CN107251441B - 射频电路与通信设备模块 - Google Patents

Abstract

描述了一种射频电路(100)，所述射频电路包括：包括第一输出(104)的第一功率放大器(102)、包括第二输出(108)的第二功率放大器(106)、包括第三输出(112)的第三功率放大器(110)第三输出、以及包括第四输出(116)的第四功率放大器(114)。所述第一功率放大器(102)、第二功率放大器(106)、第三功率放大器(110)和第四功率放大器(114)配置用于基于无线电通信信号执行放大，以产生第一放大器输出信号、第二放大器输出信号、第三放大器输出信号和第四放大器输出信号。此外，本发明还涉及包括这种射频放大电路的发射器。

Description

射频电路与通信设备模块

技术领域

本发明涉及一种射频放大电路。此外，本发明还涉及包括这种射频放大电路的发射器。

背景技术

通常，从中央RF系统馈送基站(BS)天线元，利用若干个强大的发射功率放大器(PA)、双工滤波器和较大的复杂传输线系统，将功率分配给所有不同的天线元。分配给每个天线元的功率必须进一步分配，使每个天线元都将获得最合适的幅值和相位权重，以形成最佳波束。从系统角度看，使用最佳波束是指最大化每个用户的信号与干扰加噪声比(SINR)的波束形成。

利用大规模多输入多输出(MIMO)系统，可以以完全不同的方式系统化基站天线。我们可以放弃复杂的馈电系统，转而放置非常接近天线元的小型有源射频(RF)电路(如PA和LNA以及其他电路)。其原因是，大规模MIMO的基本原理是基于基带处理涉及很多基站天线元的事实，因此有源模拟电路和AD/DA转换必须在尽可能接近天线元的情况下进行。对于常规BS天线，在其接口处具有用于完整阵列的两个端口，每个端口通常馈送两个正交极化中的一个。每个端口都包括一个所谓的TX端口，以用于发射器信号，以及一个所谓的RX端口，以用于接收器信号。

对于大规模MIMO BS天线，其接口处具有大量端口，可能对于完整阵列中的每个天线元都具有一个端口。一个天线元可以由两个辐射器组成，每个辐射器都具有与其他辐射器不同的极化。每个辐射器又可以由两个子辐射器组成，每个子辐射器都具有相同的极化。每个端口通常馈送两个正交极化中的一个。天线通常具有两个端口，一个端口用于一个极化中的发送和接收，另一个端口用于另一极化中的发送和接收。在每个端口和其对应的天线元之间通常有TRX电路，所述TRX电路包括滤波器、混频器和放大器。容易理解的是，即使MIMO天线与常规传统天线中天线元的实际数量相同，MIMO天线更有利于更多数量的天线端口。

一般希望在驱动天线元的放大器中使用不太昂贵的部件。可用于放大器组件的一种低廉技术是CMOS，其击穿电压通常在几伏特的数量级。一个例子是A类线性功率放大器，其允许3.6V的峰-峰电压摆幅(Vpp)。这里使用A类PA作为示例，并且假设Vpp仅是电源电压Vs的两倍。可以使用特殊的高电压晶体管，例如使用延伸漏极MOS，但是这通常需要额外的昂贵工艺选项，并且晶体管性能通常较差。如果击穿电压允许的最大漏极电压摆幅为3.6V，则本示例中，用以向该天线驱动共2W的输出阻抗将需要0.8Ω的输出阻抗，这实际上不可用。这种低阻抗会导致对电阻损耗极其敏感的巨大电流。并且由于实际的天线阻抗通常在十分之一欧姆到几百欧姆之间的范围内，阻抗匹配网络(MNW)的损耗和带宽会取决于阻抗变换比，因此匹配网络将是有损的和窄带的。

发明内容

本发明的目的是提供一种减轻或解决常规解决方案缺点和问题的解决方案。

本发明的另一目的是提供一种替代放大器和天线结构，以通过低成本技术来实现比常规解决方案更高的天线输出。

本发明的另一目的是提供一种包括放大器和天线的发射器，以通过低成本技术来实现比常规解决方案更高的天线输出。

本说明书和相应权利要求中的“或”应理解为涵盖“和”和“或”的数学OR，并且不应被理解为XOR(异或)

上述目的通过独立权利要求的主题来实现。可以在从属权利要求中找到本发明的其他有利的实现形式。

根据本发明第一方面，提供了一种射频(放大器)电路，其包括：包括第一输出的第一功率放大器；包括第二输出的第二功率放大器；包括第三输出的第三功率放大器；以及包括第四输出的第四功率放大器。所述第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器和第四功率放大器配置用于：基于无线电通信信号执行放大，以产生第一放大器输出信号、第二放大器输出信号、第三放大器输出信号、以及第四放大器输出信号。第一输出配置用于将第一放大器输出信号提供给第一辐射器的第一馈点。第二输出配置用于将第二放大器输出信号提供给第一辐射器的第二馈点。第三输出配置用于将第三放大器输出信号提供给第一辐射器的第三馈点。第四输出配置用于将第四放大器输出信号提供给第一辐射器的第四馈点。

在本申请中，射频意为从1MHz到300GHz的频率范围。

本申请中使用了单词“辐射器”，也使用了“天线”。天线可以包括一个或多个辐射器，每个辐射器都配置用于以特定的极化方向进行辐射。每个辐射器又可以包括两个子辐射器，其中两个子辐射器均配置用于以相同的极化方向进行辐射。

利用根据本发明第一方面的射频电路，与使用较少数量的功率放大器输出来向辐射器馈电的常规技术相比，每个功率放大器对于第一辐射器的特定总发射功率，可以具有较低的输出。这样可以避免复杂的组合器和高功率放大器，还可以使用基于低成本工艺技术的集成放大器，节省了射频(放大器)电路的成本。

根据第一方面的射频电路，在第一种可能的实现形式中，射频电路还包括第一前端网络和第二前端网络。第一输出经由第一前端网络耦合至第一馈点，第二输出经由第一前端网络耦合至第二馈点，第三输出经由第二前端网络耦合至第三馈点，第四输出经由第二前端网络耦合至第四馈点。

前端网络可以包括不同的组件，例如匹配网络和过滤器。提供前端网络可简化功率放大器的结构。

根据第一方面的射频电路，在第二种可能的实现形式中，射频电路还包括第一前端网络、第二前端网络、第三前端网络和第四前端网络。第一输出经由第一前端网络耦合至第一馈点，第二输出经由第二前端网络耦合至第二馈点，第三输出经由第三前端网络耦合至第三馈点，第四输出经由第四前端网络耦合至第四馈点。

提供前端网络使得功率放大器的实现更容易。前端网络可以包括阻抗匹配网络、滤波器和交换器。

根据第一方面的任一前述实现形式中或第一方面的射频电路，在第三种可能的实现形式中，第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器和第四功率放大器集成到公共集成电路芯片中。

根据射频电路的第三可能实现形式，提供了更多数量的放大器输出。因此，对于来自射频电路的预定总功率输出，本发明第一方面提供的射频电路中每个输出的功率输出比常规技术提供的射频更低。本发明第一方面提供的射频电路中每个输出的较低输出功率使得可以使用集成至公共集成电路芯片中的功率放大器。与常规技术提供的一些解决方案中可能需要使用分立组件相比，这种解决方案更低廉。

根据第一方面或第一方面的任何前述实现形式的射频电路，在第四种可能的实现形式中，至少第一功率放大器是差分功率放大器。

通过将至少一个放大器配置为差分功率放大器，可以更有效地使用放大器中可能的电压摆幅。

根据第一方面或第一方面的任何前述实现形式的射频电路，在第五种可能的实现形式中，至少第一功率放大器包括第一对单端功率放大器和第一组合器，其中每个所述第一对单端功率放大器都配置用于基于无线电通信信号执行放大，其中第一组合器耦合于第一对单端功率放大器的输出与第一功率放大器的第一输出之间，以提供第一放大器输出信号。

通过利用第一对单端功率放大器和第一组合器来配置如第五种可能的实现形式中的至少第一功率放大器，可以简化放大器的实现，同时与常规架构中使用相同工艺技术提供的射频功率放大器相比，放大器的效率也会得到改善。

根据第一方面的任一前述实现形式或第一方面的射频电路，在第六种可能的实现形式中，无线电通信信号是具有第一分量信号和第二分量信号的差分无线电通信信号。第一功率放大器配置用于基于第一分量信号执行放大以产生第一放大器输出信号。第二功率放大器配置用于基于第二分量信号执行放大以产生第二放大器输出信号。第三功率放大器配置用于基于第一分量信号执行放大以产生第三放大器输出信号。第四功率放大器配置用于基于第二分量信号执行放大以产生第四放大器输出信号。

与常规架构中，例如，使用相同的处理技术所提供的射频放大电路相比，通过以这种方式配置功率放大器，可以改进射频电路的效率。

根据第一方面的任一前述实现形式或第一方面的射频电路，在第七种可能的实现形式中，所述射频电路还包括：包括第五输出的第五功率放大器、包括第六输出的第六功率放大器、包括第七输出的第七功率放大器、以及包括第八输出的第八功率放大器。第五功率放大器、第六功率放大器、第七功率放大器和第八功率放大器配置用于基于另一无线电通信信号执行放大，以产生第五放大器输出信号、第六放大器输出信号、第七放大器输出信号、以及第八放大器输出信号。第五输出配置用于将第五分量信号提供给第二辐射器的第五馈点。第六输出配置用于将第六分量信号提供给第二辐射器的第六馈点。第七输出配置用于将第七分量信号提供给第二辐射器的第七馈点。第八输出配置用于将第八分量信号提供给第二辐射器的第八馈点。

第七种可能的实现形式提供的射频电路适用于向两个辐射器馈电，每个辐射器具有两个子辐射器。与常规技术提供的射频放大电路相比，第七种可能的实现形式中的射频电路提供了一个更有效的解决方案，以实现辐射功率目标。通过设置八个输出，对于某一总功率输出而言，每个输出上的功率输出可以比常规射频放大电路所需的功率输出低得多。

每个输出上的较低功率使得可以将功率放大器集成在公共集成电路芯片上。因此，在根据第一方面的任一前述实现形式的射频电路第八种可能的实现形式或者此类射频电路中，第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第四功率放大器、第五功率放大器、第六功率放大器、第七功率放大器和第八功率放大器可集成在公共集成电路芯片中。来自第八种可能的实现形式提供的射频功率放大器的可能总功率输出高于常规技术提供的射频功率放大器输出的可能总功率，在常规技术中，放大器可集成在公共集成电路芯片上。

根据本发明的第二方面，提供了一种通信设备模块，所述通信设备模块包括根据第一方面或第一方面的任何前述实现形式的射频电路以及第一辐射器。第一辐射器包括第一子辐射器和第二子辐射器，其中第一子辐射器包括第一馈点和第二馈点，其中第二子辐射器包括第三馈点和第四馈点。

通过在每个辐射器上设有两个差分馈点，可以利用常规架构提供的发射器设备所需的每个馈点上的较少功率来实现来自辐射器的特定功率输出。这实现了比常规方法的发射器更为简化和有效的配置。

根据第二方面的通信设备模块，在第一种可能的实现形式中，第一子辐射器配置用于沿第一极化方向辐射，并且第二子辐射器也配置用于沿第一极化方向辐射。

因此，子辐射器协助沿第一极化方向辐射。该第一种可能的实现形式具备了在第一极化方向上具有较高输出而不增加来自单个功率放大器功率输出的优点。

根据第二方面的射频电路，在第二种可能的实现形式中，通信设备模块包括第七和第八种可能的实现形式中任一个提供的射频电路，以及第一辐射器和第二辐射器。第一辐射器包括第一子辐射器和第二子辐射器，其中第一子辐射器包括第一馈点和第二馈点，第二子辐射器包括第三馈点和第四馈点；第二辐射器包括第三子辐射器和第四子辐射器，其中第三子辐射器包括第五馈点和第六馈点，第四子辐射器包括第七馈点和第八馈点。

第二种可能的实现形式提供了一种通信设备模块，其可以在两个极化方向上输出较高的总功率。

根据第二方面的第二种可能的实现形式的无线电通信设备模块，第三种可能的实现形式提供的通信设备模块，可以在两个极化方向上提供辐射输出，其中，第一子辐射器配置用于沿第一极化方向辐射，第二子辐射器也配置用于沿第一极化方向辐射。

在根据第二方面的第三种实现形式的无线电通信设备模块，在第四种可能的实现形式中，第三子辐射器配置用于沿第二极化方向辐射，第四子辐射器也配置用于沿第二极化方向辐射，并且其中所述第一极化方向不同于所述第二极化方向。

无线电通信设备的第三和第四种可能的实现形式提供了实施方案，其可在一个或两个极化方向上提供较高输出功率而不增加来自射频放大电路的单个输出功率。

根据第二方面的第四种实现形式的无线电通信设备模块，在第五种可能的实现形式中，第一极化方向垂直于第二极化方向。

第五种可能的实现形式是无线电发射器中辐射器的一种有利配置。

附图说明

图1示意性地示出了本发明第一实施例提供的通信设备模块，该通信设备模块包括第一实施例提供的射频电路；

图2更详细地示出了图1所示实施例提供的通信设备模块和射频电路；

图3示意性地示出了本发明第二实施例提供的通信设备模块，该通信设备模块包括第二实施例提供的射频电路；

图4示意性地示出了本发明第三实施例提供的通信设备模块，该通信设备模块包括射频电路、第一辐射器和第二辐射器；

图5示出了本发明第四实施例提供的通信设备模块，该通信设备模块包括第三实施例提供的射频电路；以及

图6示出了本发明第五实施例提供的通信设备模块，该通信设备模块包括本发明第四实施例提供的射频电路。

具体实现形式

下面对本发明实施例的详细描述中，相同的附图标记用于表示不同附图中的相应特征。

图1示意性地示出了本发明实施例提供的通信设备模块200。通信设备模块200包括第一实施例提供的射频电路100。通信设备模块200还包括第一辐射器120，所述第一辐射器120包括第一馈点118、第二馈点122、第三馈点124和第四馈点126。射频电路100包括：包括第一输出104和第一输入192的第一功率放大器102，包括第二输出108和第二输入194的第二功率放大器106，包括第三输出112和第三输入端196的第三功率放大器110，以及包括第四输出116和第四输入198的第四功率放大器114。射频电路100还包括具有用于无线电通信信号的输入182的可选发射器网络180。发射器网络180还包括：连接到第一功率放大器102的第一输入192的第一网络输出184、连接到第二功率放大器106的第二输入194的第二网络输出186、连接到第三功率放大器110的第三输入196的第三网络输出188、以及连接到第四功率放大器114的第四输入198的第四网络输出190。第一功率放大器102、第二功率放大器106、第三功率放大器110和第四功率放大器114配置用于基于无线电通信信号执行放大，以产生第一放大器输出信号、第二放大器输出信号、第三放大器输出信号和第四放大器输出信号。第一输出104配置用于将第一放大器输出信号提供给第一辐射器120的第一馈点118。第二输出108配置用于将第二放大器输出信号提供给第一辐射器120的第二馈点122。第三输出112配置用于将第三放大器输出信号提供给第一辐射器120的第三馈点124。第四输出116配置用于将第四放大器输出信号提供给第一辐射器120的第四馈点126。因此来自第一辐射器120的总辐射是由四个不同的功率放大器提供的。这使得能够使用低成本功率放大器(例如，基于CMOS的功率放大器)实现来自第一辐射器120的高输出功率辐射。

通信设备模块200还包括可选第一前端网络156和可选第二前端网络158。第一输出104经由第一前端网络156耦合至第一馈点118。第二输出108经由第一前端网络156耦合至第二馈点122。第三输出112经由第二前端网络158耦合至第三馈点124。第四输出116经由第二前端网络158耦合至第四馈点126。因此，与常规解决方案提供的系统相比，四个功率放大器通过四个馈点向辐射器馈电。在常规解决方案中，仅使用一个或两个馈点。这要求常规解决方案中的放大器比本发明实施例需要将更多的功率馈电给各馈点。本发明实施例中对放大器的较低功率要求使得可以将第一功率放大器102、第二功率放大器106、第三功率放大器110和第四功率放大器114集成到第一公共集成电路芯片128中，如图1中的虚线所示。第一公共集成电路芯片128可以基于不同的技术，诸如MOSFET和CMOS。

施加在输入182上的无线电通信信号可以是具有第一分量信号和第二分量信号的差分无线电通信信号。第一功率放大器102配置用于基于第一分量信号执行放大，以产生第一放大器输出信号。第二功率放大器106配置用于基于第二分量信号执行放大，以产生第二放大器输出信号。第三功率放大器110配置用于基于第一分量信号执行进一步放大，以产生第三放大器输出信号。第四功率放大器114配置用于基于第二分量信号执行进一步放大，以产生第四放大器输出信号。

图2更详细地示出了图1所示实施例提供的通信设备模块和射频频率电路100。通信设备模块200的细节描述参见图1，此处不再赘述。第一功率放大器102包括第一单端功率放大器202和第二单端功率放大器204形式的第一对单端功率放大器，以及第一变压器形式的第一组合器206。第一对的每个单端功率放大器202、204都配置用于基于无线电通信信号执行放大。第一组合器206耦合至第一单端功率放大器202、204的输出与第一功率放大器102的第一输出104之间，以提供第一放大器输出信号。第二功率放大器106包括第三单端功率放大器208和第四单端功率放大器210。第三单端功率放大器208和第四单端功率放大器210经由第二组合器212、以变压器的形式连接至第二功率放大器106的第二输出108。第三功率放大器110包括第五单端功率放大器214和第六单端功率放大器216。第五单端功率放大器214和第六单端功率放大器216经由第三组合器218、以变压器形式的连接到第三功率放大器110的第三输出112。第四功率放大器114包括第七单端功率放大器220和第八单端功率放大器222。第七单端功率放大器220和第八单端功率放大器222经由第四组合器224、以变压器224的形式连接到第四功率放大器114的第四输出116。

图2是射频电路100的一种有利实现形式。如上所述，第一功率放大器102、第二功率放大器106、第三功率放大器110和第四功率放大器114可以集成到第一公共集成电路芯片128上。第一公共集成电路芯片128可以基于不同的技术，例如CMOS和MOSFET。射频电路100包括第一前端网络226、第二前端网络228、第三前端网络230和第四前端网络232。第一输出104经由第一前端网络226耦合至第一馈点118。第二输出108经由第二前端网络228耦合至第二馈点122。第三输出112经由第三前端网络230耦合至第三馈点124。第四输出116经由第四前端网络232耦合至第四馈点126。第一功率放大器102、第二功率放大器106、第三功率放大器110和第四功率放大器114均用作差分功率放大器。

第一辐射器120包括第一子辐射器132和第二子辐射器134。第一子辐射器132包括第一馈点118和第二馈点122。第二子辐射器134包括第三馈点124和第四馈点126。

优选地，第一子辐射器132配置用于沿第一极化方向辐射，第二子辐射器134也配置用于沿第一极化方向辐射。

图3示意性地示出第二实施例提供的通信设备模块200，该通信设备模块包括本发明第二实施例通过的射频电路100。通信设备模块200包括第一辐射器120和第二辐射器148。第一辐射器和第二辐射器一起形成天线元。第一辐射器120包括第一子辐射器132和第二子辐射器134。第一子辐射器132包括第一馈点118和第二馈点122。第二子辐射器134包括第三馈点124和第四馈点126。第二辐射器148包括第三子辐射器172和第四子辐射器174。第三子辐射器172包括第五馈点146和第六馈点150。第四子辐射器174包括第七馈点152和第八馈点154。射频电路100包括：包括第一输出104和第一输入192的第一功率放大器102，包括第二输出108和第二输入194的第二功率放大器106，包括第三输出112和第三输入196的第三功率放大器110，以及包括第四输出116和第四输入198的第四功率放大器114。射频电路100还包括具有用于(差分)无线电通信信号的输入182的可选发射器网络180。发射器网络180还包括连接到第一功率放大器102中第一输入192的第一网络输出184，连接到第二功率放大器106中第二输入194的第二网络输出186，连接到第三功率放大器110中第三输入196的第三网络输出188，以及连接到第四功率放大器114中第四输入198的第四网络输出190。第一功率放大器102、第二功率放大器106、第三功率放大器110和第四功率放大器114配置用于基于无线电通信信号执行放大，以产生第一放大器输出信号、第二放大器输出信号、第三放大器输出信号和第四放大器输出信号。第一输出104配置用于将第一放大器输出信号提供给第一辐射器120的第一馈点118。第二输出108配置用于将第二放大器输出信号提供给第一辐射器120的第二馈点122。第三输出112配置用于将第三放大器输出信号提供给第一辐射器120的第三馈点124。第四输出116配置用于将第四放大器输出信号提供给第一辐射器120的第四馈点126。因此，来自第一辐射器120的总辐射可由四个不同的功率放大器提供。这使得能够使用低成本功率放大器实现来自第一辐射器120的高输出功率辐射。通信设备模块200还包括可选第一前端网络156和可选第二前端网络158。第一输出104经由第一前端网络156耦合至第一馈点118。第二输出108经由第一前端网络156耦合至第二馈点122。第三输出112经由第二前端网络158耦合至第三馈点124。第四输出116经由第二前端网络158耦合至第四馈点126。因此，与常规解决方案相比，四个功率放大器可通过四个馈点向每一个第一辐射器120和第二辐射器148馈电。常规技术的解决方案仅使用一个或两个馈点。这要求常规解决方案中的放大器比本发明实施例需要将更多的功率以馈电给各馈点。本发明实施例中放大器的较低功率要求使得可以将第一功率放大器102、第二功率放大器106、第三功率放大器110和第四功率放大器114集成到第一公共集成电路芯片128中，如图1中虚线所示。第一公共集成电路芯片128可以基于低成本技术，诸如CMOS或MOSFET。

射频电路100还包括：包括第五输出132和第五输入234的第五功率放大器130，包括第六输出136和第六输入236的第六功率放大器134，包括第七输出140和第七输入238的第七功率放大器138，以及包括第八输出144和第八输入240的第八功率放大器142。射频电路100还包括具有用于另一无线电通信信号的第二网络输入252的可选第二发射器网络250。第二发射器网络250还包括连接到第五功率放大器130中第五输入234的第五网络输出254，连接到第六功率放大器134中第六输入236的第六网络输出256，连接到第七功率放大器138中第七输入238的第七网络输出258，以及连接到第八功率放大器142的第八输入240的第八网络输出260。第五功率放大器130、第六功率放大器134、第七功率放大器138和第八功率放大器142配置用于基于另一无线电通信信号执行放大，该无线电通信信号在第二网络输入252上输入，以产生第五放大器输出信号、第六放大器输出信号、第七放大器输出信号和第八放大器输出信号。第五输出132配置用于将第五分量信号提供给第二辐射器148的第五馈点146。第六输出136配置用于将第六分量信号提供给第二辐射器148的第六馈点150。第七输出140配置用于将第七分量信号提供给第二辐射器148的第七馈点152。第八输出144配置用于将第八分量信号提供给第二辐射器148的第八馈点154。因此，来自第二辐射器148的总发射辐射可由四个不同的功率放大器130、134、138、142提供。这使得能够使用功率放大器(例如：基于CMOS或MOSFET)实现来自第二辐射器148的高输出功率辐射。通信设备模块200还包括可选第三前端网络264和可选第四前端网络266。第五输出132经由第三前端网络264耦合至第五馈点146，第六输出136经由第三前端网络264耦合至第六馈点150。第七输出140经由第四前端网络266耦合至第七馈点152。第八输出144经由第四前端网络266耦合至第八馈点154。本第二实施例提供的射频电路100可以包括本发明第一实施例提供的两个射频放大电路，其中两个射频放大电路中的每一个都配置用于向天线元中的分离辐射器馈电，所述天线元由第一辐射器120和第二辐射器148形成。

第一功率放大器102、第二功率放大器106、第三功率放大器110、第四功率放大器114、第五功率放大器130、第六功率放大器134、第七功率放大器138和第八功率放大器142可以集成到如虚线所示的第二公共集成电路芯片176上。第一公共集成电路芯片128和第二公共集成电路芯片176可以结合在一个公共的集成电路芯片中。

优选地，第一子辐射器132配置用于沿第一极化方向辐射，第二子辐射器134也配置用于沿第一极化方向辐射。优选地，第三子辐射器172配置用于沿第二极化方向辐射，并且第四子辐射器174也配置用于沿第二极化方向辐射，其中第一极化方向不同于第二极化方向。优选地，第一极化方向垂直于第二极化方向。两个子辐射器可以作为辐射器的两个部分而集成在一起，辐射器继而又作为天线元的两个部分中的一个而集成。

图4示意性地示出了第三实施例提供的通信设备模块200，该通信设备模块200包括射频电路100、第一辐射器120和第二辐射器148。第一辐射器120包括第一子辐射器132和第二子辐射器134，其中第一子辐射器132包括第一馈点118和第二馈点122，第二子辐射器134包括第三馈点124和第四馈点126。第二辐射器148包括第三子辐射器172和第四子辐射器174，其中第三子辐射器172包括第五馈点146和第六馈点150，第四子辐射器174包括第七馈点152和第八馈点154。

图5更详细地示出了图4所示第四实施例提供的通信设备模块200，其中通信设备模块200包括第三实施例提供的射频电路100、第一辐射器120和第二辐射器148。第一辐射器120和第二辐射器148一起形成天线元。第一辐射器120包括第一子辐射器132和第二子辐射器134，其中第一子辐射器132包括第一馈点118和第二馈点122，第二子辐射器134包括第三馈点124和第四馈点126。第二辐射器148包括第三子辐射器172和第四子辐射器174，其中第三子辐射器172包括第五馈点146和第六馈点150，第四子辐射器174包括第七馈点152和第八馈点154。射频电路100包括第一发射器268、第二发射器270、第一前端网络272和第二前端网络274。由于第一发射器268和第二发射器270是相同的，并且第一前端网络272和第二前端网络274是相同的，因此将仅描述第一发射器268和第一前端网络272。相同的附图标记将配置用于第一发射器268和第二发射器270中的组件。此外，相同的附图标记也将用于第一前端网络272和第二前端网络272中的组件。第一发射器268包括发射器网络180、第一差分功率放大器276和第二差分功率放大器278。第一差分功率放大器276可优选地包括第一功率放大器102和第二功率放大器106，可参考图1和图2中的描述。发射器网络180具有可对应于图1和图2中第一发射器输出184的第一正输出280、可对应于图1和图2中第二发射器输出186的第一负输出282、可对应于图1和图2中第三发射器输出188的第二正输出284、以及可对应于图1和图2中的第四发射器输出190的第二负输出286。第一差分功率放大器276包括连接到发射器网络180的第一正输出280的第一正输入288。第一差分功率放大器276还包括连接到发射器网络180中第一负输出282的第一负输入290。第二差分功率放大器278包括连接到发射器网络180中第二正输出284的第一正输入292。第二差分功率放大器278还包括连接到发射器网络180的第二负输出286的第一负输入294。第一差分功率放大器还包括第一输出316和第二输出318。第二差分功率放大器还包括第三输出320和第四输出322。

第一发射器268包括接收器网络296，其包括第一正输入302、第一负输入304、第二正输入306和第二负输入408。第一发射器268还包括第一差分低噪放大器298，其具有连接到接收器网络296中第一正输入302的第一正输出308，以及连接到接收器网络中第一负输入304的第一负输出310。第一发射器268还包括第二差分低噪放大器300，其具有连接到接收器网络296中第二正输入302的第二正输出312，以及连接到接收器网络296中第一负输入304的第二负输出314。第一差分低噪放大器298还包括第一输入324和第二输入326。第二差分低噪放大器300还包括第三输入328和第四输入330。

第一前端网络272包括第一匹配网络332、第二匹配网络334、第三匹配网络336和第四匹配网络338。第一前端网络还包括第一交换机340(用于在发送和接收之间切换)、第二交换机342(用于在发送和接收之间切换)、第一滤波器344和第二滤波器346。第一输出316经由第一匹配网络332、第一交换机340和第一滤波器344连接到第一馈点118。第二输出318经由第一匹配网络332、第一交换机340和第一滤波器344连接到第二馈点122。第三输出320经由第四匹配网络338、第二交换机342和第二滤波器346连接到第三馈点124。第四输出322经由第四匹配网络338、第二交换机342和第二滤波器346连接到第四馈点126。第一差分低噪放大器298的第一输入324经由第二匹配网络334、第一交换机340和第一滤波器344连接到第一馈点118。第一差分低噪放大器298的第二输入326经由第二匹配网络334、第一交换机340和第一滤波器344连接到第二馈点122。第一差分低噪放大器298的第三输入328经由第三匹配网络336、第二交换机342和第二滤波器346连接到第三馈点124。第一差分低噪放大器298的第四输入330经由第三匹配网络336、第二交换机342和第二滤波器346连接到第四馈点124。第一交换机340和第二交换机342配置用于控制将第一辐射器120连接到接收器网络296还是连接到发射器网络180。

发射器可以包括几个较小的块，其可以包括数字信号处理、数模转换器、基带滤波、RF调制器、滤波、RF分离器等。相应地，接收器可以包含组合器、解调器、基带滤波器和模数转换器。接收信号可以在模拟或数字域中组合。两个接收器可以配置用于仅接收一半的带宽，这可以减轻对某些组件的要求。此外，由于由第一辐射器120和第二辐射器148构成的天线元将信号均匀地分给两个RX输入，因此对于每个RX的线性要求更简单。

图6更详细地示出了图4所示第三实施例提供的通信设备模块200。通信设备模块200包括第三实施例提供的射频电路100。现将描述图5和图6之间的差异。不同于两个差分低噪放大器，图6中的通信设备模块200仅具有一个差分低噪放大器298和一个连接到差分低噪放大器298的匹配网络334。将接收到的信号组合到所述差分低噪放大器298的输入中。这可以减小接收器的大小和功率消耗，但要求接收器可以容忍两倍的输入功率。每个第一前端网络272和第二前端网络274都包括布置在交换机340、342以及第二匹配网络334之间的组合器348。

如上所述，本发明实施例提供诸如大规模MIMO系统之类的通信设备可以包括大量通信设备模块。

Claims (9)

1.一种通信设备模块（200），其特征在于，包括：

天线元，所述天线元包括第一辐射器（120）以及第二辐射器（148）；

其中所述第一辐射器（120）包括第一子辐射器（132）和第二子辐射器（134），

其中所述第一子辐射器（132）包括第一馈点（118）和第二馈点（122），

其中所述第二子辐射器（134）包括第三馈点（124）和第四馈点（126），

其中所述第二辐射器（148）包括第三子辐射器（172）和第四子辐射器（174），

其中所述第三子辐射器（172）包括第五馈点（146）和第六馈点（150），

其中所述第四子辐射器（174）包括第七馈点（152）和第八馈点（154）；

其中所述第一子辐射器（132）配置用于沿第一极化方向辐射，以及

其中所述第二子辐射器（134）也配置用于沿所述第一极化方向辐射；

其中所述第三子辐射器（172）配置用于沿第二极化方向辐射，

其中所述第四子辐射器（174）也配置用于沿所述第二极化方向辐射，

其中所述第一极化方向垂直于所述第二极化方向；

其中，所述通信设备模块（200）还包括射频电路（100），所述射频电路（100）包括：

第一功率放大器（102），包括第一输出（104），

第二功率放大器（106），包括第二输出（108），

第三功率放大器（110），包括第三输出（112），以及

第四功率放大器（114），包括第四输出（116）；

其中所述第一功率放大器（102）、所述第二功率放大器（106）、所述第三功率放大器（110）和所述第四功率放大器（114）配置用于基于无线电通信信号执行放大，以产生第一放大器输出信号、第二放大器输出信号、第三放大器输出信号和第四放大器输出信号；

其中所述第一输出（104）配置用于将所述第一放大器输出信号提供给第一辐射器（120）的所述第一馈点（118）；

其中所述第二输出（108）配置用于将所述第二放大器输出信号提供给所述第一辐射器（120）的所述第二馈点（122）；

其中所述第三输出（112）配置用于将所述第三放大器输出信号提供给所述第一辐射器（120）的所述第三馈点（124）；

其中所述第四输出（116）配置用于将所述第四放大器输出信号提供给所述第一辐射器（120）的所述第四馈点（126）。

2.根据权利要求1所述的通信设备模块（200），其特征在于，所述射频电路（100）还包括第一前端网络（156）和第二前端网络（158），

其中所述第一输出（104）经由所述第一前端网络（156）耦合至所述第一馈点（118），

其中所述第二输出（108）经由所述第一前端网络（156）耦合至所述第二馈点（122），

其中所述第三输出（112）经由所述第二前端网络（158）耦合至所述第三馈点（124），

其中所述第四输出（116）经由所述第二前端网络（158）耦合至所述第四馈点（126）。

3.根据权利要求1所述的通信设备模块（200），其特征在于，所述射频电路（100）还包括第一前端网络（226）、第二前端网络（228）、第三前端网络（230）和第四前端网络（232），

其中所述第一输出（104）经由所述第一前端网络（226）耦合至所述第一馈点（118），

其中所述第二输出（108）经由所述第二前端网络（228）耦合至所述第二馈点（122），

其中所述第三输出（112）经由所述第三前端网络（230）耦合至所述第三馈点（124），

其中所述第四输出（116）经由所述第四前端网络（232）耦合至所述第四馈点（126）。

4.根据权利要求1所述的通信设备模块（200），其特征在于，

其中所述第一功率放大器（102）、所述第二功率放大器（106）、所述第三功率放大器（110）和所述第四功率放大器（114）均集成到第一公共集成电路芯片（128）中。

5.根据权利要求1所述的通信设备模块（200），其特征在于，

其中至少所述第一功率放大器（102）是差分功率放大器。

6.根据权利要求1所述的通信设备模块（200），其特征在于，

其中至少所述第一功率放大器（102）包括第一对单端功率放大器（202，204）和第一组合器（206），所述第一对单端功率放大器（202，204）的每一个都配置用于执行基于无线电通信信号的放大，

其中所述第一组合器（206）耦合至所述第一对单端功率放大器（202，204）的输出和所述第一功率放大器（102）的所述第一输出（104）之间，以提供所述第一放大器输出信号。

7.根据权利要求1所述的通信设备模块（200），其特征在于，其中所述无线电通信信号是具有第一分量信号和第二分量信号的差分无线电通信信号，

其中所述第一功率放大器（102）配置用于基于所述第一分量信号执行放大，以产生所述第一放大器输出信号，

其中所述第二功率放大器（106）配置用于基于所述第二分量信号执行放大，以产生所述第二放大器输出信号，

其中所述第三功率放大器（110）配置用于基于所述第一分量信号执行放大，以产生所述第三放大器输出信号，

其中所述第四功率放大器（114）配置用于基于所述第二分量信号执行放大，以产生所述第四放大器输出信号。

8.根据权利要求1所述的通信设备模块（200），其特征在于，所述射频电路（100）还包括：

第五功率放大器（130），包括第五输出（132），

第六功率放大器（134），包括第六输出（136），

第七功率放大器（138），包括第七输出（140），以及

第八功率放大器（142），包括第八输出（144）；

其中所述第五功率放大器（130）、所述第六功率放大器（134）、所述第七功率放大器（138）和所述第八功率放大器（142）配置用于基于另一无线电通信信号执行放大，以产生第五放大器输出信号、第六放大器输出信号、第七放大器输出信号和第八放大器输出信号，

其中所述第五输出（132）配置用于将所述第五放大器输出信号提供给所述第二辐射器（148）的所述第五馈点（146），

其中所述第六输出（136）配置用于将所述第六放大器输出信号提供给所述第二辐射器（148）的所述第六馈点（150），

其中所述第七输出（140）配置用于将所述第七放大器输出信号提供给所述第二辐射器（148）的所述第七馈点（152），

其中所述第八输出（144）配置用于将所述第八放大器输出信号提供给所述第二辐射器（148）的所述第八馈点（154）。

9.根据权利要求8所述的通信设备模块（200），其特征在于，

其中所述第一功率放大器（102）、所述第二功率放大器（106）、所述第三功率放大器（110）、所述第四功率放大器（114）、所述第五功率放大器（130）、所述第六功率放大器（134）、所述第七功率放大器（138）和所述第八功率放大器（142）均集成到公共集成电路芯片（128，176）中。