和第二射频开关117均为单刀多掷开关，可以选择多个频带的低频网络信号。在本实施例中，第一射频开关113和第二射频开关117均为单刀三掷开关，在其他实施例中，还可以为单刀双掷开关或单刀四掷开关。
在一实施例中，第一功率放大器111、第一射频开关113、第一滤波单元115以及第二射频开关117集成于一体，其集成度高、体积小。在其他实施例中，对应设置的第一功率放大器111、第一射频开关113、第一滤波单元115以及第二射频开关117还可以分立单独设置。
参考图3，第二放大模块120包括依次电连接的第二功率放大器121、第三射频开关123、第二滤波单元125和第四射频开关127，用于对接收的中频网络信号依次进行放大、选择、滤波并输出第二频率带信号，其中，中频网路信号的频率范围包括1710M-2170兆赫兹，也即包括了B1-B3、B9-B10、B39等频带的中频网络信号。第二功率放大器121对接收的中频网络信号进行功率放大处理后，输出至第三射频开关123选择不同频带的中频网络信号至第二滤波单元125对相应频带的中频网络信号进行滤波处理。其中，第二滤波单元125包括多个窄带带通滤波器，其滤波器的数量以及相应的滤波通带频率范围可根据实际需求来设定。第二滤波单元125的滤波通带频率范围与第二滤波器143的通带频率范围相同。经过滤波处理的中频网络信号经第四射频开关127输出第二频率带信号到合路器140。第三射频开关123和第四射频开关127均为单刀多掷开关，可以选择多个频带的中频网络信号。在本实施例中，第三射频开关123和第四射频开关127均为单刀三掷开关，在其他实施例中，还可以为单刀双掷开关或单刀四掷开关。
在一实施例中，第二功率放大器121、第三射频开关123、第二滤波单元125和第四射频开关127集成于一体，其集成度高、体积小。在其他实施例中，对应设置的第二功率放大器121、第三射频开关123、第二滤波单元125和第四射频开关127还可以分立单独设置。
第三放大模块130包括依次电连接的第三功率放大器131、第五射频开关133，用于对接收的高频网络信号依次进行放大并选择输出第三频率带信号和第四频率带信号。其中，高频网络信号的的频率范围包括2300-2690兆赫兹，也即，包括了B40、B30、B41、B38、B7频带的高频网络信号。其中，第三功率放大器131对接收的高频网络信号进行功率放大处理后，输出至第三射频开关133。第三射频开关123为单刀多掷开关，选择相应频带的高频网络信号并分别输出第三频率带信号和第四频率带信号。在本实施例中，第五射频开关133为单刀三掷开关，在其他实施例中，还可以为单刀双掷开关或单刀四掷开关。
在一实施例中，第三功率放大器131、第三射频开关133集成于一体；其集成度高、体积小。在其他实施例中，对应设置的第三功率放大器131、第三射频开关133还可以分立单独设置。
在一实施例中，合路器140中的第一滤波器141为低通滤波器，其通带频率范围包括698M-960兆赫兹。也即，可以对B5、B6、B8、B12-B14、B17-B20、B26-B28、B44等频带的低频网络信号进行滤波处理。其中，包括移动通讯频段的CDMA上行网络信号(825-835/870-880MHz)、GSM网络信号(890-915/935-960MHz)。
在一实施例中，合路器140中的第二滤波器143为带通滤波器，其通带频率范围包括1710M-2170兆赫兹。也即，可以对B1-B3、B9-B10、B39等频带的中频网络信号进行滤波处理。其中，包括移动通讯频段的CDMA下行网络信号(1850-1910/1930-1990MHz)、DCS(1710-1785/1805-1880MHz)、小灵通PHS(1900-1920MHz)、3G的主频段(1920-1980/2110-2170MHz)。
在一实施例中，合路器140中的第三滤波器145为窄带带通滤波器，其通带频率范围为2300-2400兆赫兹。也即，可以对B40、B30频带的高频无线电网络信号进行滤波处理。
在一实施例中，合路器140中的第四滤波器147为窄带带通滤波器，其通带频率范围为2496-2690兆赫兹。也即，可以对B41、B38、B7频带的高频卫星广播、卫星移动或TD-LTE主力频段的网络信号进行滤波处理。
第一滤波器141、第二滤波器143、第三滤波器145及第四滤波器147可以为无源滤波器(RC滤波器)、数字模块滤波器；也可由巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等低通滤波器和高通滤波器组合而形成。
在一实施例中，参考图4，合路器140还包括设置在盒体142第一侧壁上的第一输入端口1421、第二输入端口1422、第三输入端口1423和第四输入端口1424，以及设置在盒体142第二侧壁上与天线连接的公共输出端口1425。其中，第一侧壁与第二侧壁相对设置。第一放大模块110的输出端、第一输入端口1421、第一滤波器141依次连接，将第一频率带信号输入至第一滤波器141中。第二放大模块120的输出端、第二输入端口1422、第二滤波器143依次连接，将第二频率带信号输入至第二滤波器143中。第三放大模块130的第一输出端、第三输入端口1423、第三滤波器145依次连接，将第三频率带信号输入至第三滤波器145中。第三放大模块130的第二输出端、第四输入端口1424、第四滤波器147依次连接，将第四频率带信号输入至第四滤波器147中。同时，第一滤波器141、第二滤波器143、第三滤波器145及第四滤波器147对相应频率带的信号进行滤波处理后同时耦合到公共输出端，输出具有低频(698M-960MHz)、中频(1710M-2170MHz)、高频(2300-2400MHz和2496-2690MHz)的载波聚合信号并传输至天线。
通过把第一滤波器141、第二滤波器143、第三滤波器145及第四滤波器147集成在同一盒体142内，具有插损小、抑制高、体积小的优势。
在一实施例中，参考图5，所述载波聚合的射频前端装置还包括匹配电路150。所述匹配电路150串接在在所述合路器140与所述天线之间，使合路器140与所述天线的连接端口匹配到50欧姆，使其阻抗相匹配。
在一实施例中，盒体142的内壁表面还镀有银膜，这样能确保射频信号在传输过程中的衰减。
此外，还提供一种移动终端20，移动终端中集成了上述各实施例中的载波聚合的射频前端装置10。参考图6，设有射频前端模块的移动终端，移动终端可以为移动或蜂窝电话(包括4G通信制式的智能手机)、平板和手提电脑、可穿戴通信设备、USB软件狗或具有无线通讯功能的其他终端。该移动终端也具备上述射频前端模块相同的有益效果，不再赘述。移动终端还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。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种载波聚合的射频前端装置，其特征在于，包括：
第一放大模块，对接收的低频网络信号进行放大、滤波并选择输出第一频率带信号；
第二放大模块，对接收的中频网络信号进行放大、滤波并选择输出第二频率带信号；
第三放大模块，对接收的高频网络信号进行放大并分别选择输出第三频率带信号和第四频率带信号；
合路器，包括盒体，以及集成在所述盒体内对具有不同频段的所述第一频率带信号、第二频率带信号、第三频率带信号、第四频率带信号对应进行滤波处理的第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器和第四滤波器；所述合路器用于输出具有低频、中频和高频的载波聚合信号。
2.根据权利要求1所述的载波聚合的射频前端装置，其特征在于，所述合路器还包括设置在所述盒体第一侧壁上的第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口和第四输入端口，以及设置在所述盒体第二侧壁上与天线连接的公共输出端口；其中，
所述第一放大模块的输出端、第一输入端口、第一滤波器依次连接；
所述第二放大模块的输出端、第二输入端口、第二滤波器依次连接；
所述第三放大模块的第一输出端、第三输入端口、第三滤波器依次连接；所述第三放大模块的第二输出端、第四输入端口、第四滤波器依次连接。
3.根据权利要求1所述的载波聚合的射频前端装置，其特征在于，所述第三滤波器为窄带带通滤波；所述第三滤波器的通带频率范围为2300-2400兆赫兹。
4.根据权利要求1所述的载波聚合的射频前端装置，其特征在于，所述第四滤波器为窄带带通滤波；所述第四滤波器的通带频率范围为2496-2690兆赫兹。
5.根据权利要求1所述的载波聚合的射频前端装置，其特征在于，所述第一滤波器为低通滤波器，其通带频率范围包括698M-960兆赫兹；所述第二滤波器为带通滤波器，且通带频率范围包括1710M-2170兆赫兹。
6.根据权利要求1所述的载波聚合的射频前端装置，其特征在于，所述第一放大模块包括依次电连接的第一功率放大器、第一射频开关、第一滤波单元和第二射频开关，用于对接收的所述高频网络信号依次进行放大、分频、滤波、合频并输出所述第一频率带信号。
7.根据权利要求1所述的载波聚合的射频前端装置，其特征在于，所述第二放大模块包括依次电连接的第二功率放大器、第三射频开关、第二滤波单元和第四射频开关，用于对接收的所述中频网络信号依次进行放大、分频、滤波、合频并输出所述第二频率带信号。
8.根据权利要求1所述的载波聚合的射频前端装置，其特征在于，所述第三放大模块包括依次电连接的第三功率放大器、第三射频开关，用于对接收的所述中频网络信号依次进行放大、选择输出第三频率带信号和第四频率带信号。
9.根据权利要求1所述的载波聚合的射频前端装置，其特征在于，还包括使所述合路器与所述天线的阻抗相匹配的匹配电路，所述匹配电路串接在所述合路器与所述天线之间。
10.一种移动终端，其特征在于，集成了如权利要求1～9中任一项所述的载波聚合的射频前端装置。
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