CN107086873B - 射频电路开关芯片、射频电路、天线装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种射频电路开关芯片、射频电路、天线装置及电子设备。该射频电路开关芯片,包括:第一开关、第二开关、第三开关、第一合路器以及第二合路器,第一开关用于传输中频信号以及高频信号,第二开关用于传输低频信号;当第一开关输出高频信号以及低频信号给第一合路器时,所述第三开关将第一合路器与所述第二合路器接通;第一合路器将高频信号以及中频信号进行载波聚合以生成第一聚合信号,所述第二合路器将第一聚合信号以及低频信号进行载波聚合;当第一开关将高频信号或中频信号传输给所述第三开关时,第三开关将所述第一开关与所述第二合路器接通,所述第二合路器将高频信号或中频信号与低频信号进行载波聚合。

Description

射频电路开关芯片、射频电路、天线装置及电子设备
技术领域
本发明涉及通信领域,特别是涉及一种射频电路开关芯片、射频电路、天线装置及电子设备。
背景技术
随着通信技术的发展,移动终端能够支持的通信频段越来越多。例如,LTE(LongTerm Evolution,长期演进)通信信号可以包括频率在700MHz至2700MHz之间的信号。
移动终端能够支持的射频信号可以分为低频信号、中频信号和高频信号。其中,低频信号、中频信号以及高频信号各自又包括多个子频段信号。每个子频段信号都需要通过天线发射到外界。
由此,产生了载波聚合(Carrier Aggregation,简称CA)技术。通过载波聚合,可以将多个子频段信号聚合在一起,以提高网络上下行传输速率。
目前,全球各个通信市场的频率资源互不相同。不同区域的通信运营商拥有不同的通信频谱分配,因此也就存在不同的载波聚合的频段组合需求。然而,当前的载波聚合能够进行聚合的频段单一,缺乏多样性,无法满足上述需求。
发明内容
本发明实施例提供一种射频电路开关芯片、射频电路、天线装置及电子设备,可以提高电子设备对射频信号载波聚合的多样性。
本发明实施例提供一种射频电路开关芯片,包括:第一开关、第二开关、第三开关、第一合路器以及第二合路器,所述第一开关用于传输中频信号以及高频信号,所述第二开关用于传输低频信号;
当所述第一开关输出高频信号以及低频信号给所述第一合路器时,所述第三开关将所述第一合路器与所述第二合路器接通;所述第一合路器将高频信号以及中频信号进行载波聚合以生成第一聚合信号,所述第二合路器将第一聚合信号以及低频信号进行载波聚合;
当所述第一开关将高频信号或中频信号传输给所述第三开关时,所述第三开关将所述第一开关与所述第二合路器接通,所述第二合路器将高频信号或中频信号与低频信号进行载波聚合。
本发明实施例提供一种射频电路,包括频收发器、射频电路开关芯片以及天线,所述射频收发器、射频电路开关芯片以及天线依次连接;所述射频电路开关芯片为上述任一项所述的射频电路开关芯片。
本发明实施例提供一种天线装置,包括壳体和电路板,所述电路板安装在所述壳体内部,所述电路板上设置有射频电路,所述射频电路为上述所述的射频电路。
本发明实施例一种电子设备,包括上述任一项所述的射频电路开关芯片。
本发明实施例提供的射频电路开关芯片、射频电路、天线装置及电子设备,能够控制多种频段射频信号的载波聚合,从而可以提高电子设备载波聚合的多样性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电子设备的分解示意图。
图2是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的射频电路的第一种结构示意图。
图4是本发明实施例提供的射频电路的第二种结构示意图。
图5是本发明实施例提供的射频电路的第三种结构示意图。
图6是本发明实施例提供的射频电路的第四种结构示意图。
图7是本发明实施例提供的射频电路的第五种结构示意图。
图8是本发明实施例提供的射频电路的第六种结构示意图。
图9是本发明实施例提供的射频电路的第七种结构示意图。
图10是本发明实施例提供的射频电路开关芯片的结构示意图。
图11是本发明实施例提供的射频电路开关芯片的另一结构示意图。
图12是本发明实施例提供的射频电路开关芯片的又一结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本发明实施例提供一种电子设备。该电子设备可以是智能手机、平板电脑等设备。参考图1和图2,电子设备100包括盖板101、显示屏102、电路板103、电池104以及壳体105。
其中,盖板101安装到显示屏102上,以覆盖显示屏102。盖板101可以为透明玻璃盖板。在一些实施例中,盖板101可以是用诸如蓝宝石等材料制成的玻璃盖板。
显示屏102安装在壳体105上,以形成电子设备100的显示面。显示屏102可以包括显示区域102A和非显示区域102B。显示区域102A用于显示图像、文本等信息。非显示区域102B不显示信息。非显示区域102B的底部可以设置指纹模组、触控电路等功能组件。
电路板103安装在壳体105内部。电路板103可以为电子设备100的主板。电路板103上可以集成有摄像头、接近传感器以及处理器等功能组件。同时,显示屏102可以电连接至电路板103。
在一些实施例中,电路板103上设置有射频(RF,Radio Frequency)电路。射频电路可以通过无线网络与网络设备(例如,服务器、基站等)或其他电子设备(例如,智能手机等)通信,以完成与网络设备或其他电子设备之间的信息收发。
在一些实施例中,如图3所示,射频电路200包括射频收发器21、功率放大单元22、滤波单元23、射频电路开关芯片24以及天线25。其中,功率放大单元22、滤波单元23、射频电路开关芯片24以及天线25依次连接。
射频收发器21具有发射端口TX和接收端口RX。发射端口TX用于发射射频信号(上行信号),接收端口RX用于接收射频信号(下行信号)。射频收发器21的发射端口TX与功率放大单元22连接,接收端口RX与滤波单元23连接。
功率放大单元22用于对射频收发器21发射的上行信号进行放大,并将放大后的上行信号发送到滤波单元23。
滤波单元23用于对射频收发器21发射的上行信号进行滤波,并将滤波后的上行信号发送到天线25。滤波单元23还用于对天线25接收的下行信号进行滤波,并将滤波后的下行信号发送到射频收发器21。
射频电路开关芯片24用于选择性接通射频收发器21与天线25之间的通信频段。射频电路开关芯片24的详细结构和功能将在下文进行描述。
天线25用于将射频收发器21发送的上行信号发射到外界,或者从外界接收射频信号,并将接收到的下行信号发送到射频收发器21。
在一些实施例中,如图4所示,射频电路200还包括控制电路26。其中,控制电路26与射频电路开关芯片24连接。控制电路26还可以与电子设备100中的处理器连接,以根据处理器的指令控制射频电路开关芯片24的状态。
在一些实施例中,如图5所示,射频电路200还包括低噪声放大单元27。其中,在射频收发器21的接收端口RX与滤波单元23之间连接有低噪声放大单元27,低噪声放大单元27用于对弱信号的放大,降低下行信号中的噪声。
在一些实施例中,如图6所示,射频电路200还包括相位平移(Phase Shift)单元28。其中,在滤波单元23与射频电路开关芯片24之间还连接有相位平移单元28。相位平移单元28用于调整上行信号或者下行信号的信号幅值的相位。
在一些实施例中,如图7所示,射频电路200还包括低噪音放大单元27和相位平移单元28。其中,在射频收发器21的接收端口RX与滤波单元23之间连接有低噪声放大单元27;低噪声放大单元27用于对弱信号的放大,降低下行信号中的噪声。在滤波单元23与射频电路开关芯片24之间还连接有相位平移单元28;相位平移单元28用于调整上行信号或者下行信号的信号幅值的相位。
在一些实施例中,如图8所示,射频收发器21包括高频端口21H、中频端口21M以及低频端口21L。其中,高频端口21H、中频端口21M、低频端口21L可以分别包括多个射频发射端口和多个射频接收端口。高频端口21H用于收发高频射频信号,中频端口21M用于收发中频射频信号,低频端口21L用于收发低频射频信号。
需要说明的是,上述高频射频信号、中频射频信号、低频射频信号只是相对概念,并无绝对的频率范围区分。例如,低频信号为700-960MHz(兆赫兹),中频信号为1710-2170MHz,高频信号为2300-2690MHz。
例如,射频收发器21包括9个射频发射端口a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9,以及9个射频接收端口b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9。
其中,a1、a2、a3为中频发射端口,用于发射中频射频信号(例如,Band1、Band3、Band34或Band39等频段的射频信号)。b1、b2、b3为中频接收端口,用于接收中频射频信号。a4、a5、a6为高频发射端口,用于发射高频射频信号(例如,Band7、Band40、Band41等频段的射频信号)。b4、b5、b6为高频接收端口,用于接收高频射频信号。a7、a8、a9为低频发射端口,用于发射低频射频信号(例如,Band8、Band12、Band20或Band26等频段的射频信号)。b7、b8、b9为低频接收端口,用于接收低频射频信号。
需要说明的是,上述实施例仅以射频收发器21的高频端口21H、中频端口21M、低频端口21L分别包括3个射频发射端口和3个射频接收端口为例进行说明。在其他一些实施例中,高频端口21H、中频端口21M、低频端口21L还可以分别包括其他数量的射频发射端口和射频接收端口。只需满足高频端口21H、中频端口21M、低频端口21L各自所包括的射频发射端口和射频接收端口的数量相同并且大于1即可。
功率放大单元22包括9个放大器221、222、223、224、225、226、227、228、229。其中,放大器221、222、223、224、225、226、227、228、229分别与射频收发器21的射频发射端口a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9连接。
滤波单元23包括9个双工器231、232、233、234、235、236、237、238、239。其中,双工器231、232、233、234、235、236、237、238、239分别与放大器221、222、223、224、225、226、227、228、229连接。并且,双工器231、232、233、234、235、236、237、238、239分别与射频收发器21的射频接收端口b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9连接。
当天线25为可以用于发射信号或者接收信号的主集天线时,则连接天线一侧定义为输出端,连接滤波器一侧定义为输入端。射频电路开关芯片24的输入端包括9个子输入端口c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9。其中,子输入端口c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9分别与双工器231、232、233、234、235、236、237、238、239连接。
在一些实施例中,如图9所示,滤波单元23包括滤波器235、滤波器236以及7个双工器231、232、233、234、237、238、239。其中,滤波器235、滤波器236分别与放大器225、226连接,7个双工器231、232、233、234、237、238、239分别与放大器221、222、223、224、227、228、229连接。并且,滤波器235、滤波器236分别与射频收发器21的射频接收端口b5、b6连接,7个双工器231、232、233、234、237、238、239分别与射频收发器21的射频接收端口b1、b2、b3、b4、b7、b8、b9连接。
需要说明的是,上述实施例仅以滤波单元23包括2个滤波器以及7个双工器为例进行说明。在其他一些实施例中,滤波单元23还可以包括其他数量的滤波器和双工器。
需要说明的是,上述实施例举例的滤波器、双工器、相位平移器、以及各个端口的个数和连接关系不作为对本发明的限定。
在长期演进(Long Term Evolution,简称LTE)通讯网络中,根据双工方式的不同,LTE的通讯频段分为频分双工(Frequency Division Duplex,简称FDD)和时分双工(TimeDivision Duplex,简称TDD)两种类型。处在FDD模式下的通讯频段,上下行通讯链路使用不同的频率,此时射频电路中需要双工器对上下行通讯信号进行滤波处理。处在TDD模式下的通讯频段,上下行通讯链路使用相同的频率,在不同的时隙进行射频信号的传输,此时射频电路中需要滤波器对上下行通讯信号进行滤波处理。
因此,实际应用中,滤波单元23中包括的滤波器数量和双工器数量取决于射频收发器21发射的各个频段的射频信号所处的双工模式。处于FDD模式的频段,射频发射端口和射频接收端口连接的是双工器;处于TDD模式的频段,射频发射端口和射频接收端口连接的是滤波器。例如,Band1、Band2频段工作在FDD模式,Band1、Band2射频信号的发射端口和接收端口连接的是双工器;而Band40、Band41频段工作在TDD模式,Band40、Band41射频信号的发射端口和接收端口连接的是滤波器。请参照图10,在一些实施例中,该射频电路开关芯片24包括第一开关241、第二开关242、第三开关243、第一合路器244以及第二合路器245,第一开关241的第一输出端口2411、第二输出端口2412以及第三输出端口2413用于输出高频信号或中频信号;第二开关242用于输出低频信号。
其中,第一输出端口2411以及第二输出端口2412与第一合路器244连接,第三输出端口2413与第三开关243连接,第三开关243分别与第一合路器244以及第二合路器245连接,第二开关242与第二合路器245连接。
当第一开关241输出高频信号以及低频信号给所述第一合路器244时,所述第三开关243将所述第一合路器244与所述第二合路器245接通;所述第一合路器244将高频信号以及中频信号进行载波聚合以生成第一聚合信号,所述第二合路器245将第一聚合信号以及低频信号进行载波聚合。当第一开关241将高频信号或中频信号传输给所述第三开关243时,所述第三开关243将所述第一开关241与所述第二合路器245接通,所述第二合路器245将高频信号或中频信号与低频信号进行载波聚合。
也即是,当第一输出端口2411以及第二输出端口2412输出高频信号以及中频信号给所述第一合路器244时,第一合路器244将高频信号以及中频信号进行载波聚合以生成第一聚合信号,该第一聚合信号经由第三开关243传输给第二合路器245,第二合路器245将第一聚合信号以及低频信号进行载波聚合。
当第三输出端口2413将高频信号或中频信号经由第三开关243传输给第二合路器245时,第二合路器245将高频信号或中频信号与低频信号进行载波聚合。
在实际应用中,第一开关241包括多个用于输入高频信号的高频端口以及多个用于输入中频信号的中频端口。在本实施例中,该端口c1-c3为中频信号端口。该端口c4-c6为高频端口。
在实际应用中,该第一输出端口2411可选择性地与一高频端口或一中频端口接通,也即是与端口c1-c6中的一个端口接通,当然也可以悬空。
第二输出端口2412可选择性地与一高频端口或一中频端口接通,也即是与端口c1-c6中的一个端口接通,当然也可以悬空。
第三输出端口2413可选择性地与一高频端口或一中频端口接通,也即是与端口c1-c6中的一个端口接通,当然也可以悬空。。
在实际应用中,该第一开关241为三刀多掷开关,其可以采用三极管开关电路来实现。
在实际应用中,该第二开关242包括多个低频输入端口c7-c9以及一低频输出端口c10;低频输出端口c10可选择性地与一低频输出端口c7-c9接通。
在实际应用中,该第二开关242为单刀多掷开关,其可以采用三极管开关电路来实现。
第三开关243包括第一输入端口c13、第二输入端口c11以及第四输出端口c12。
第一输入端口c13与第三输出端口2413连接,第二输入端口c11与第一合路器244的输出端口连接,第四输出端口c12与第二合路器245的一输入端口连接。
第四输出端口c12可选择性地与第一输入端口c13或第二输入端口c11连通。
在实际应用中,该第三开关243为单刀双掷开关,其可以采用三极管开关电路来实现。
可以理解地,请参照图11,在另一些实施例中,该第三开关243可以包括第一子开关K1以及第二子开关K2。该第一子开关K1的一端与第二合路器245的一输入端连接,该第一子开关K1的另一端与该第一合路器244的一输出端连接。该第二子开关K2的一端与第一开关241的第三输出端口2413连接,该第二子开关K2的另一端与第二合路器245的另一输入端连接。
在另一些实施例中,请参照图12,在图10所示实施例的基础上,该射频电路开关芯片24还可以包括一第一电阻247以及一第四开关246。第四开关246的一端连接于第一合路器245与第一输出端口2411的公共节点;第四开关246的另一端与第一电阻247的一端连接,第一电阻247的另一端与第三开关243以及第二合路器245的公共节点连接。
本发明实施例还提供了一种天线装置,包括上述实施例中的射频电路开关芯片。
本发明实施例提供的射频电路开关芯片、射频电路、天线装置及电子设备,能够控制多种频段射频信号的载波聚合,从而可以提高电子设备载波聚合的多样性。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
综上所述,虽然本发明已以优选实施例揭露如上,但上述优选实施例并非用以限制本发明,本领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与润饰,因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
综上所述,虽然本发明已以优选实施例揭露如上,但上述优选实施例并非用以限制本发明,本领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与润饰,因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种射频电路开关芯片,其特征在于,包括:第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电阻、第一合路器以及第二合路器,所述第一开关用于传输中频信号以及高频信号,所述第一开关为三刀多掷开关,所述第二开关用于传输低频信号;其中,所述第二开关为单刀多掷开关,所述第三开关为单刀双掷开关;处于FDD模式的频段,射频发射端口和射频接收端口连接双工器;处于TDD模式的频段,射频发射端口和射频接收端口连接滤波器;
第一开关包括:第一输出端口、第二输出端口以及第三输出端口;第一输出端口以及第二输出端口与第一合路器连接,第三输出端口与第三开关连接,第三开关分别与第一合路器以及第二合路器连接,第二开关与第二合路器连接;
当所述第一开关输出高频信号以及中频信号给所述第一合路器时,所述第三开关将所述第一合路器与所述第二合路器接通;所述第一合路器将高频信号以及中频信号进行载波聚合以生成第一聚合信号,第一聚合信号经由第三开关传输给第二合路器,所述第二合路器将第一聚合信号以及低频信号进行载波聚合;
当所述第一开关将高频信号或中频信号传输给所述第三开关时,所述第三开关将所述第一开关与所述第二合路器接通,所述第二合路器将高频信号或中频信号与低频信号进行载波聚合;
所述第三开关包括第一子开关以及第二子开关,第一子开关的一端与第二合路器的一输入端连接,第一子开关的另一端与第一合路器的一输出端连接;第二子开关的一端与第一开关的第三输出端口连接,第二子开关的另一端与第二合路器的另一输入端连接;
所述第四开关的一端连接于所述第一合路器与所述第一输出端口的公共节点;所述第四开关的另一端与所述第一电阻的一端连接,所述第一电阻的另一端与所述第三开关以及所述第二合路器的公共节点连接。
2.根据权利要求1所述的射频电路开关芯片,其特征在于,所述第一开关还包括多个用于输入高频信号的高频端口以及多个用于输入中频信号的中频端口;
所述第一输出端口可选择性地与一所述高频端口或一所述中频端口接通;
所述第二输出端口可选择性地与一所述高频端口或一所述中频端口接通;
所述第三输出端口可选择性地与一所述高频端口或一所述中频端口接通。
3.根据权利要求2所述的射频电路开关芯片,其特征在于,所述第三开关包括第一输入端口、第二输入端口以及第四输出端口;
所述第一输入端口与所述第三输出端口连接,所述第二输入端口与所述第一合路器的输出端口连接,所述第四输出端口与所述第二合路器的一输入端口连接;
所述第四输出端口可选择性地与所述第一输入端口或第二输入端口连通。
4.根据权利要求1所述的射频电路开关芯片,其特征在于,所述第二开关包括多个低频输入端口以及一低频输出端口;
所述低频输出端口可选择性地与一所述低频输出端口接通。
5.一种射频电路,其特征在于,包括射频收发器、射频电路开关芯片以及天线,所述射频收发器、射频电路开关芯片以及天线依次连接;所述射频电路开关芯片为权利要求1-4任一项所述的射频电路开关芯片。
6.一种天线装置,其特征在于,包括权利要求1-4任一项所述的射频电路开关芯片。
7.一种电子设备,其特征在于,包括壳体和电路板,所述电路板安装在所述壳体内部,所述电路板上设置有射频电路,所述射频电路为权利要求5所述的射频电路。
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