CN107302373B - 射频电路开关芯片、射频电路、天线装置及电子设备 - Google Patents

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中，当预设电路处于非工作状态时，通过第一开关组输出高频信号、中频信号、或者该第一合路器输出高频信号与中频信号的载波聚合信号至第二合路器，第二开关组件传输低频信号至第二合路器，实现信号之间的载波聚合；当预设电路处于工作状态时，预设电路传输预设上行中频信号至第二合路器，第二开关组件传输低频信号至第二合路器，实现预设上行中频信号与低频信号的载波聚合。该方案中，射频电路开关芯片能够切换控制不同频段的射频信号进行载波聚合，降低射频电路的插损，提高电子设备对射频信号进行载波聚合的灵活性。

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

本发明涉及通信技术领域，特别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

随着通信技术的不断发展，人们对移动终端的通信要求越来越高，对应着移动终端可以支持的通信频段越来越多，例如，LTE(Long Term 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区分为低频信号、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对应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。

因此，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，以提高网络上行及下行的传输速率。

根据实际应用场景的需求，移动终端需要同时支持多种频段组合的载波聚合。然而，当前的载波聚合技术能够进行聚合的频段单一，灵活性差，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，可以降低射频电路的插损，提高电子设备对射频信号进行载波聚合的多样性。

第一方面，本发明实施例提供一种射频电路开关芯片，包括第一开关组件、第二开关组件、第一合路器、第二合路器及电阻，所述第一开关组件用于传输中频信号以及高频信号，所述第二开关组件用于传输低频信号，所述电阻与所述第二合路器连接形成预设电路；

当所述预设电路处于非工作状态时，所述第一开关组件输出高频信号、中频信号、或者所述第一合路器输出高频信号与中频信号的载波聚合信号至所述第二合路器，所述第二开关组件传输低频信号至所述第二合路器，以实现信号之间的载波聚合；

当所述预设电路处于工作状态时，所述预设电路传输预设上行中频信号至所述第二合路器，所述第二开关组件传输低频信号至所述第二合路器，实现预设上行中频信号与低频信号的载波聚合。

第二方面，本发明实施例提供一种射频电路，包括上述任一项所述的射频电路开关芯片。

第三方面，本发明实施例提供一种天线装置，包括上述任一项所述的射频电路开关芯片。

第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括壳体和电路板，该电路板安装在该壳体内部，该电路板上设置有射频电路，该射频电路为上述任一项所述的射频电路。

本发明实施例提供的射频电路开关芯片，能够切换控制不同频段的射频信号进行载波聚合，降低射频电路的插损，提高电子设备对射频信号进行载波聚合的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的电子设备的分解示意图。

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开关芯片的第一种结构示意图。

图7是本发明实施例提供的射频电路开关芯片的第二种结构示意图。

图8是本发明实施例提供的射频电路的第四种结构示意图。

图9是本发明实施例提供的电子设备的另一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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嵌设在壳体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芯片、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，网络服务器、基站等)或其他电子设备(例如，智能手机等)射频通信，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，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。

例如，如图4所示，射频收发器21包括10个射频发射端口a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8、a9、a10，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、band2、band3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。a10为上行中频发射端口，用于发射预设上行中频射频信号(例如B39UL)。

需要说明的是，上述实施例仅以射频收发器21的高频端口、中频端口、低频端口分别包括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、中频端口、低频端口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、中频端口、低频端口各自所包括的射频发射端口和射频接收端口的数量相同即可。

功率放大单元22包括9个放大器221、222、223、224、225、226、227、228、229、230。其中，功率放大器221、222、223、224、225、226、227、228、229、230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、a10连接。

滤波单元23包括9个双工器231、232、233、234、235、236、237、238、239及1个滤波器240。其中，双工器231、232、233、234、235、236、237、238、239分别与功率放大器221、222、223、224、225、226、227、228、229连接。滤波器240与功率放大器230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。

射频电路开关芯片24的输入端包括10个子输入端口c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c10。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。子输入端口c10与滤波器240连接。c1、c2、c3为高频端口，c4、c5、c6为中频端口，c7、c8、c9为低频端口。c10为预设上行中频端口。

在一些实施例中，如图5所示，滤波单元23包括滤波器235、滤波器236、滤波器240以及7个双工器231、232、233、234、237、238、239。其中，滤波器235、滤波器236、滤波器240以及7个双工器231、232、233、234、237、238、239分别与放大器225、226、230、221、222、223、224、227、228、229连接。并且，滤波器235、滤波器236以及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b5、b6、b1、b2、b3、b4、b7、b8、b9连接。

射频电路开关芯片24的输入端包括10个子输入端口c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c10。其中，子输入端口c5、c6、c10、c1、c2、c3、c4、c7、c8、c9分别与滤波器235、滤波器236、滤波器240以及7个双工器231、232、233、234、237、238、239连接。

需要说明的是，上述实施例仅以滤波单元23包括3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。

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，发射和接收信号是在同一频率心道的不同时隙中进行的，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。

参考图6，在一些实施例中，射频电路开关芯片24包括第一开关组件K1、第二开关组件K2、第一合路器244、第二合路器245及电阻246。

其中，该第一开关组件K1包括第一开关241、第二开关242。第一开关241为三刀多掷开关，该第一开关241用于传输中频信号及高频信号。该第一开关241包括第一输出端口2411、第二输出端口2412、及第三输出端口2413。该第一输出端口2411与第一合路器244的输入端连接，该第二输出端口2412与第一合路器244的输入端连接，该第三输出端口2413与第二开关242的第一输入端口2421连接。第二开关242为双刀多掷开关，该第二开关242的第一输入端口2421与第三输出端口2413连接，该第二开关242的第二输入端口2422与第一合路器244的输出端连接。该第二开关242的输出端2423与第二合路器245的输入端连接。

其中，该电阻246与该第二合路器245连接形成预设电路，该预设电路用以传输预设上行中频信号至第二合路器245。

其中，该第一合路器244为双频合路器。该第二合路器245为三频合路器。

当该预设电路处于非工作状态时，该第一开关241传输高频信号及中频信号至该第一合路器244，该第一合路器244实现高频信号与中频信号的载波聚合，该第二开关242接通该第一合路器244与第二合路器245，该第三开关243传输低频信号至该第二合路器245，实现高频信号、中频信号及低频信号的载波聚合。

当该预设电路处于非工作状态时，该第一开关241传输高频信号或中频信号，该第三开关243传输低频信号至该第二合路器，该第二开关242接通该第一开关241与第二合路器245，实现高频信号或中频信号与低频信号的载波聚合。

当该预设电路处于工作状态时，该上行中频发射端口c10传输预设上行中频信号至第二合路器245，该第三开关243传输低频信号至该第二合路器245，实现预设上行中频信号与低频信号的载波聚合。

其中，该第一开关组件K1中的开关组合还可以包括任意组合，本实施例不造成具体限定。

参考图7，在一些实施例中，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、第二合路器245及电阻246。

其中，第一开关241为三刀多掷开关，该第一开关241用于传输中频信号及高频信号。该第一开关241包括第一输出端口2411、第二输出端口2412、及第三输出端口2413。该第一输出端口2411与第一合路器244的输入端连接，该第二输出端口2412与第一合路器244的输入端连接，该第三输出端口2413与第二开关242的第一输入端口P1连接。

其中，第二开关242为双刀多掷开关，该第二开关242的第一输入端口P1与第三输出端口2413连接，该第二开关242的第二输入端口P2与第一合路器244的输出端连接。该第二开关242的输出端Q1与第二合路器245的输入端连接。

其中，该第一合路器244为双频合路器，该第二合路器245为三频合路器，该第二合路器245的输出端连接到天线25上。

其中，该电阻246与该第二合路器245连接形成预设电路，该预设电路用以传输预设上行中频信号至第二合路器245。

当该预设电路处于非工作状态时，该第一开关241通过第一输出端口2411、第二输出端口2412传输高频信号及中频信号至该第一合路器244，该第一合路器244实现高频信号与中频信号的载波聚合。该第二开关242接通P2与Q1，该第三开关243通过输出端口2431传输低频信号至该第二合路器245，实现高频信号、中频信号及低频信号的载波聚合。

例如，子输入端口c1可以与射频收发器21中的中频频段band3发射端口连接，子输入端口c4可以与射频收发器21中的高频频段band41发射端口连接，子输入端口c7可以与射频收发器21中的低频频段band12发射端口连接。

当第一开关241的第一输出端口2411接通c1以及第二输出端口2412接通c4，第一合路器244对band3及band41进行载波聚合。第三开关243的输出端口2431接通c7，第二开关242接通P2与Q1，实现band3、band41、及band12的载波聚合。

当该预设电路处于非工作状态时，该第一开关241通过第三输出端口2413传输高频信号或中频信号，该第三开关243通过输出端口2431传输低频信号至该第二合路器，该第二开关242接通该P1与Q1，实现高频信号或中频信号与低频信号的载波聚合。

例如，子输入端口c4可以与射频收发器21中的高频频段band41发射端口连接或中频频段band3发射端口连接，子输入端口c7可以与射频收发器21中的低频频段band12发射端口连接。

当第一开关241的第三输出端口2413接通c4。第三开关243的输出端口2431接通c7，第二开关242接通P1与Q1，实现band3或band41与band12的载波聚合。

当该预设电路处于工作状态时，该上行中频发射端口c10传输预设上行中频信号至第二合路器245，该第三开关243通过输出端口2431传输低频信号至该第二合路器245，实现预设上行中频信号与低频信号的载波聚合。

例如，子输入端口c10可以与射频收发器21中的上行中频频段band39UL发射端口连接。子输入端口c7可以与射频收发器21中的低频频段band12发射端口连接。

当子输入端口c10接通电阻246时，第三开关243的输出端口2431接通c7，实现band39UL与band12的载波聚合。

参考图8，图8为射频电路200的结构示意图。其中，射频收发器21的中频发射端口a1、a2、a3分别经由功率放大单元22、滤波单元23与第一开关241的子输入端口c1、c2、c3连接。

射频收发器21的高频发射端口a4、a5、a6分别经由功率放大单元22、滤波单元23与第一开关241的子输入端口c4、c5、c6连接。

射频收发器21的低频发射端口a7、a8、a9分别经由功率放大单元22、滤波单元23与第三开关243的子输入端口c7、c8、c9连接。

射频收发器21的上行中频发射端口a10经由功率放大单元22、滤波单元23与子输入端口c10连接。

本发明实施例中，射频电路开关芯片可以控制射频收发器的高频端口与低频端口接通合路器，以实现高频信号与低频信号载波聚合；可以控制射频收发器的中频端口与低频端口接通合路器，以实现中频信号与低频信号载波聚合；可以控制射频收发器的中频端口、高频端口与低频端口接通合路器，以实现中频信号、高频信号与低频信号载波聚合；可以控制射频收发器的预设上行中频端口与低频端口接通合路器，以实现预设上行中频信号与低频信号载波聚合。射频电路开关芯片能够随意切换控制不同频段的射频信号进行载波聚合，且降低了射频电路的插损以及生产的成本。

继续参考图1和图2。

其中，电池104安装在壳体105内部。电池104用于为电子设备100提供电能。

壳体105为电子设备100的外部轮廓。壳体105的材质可以为塑料或金属。壳体105为一体成型。

参考图9，图9本发明实施例提供的电子设备100的另一结构示意图。电子设备100包括天线装置10、存储器20、显示单元30、电源40以及处理器50。本领域技术人员可以理解，图9中示出的电子设备100的结构并不构成对电子设备100的限定。电子设备100可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

其中，天线装置10包括上述任一实施例中所描述的射频电路200。天线装置10可以通过无线网络与网络设备(例如，服务器、基站)或其他电子设备(例如，智能手机)通信，完成与网络设备或其他电子设备之间的信息收发。

存储器20可用于存储应用程序和数据。存储器20存储的应用程序中包含有可执行程序代码。应用程序可以组成各种功能模块。处理器50通过运行存储在存储器20的应用程序，从而执行各种功能应用以及数据处理。

显示单元30可用于显示由用户输入到电子设备100的信息或提供给用户的信息以及电子设备100的各种图形用户接口。这些图形用户接口可以由图形、文本、图标、视频和其任意组合来构成。显示单元30可包括显示面板。

电源40用于给电子设备100的各个部件供电。在一些实施例中，电源40可以通过电源管理系统与处理器50逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。

处理器50是电子设备100的控制中心。处理器50利用各种接口和线路连接整个电子设备100的各个部分，通过运行或执行存储在存储器20内的应用程序，以及调用存储在存储器20内的数据，执行电子设备100的各种功能和处理数据，从而对电子设备100进行整体监控。

此外，电子设备100还可以包括摄像头模块、蓝牙模块等，在此不再赘述。

以上对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进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明。同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种射频电路开关芯片，其特征在于，包括第一开关组件、第二开关组件、第一合路器、第二合路器及电阻，所述第一开关组件包括第一开关及第二开关，所述第二开关为单刀双掷开关，所述第一开关用于传输中频信号及高频信号，所述第一开关包括第一输出端口、第二输出端口、及第三输出端口，所述第一输出端口和所述第二输出端口分别与第一合路器的输入端连接，所述第三输出端口与第二开关的第一输入端口连接；所述第二开关组件用于传输低频信号，所述电阻与所述第二合路器连接形成预设电路；

当所述预设电路处于非工作状态时，所述第一开关输出高频信号及中频信号至所述第一合路器，所述第一合路器实现高频信号与中频信号的载波聚合，所述第二开关接通第一合路器与第二合路器，所述第二开关组件传输低频信号至所述第二合路器，实现高频信号、中频信号及低频信号的载波聚合；或者

当所述预设电路处于非工作状态时，所述第一开关传输高频信号或中频信号，所述第二开关组件传输低频信号至所述第二合路器，所述第二开关接通所述第一开关与第二合路器，实现高频信号或中频信号与低频信号的载波聚合；

当所述预设电路处于工作状态时，所述预设电路传输预设上行中频信号至所述第二合路器，所述第二开关组件传输低频信号至所述第二合路器，实现预设上行中频信号与低频信号的载波聚合。

2.根据权利要求1所述的射频电路开关芯片，其特征在于，所述第二开关包括第一输入端口、第二输入端口、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输入端口连接。

3.根据权利要求1所述的射频电路开关芯片，其特征在于，所述第一开关为三刀多掷开关。

4.根据权利要求1所述的射频电路开关芯片，其特征在于，所述第二开关组件包括第三开关，所述第三开关为单刀多掷开关。

5.根据权利要求1所述的射频电路开关芯片，其特征在于，所述电阻的输入端与上行中频发射端口连接，所述电阻的输出端与所述第二合路器的输入端连接。

6.一种射频电路，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的射频电路开关芯片。

7.根据权利要求6中所述的射频电路，其特征在于，所述第二合路器的输出端口与天线连接。

8.一种天线装置，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的射频电路开关芯片。

9.一种电子设备，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6至7中任一项所述的射频电路。

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