CN107395244A - 射频前端系统和移动终端设备 - Google Patents

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CN107395244A CN201710819331.1A CN201710819331A CN107395244A CN 107395244 A CN107395244 A CN 107395244A CN 201710819331 A CN201710819331 A CN 201710819331A CN 107395244 A CN107395244 A CN 107395244A
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Abstract

本发明提出了一种射频前端系统和移动终端设备，其中，射频前端系统包括：连接至选通电路、收发射频信号的收发天线；根据射频信号的频率所属的频段对应切换至所连接的第一射频电路或第二射频电路的选通电路；第一射频电路和第二射频电路分别连接至射频收发器，第一射频电路和射频收发器形成接收和发射频率处于第一频段的射频信号的工作电路，以及第二射频电路和射频收发器形成接收和发射频率处于第二频段的射频信号的工作电路，其中，第一频段和第二频段对应同一通信制式且分别为同一全频段的两个子频段。该技术方案，在有效地改善射频电路的发射功率、发射功耗、带内波动等指标的同时，可以有效地降低射频前端系统的配置成本。

Description

射频前端系统和移动终端设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及射频前端系统和移动终端设备。
背景技术
目前，为了满足不同国家地区的频段范围使用需求，针对LTE(Long TermEvolution，长期演进)系统中全频段频率范围为2496MHz～2690MHz、带宽为196MHz的Band41频段，将其划分为：Band41_A(2496MHz～2555MHz)，Band41_B(2555MHz～2655MHz)，Band41_C(2655MHz～2690MHz)三个子频段，其中子频段Band41_B为用于中国国内的频段，子频段Band41_A和Band41_C为用于海外的频段。
具体地，对于一个移动终端设备，若其使用的Band41频段需要同时满足国内和海外的频段范围使用需求，比如，以海外使用子频段Band41_A以及国内使用子频段Band41_B为例，相关技术中会用一个包含Band41宽带滤波器(频率范围是2496MHz-2690MHz)，以及一个与Band41宽带匹配的发射和接收通道来实现，架构框图如图1，即子频段Band41_A和子频段Band41_B均走同一发射/接收通道。
采用上述射频前端系统架构，主要存在以下问题：一方面由于使用了Band41宽带滤波器，其价格会比Band41窄带滤波器(Band41_A、Band41_B或者Band41_C窄带滤波器)贵，配置成本高；另一方面由于196MHz的带宽太宽，当仅使用一个Band41宽带匹配网络来实现网络匹配时，相较于窄带匹配的发射功率、发射功耗、带内波动等指标，都比较差，不利于通信信号的发射、接收，从而影响用户的通信体验。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出了一种新的技术方案，在有效地改善射频电路的发射功率、发射功耗、带内波动等指标的同时，可以有效地降低射频前端系统的配置成本。
有鉴于此，根据本发明第一方面的技术方案，提出了一种射频前端系统，包括：收发天线、选通电路、第一射频电路、第二射频电路和射频收发器；收发天线连接至选通电路，用于收发射频信号；选通电路分别连接至第一射频电路和第二射频电路，用于根据射频信号的频率所属的频段将其对应切换至第一射频电路或第二射频电路；第一射频电路和第二射频电路分别连接至射频收发器，第一射频电路和射频收发器形成接收和发射频率处于第一频段的射频信号的工作电路，以及第二射频电路和射频收发器形成接收和发射频率处于第二频段的射频信号的工作电路，其中，第一频段和第二频段对应同一通信制式且分别为同一全频段的两个子频段。
在该技术方案中，通过射频前端系统中的不同的射频电路对应发射和接收由划分同一通信制式的同一全频段得到的不同子频段，以分别实现处于不同子频段对应的频率范围内的射频信号对应的通信功能，其中第一射频电路和第二射频电路为分别与第一频段和第二频段分别对应的窄带通道，如此，通过将一全频段划分为实现不同通信功能的子频段并对应通过不同窄带通道实现相应频段射频信号的发射接收，可以有效地改善射频电路的发射功率、发射功耗、带内波动等指标。
另外，本发明上述技术方案提供的射频前端系统还具有如下附加技术特征：
在上述技术方案中，优选地，射频收发器包括第一接收端口、第二接收端口和发射端口；其中，第一接收端口用于接收来自第一射频电路的射频信号，第二接收端口用于接收来自第二射频电路的射频信号，以及发射端口用于将生成的射频信号分别对应发送至第一射频电路和第二射频电路。
在该技术方案中，为了实现对同一全频段的不同子频段对应的射频信号有效的分通道接收，可以通过在射频收发器上设置不同的接收端口进行射频信号的接收；同时考虑到不同通信功能一般不同时实现，则射频收发器上用于发射相应子频段的射频信号的发射端口可以共用一个，以达到控制成本的目的。
在上述任一技术方案中，优选地，第一射频电路包括：第一窄带匹配网络、窄带滤波器、第二窄带匹配网络和第一切换开关，以及选通电路通过依次串联连接的第一窄带匹配网络、窄带滤波器和第二窄带匹配网络连接至第一切换开关的定端，第一切换开关的多个动端中的两个动端分别对应连接至第一接收端口和发射端口。
在该技术方案中，用于接收和发射第一频段的第一射频电路至少包括实现对相应频率的射频信号有效识别匹配和过滤的窄带匹配网络和窄带滤波器，以确保射频收发器接收的和发射出的射频信号的准确性和稳定性，而进一步考虑到射频收发器对应接收该第一频段的射频信号的第一接收端口和唯一的一个发射端口，则为了能够实现接收通道和发射通道的正常工作可以通过在第一射频电路中设置与射频收发器的不同收发端口有效对应连接的第一切换开关。
在上述任一技术方案中，优选地，第二射频电路包括：第三窄带匹配网络、双工器、第四窄带匹配网络和第二切换开关，以及选通电路通过依次串联连接的第三窄带匹配网络、双工器和第四窄带匹配网络连接至第二切换开关的定端，第二切换开关的多个动端中的两个动端分别对应连接至第二接收端口和发射端口。
在该技术方案中，用于接收和发射第二频段的第二射频电路至少包括实现对相应频率的射频信号有效识别匹配和有效隔离收发的窄带匹配网络和双工器，以确保射频收发器接收的和发射出的射频信号的准确性和稳定性，而进一步考虑到射频收发器对应接收该第二频段的射频信号的第二接收端口和唯一的一个发射端口，则为了能够实现接收通道和发射通道的正常工作可以通过在第二射频电路中设置与射频收发器的不同收发端口有效对应连接的第二切换开关。
在上述任一技术方案中，优选地，射频前端系统还包括：功率放大器，功率放大器的输入端连接至发射端口，功率放大器的输出端分别连接至第一切换开关的两个动端中的一个和第二切换开关的两个动端中的一个。
在该技术方案中，为了将自射频收发器的唯一一个发射端口发出的射频信号通过对应频段的射频通道发射出去，可以通过在射频收发器和不同射频电路的切换开关之间设置功率放大器的方式对不同来源的射频信号的有效切换。
在上述任一技术方案中，优选地，第一切换开关和第二切换开关分别为单刀双掷开关。
在该技术方案中，具体地不同的射频电路中的射频电路中的切换开关可以为单刀双掷开关，以有效地实现射频信号的接收通道和发射通道的有效切换。
在上述任一技术方案中，优选地，第二射频电路和射频收发器形成的工作电路还用于接收和发射频率处于第三频段的射频信号，第三频段和第二频段分别对应不同的通信制式，且第二频段对应的频率范围位于第三频段对应的频率范围内。
在该技术方案中，为了在有效地改善射频电路的发射功率、发射功耗、带内波动等指标的同时，有效地降低射频前端系统的配置成本，考虑到窄带滤波器在较小的频率偏离范围内不会明显影响到射频信号的射频性能，则可以将频段的频率范围相近的由划分同一全频段得到的不同子频段中一个子频段对应的射频信号与其他通信制式的另一频段的射频信号通过复用同一射频电路的方式进行发射和接收，具体地为确保实现不同通信制式的不同频段的射频信号的射频通道的复用。
在上述任一技术方案中，优选地，第一频段和第二频段对应TD-LTE通信制式，第三频段对应FD-LTE通信制式，以及第一频段对应的频率范围为：2555MHz～2655MHz，第二频段对应的频率范围为：2496MHz～2555MHz，第三频段对应的频率范围为：2496MHz～2570MHz。
在该技术方案中，由同一全频段划分得到的第一频段和第二频段与第三频段对应不同的通信制式，而由于第二频段对应的频率范围和第三频段对应的频率范围相近，则可以通过复用用于接收和发射第三频段的射频信号的射频电路实现对第二频段的射频信号的接收和发射，达到降低射频前端系统的配置成本的目的。
根据本发明第二方面的技术方案，提出了一种移动终端设备，包括如上技术方案中任一项所述的射频前端系统。因此，该移动终端设备具有上述技术方案中任一项所述的射频前端系统的所有有益效果，在此不再赘述。
在上述技术方案中，优选地，移动终端设备为智能手机或者掌上电脑。
本发明的上述技术方案，通过将一全频段划分为实现不同通信功能的子频段并对应通过不同窄带通道实现相应频段射频信号的发射接收，在有效地改善射频电路的发射功率、发射功耗、带内波动等指标的同时，通过复用同一射频前端系统中用于发射接收除上述子频段外的其他频段的射频信号的射频电路实现对上述子频段中的部分子频段的发射接收，还可以有效地降低射频前端系统的配置成本。
附图说明
图1示出了相关技术中的射频前端系统的架构示意图；
图2示出了本发明的实施例的射频前端系统的示意框图；
图3示出了本发明的实施例的射频前端系统的架构示意图；
图4示出了本发明的实施例的移动终端设备的示意框图。
具体实施方式
为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合图2和图3对本发明的实施例的射频前端系统进行详细说明。
如图2所示，根据本发明的实施例的射频前端系统10，包括：收发天线102、选通电路104、第一射频电路106、第二射频电路108和射频收发器110。
其中，收发天线102连接至选通电路104，用于收发射频信号；选通电路104分别连接至第一射频电路106和第二射频电路108，用于根据射频信号的频率所属的频段将其对应切换至第一射频电路106或第二射频电路108；第一射频电路106和第二射频电路108分别连接至射频收发器110，第一射频电路106和射频收发器110形成接收和发射频率处于第一频段的射频信号的工作电路，以及第二射频电路108和射频收发器110形成接收和发射频率处于第二频段的射频信号的工作电路，其中，第一频段和第二频段对应同一通信制式且分别为同一全频段的两个子频段。
在该实施例中，通过射频前端系统中的不同的射频电路对应发射和接收由划分同一通信制式的同一全频段得到的不同子频段，以分别实现处于不同子频段对应的频率范围内的射频信号对应的通信功能，其中第一射频电路106和第二射频电路108为分别与第一频段和第二频段分别对应的窄带通道，如此，通过将一全频段划分为实现不同通信功能的子频段并对应通过不同窄带通道实现相应频段射频信号的发射接收，可以有效地改善射频电路的发射功率、发射功耗、带内波动等指标。
其中，优选地，收发天线102可以为主集天线，而对应的选通电路104可以为主集天线开关ASM。
进一步地，在上述实施例中，射频收发器110包括第一接收端口、第二接收端口和发射端口。
其中，第一接收端口用于接收来自第一射频电路106的射频信号，第二接收端口用于接收来自第二射频电路108的射频信号，以及发射端口用于将生成的射频信号分别对应发送至第一射频电路106和第二射频电路108。
在该实施例中，为了实现对同一全频段的不同子频段对应的射频信号有效的分通道接收，可以通过在射频收发器110上设置不同的接收端口进行射频信号的接收；同时考虑到不同通信功能一般不同时实现，则射频收发器110上用于发射相应子频段的射频信号的发射端口可以共用一个，以达到控制成本的目的。
进一步地，如图3所示，在上述实施例中，优选地第一射频电路106包括：第一窄带匹配网络1062、窄带滤波器1064、第二窄带匹配网络1066和第一切换开关1068；第二射频电路108包括：第三窄带匹配网络1082、双工器1084、第四窄带匹配网络1086和第二切换开关1088。
进一步地，选通电路104通过依次串联连接的第一窄带匹配网络1062、窄带滤波器1064和第二窄带匹配网络1066连接至第一切换开关1068的定端，第一切换开关1068的多个动端中的两个动端分别对应连接至第一接收端口和发射端口。如此，由第一切换开关1068的一个动端与射频收发器110的第一接收端口的对应连接形成对第一频段的射频信号的接收通道，由射频收发器110的发射端口和第一切换开关1068的另一个动端的对应连接形成对第一频段的射频信号的发射通道。
进一步地，选通电路104通过依次串联连接的第三窄带匹配网络1082、双工器1084和第四窄带匹配网络1086连接至第二切换开关1088的定端，第二切换开关1088的多个动端中的两个动端分别对应连接至第二接收端口和发射端口。如此，由第二切换开关1088的一个动端与射频收发器110的第二接收端口的对应连接形成对第二频段的射频信号的接收通道，由射频收发器110的发射端口和第二切换开关1088的另一个动端的对应连接形成对第二频段的射频信号的发射通道。
在该实施例中，用于接收和发射第一频段的第一射频电路106至少包括实现对相应频率的射频信号有效识别匹配和过滤的窄带匹配网络和窄带滤波器1064，以确保射频收发器110接收的和发射出的射频信号的准确性和稳定性，而进一步考虑到射频收发器110对应接收该第一频段的射频信号的第一接收端口和唯一的一个发射端口，则为了能够实现接收通道和发射通道的正常工作可以通过在第一射频电路106中设置与射频收发器110的不同收发端口有效对应连接的第一切换开关1068；以及用于接收和发射第二频段的第二射频电路108至少包括实现对相应频率的射频信号有效识别匹配和有效隔离收发的窄带匹配网络和双工器1084，以确保射频收发器110接收的和发射出的射频信号的准确性和稳定性，而进一步考虑到射频收发器110对应接收该第二频段的射频信号的第二接收端口和唯一的一个发射端口，则为了能够实现接收通道和发射通道的正常工作可以通过在第二射频电路108中设置与射频收发器110的不同收发端口有效对应连接的第二切换开关1088。
进一步地，在上述实施例中，如图3所示，射频前端系统10还包括：功率放大器112，功率放大器112的输入端连接至发射端口，功率放大器112的输出端分别连接至第一切换开关1068的两个动端中的一个和第二切换开关1088的两个动端中的一个。
在该实施例中，为了将自射频收发器110的唯一一个发射端口发出的射频信号通过对应频段的射频通道发射出去，可以通过在射频收发器110和不同射频电路的切换开关之间设置功率放大器112的方式对不同来源的射频信号的有效切换。
进一步地，在上述实施例中，第一切换开关1068和第二切换开关1088分别为单刀双掷开关。
在该实施例中，具体地不同的射频电路中的射频电路中的切换开关可以为单刀双掷开关，以有效地实现射频信号的接收通道和发射通道的有效切换。
另外，在本发明的其他实施例中，结合实际的应用需求，第一切换开关1068和第二切换开关1088可以采用单刀多掷开关中的其他类型的开关。
进一步地，在上述实施例中，第二射频电路108和射频收发器110形成的工作电路还用于接收和发射频率处于第三频段的射频信号，第三频段和第二频段分别对应不同的通信制式，且第二频段对应的频率范围位于第三频段对应的频率范围内。
在该实施例中，为了在有效地改善射频电路的发射功率、发射功耗、带内波动等指标的同时，有效地降低射频前端系统的配置成本，考虑到窄带滤波器1064在较小的频率偏离范围内不会明显影响到射频信号的射频性能，则可以将频段的频率范围相近的由划分同一全频段得到的不同子频段中一个子频段对应的射频信号与其他通信制式的另一频段的射频信号通过复用同一射频电路的方式进行发射和接收，具体地为确保实现不同通信制式的不同频段的射频信号的射频通道的复用。
进一步地，在上述实施例中，第一频段和第二频段对应TD-LTE(Time DivisionLong Term Evolution，分时长期演进)通信制式，以及第一频段对应的频率范围为：2555MHz～2655MHz，第二频段对应的频率范围为：2496MHz～2555MHz，具体地，第一频段和第二频段可以为全频段Band41的两个子频段，其中第一频段为用于国内通信的频段，而第二频段为用于海外通信的频段；而第三频段对应FD-LTE(Frequency Division Duplex，Long Term Evolution，分频长期演进)通信制式，其对应的频率范围为：2496MHz～2570MHz，即第二频段的频率取值范围位于第三频段对应的频率范围内；进一步优选地频率范围可以取为：2500MHz～2570MHz，具体地，第三频段可以为Band7频段，考虑到滤波器在偏离4MHz时，其射频性能没有明显恶化，因此Band7滤波器实际上是可以在2496MHz～2570MHz上正常工作。
可以理解的是，上述实施例，由同一全频段划分得到的第一频段和第二频段与第三频段对应不同的通信制式，而由于第二频段对应的频率范围和第三频段对应的频率范围相近，则可以通过复用用于接收和发射第三频段的射频信号的射频电路实现对第二频段的射频信号的接收和发射，达到降低射频前端系统的配置成本的目的。
进一步地，结合Band41的两个子频段(第一频段和第二频段)分别为Band41_B频段(2555MHz～2655MHz)和Band41_A频段(2496MHz～2570MHz)的具体实施例中，通过复用Band7频段的双工器1084射频电路完成对Band41_A频段的发射和接收，而对于窄频段Band41_B频段，使用一个包含Band41_B窄带滤波器1064和Band41_B窄带匹配网络的发射和接收通道来实现，如此，不仅可以降低成本还可以有效地改善发射功率、发射功耗、带内波动等指标。
图4示出了本发明的实施例的移动终端设备的示意框图。
如图4所示，根据本发明的实施例的移动终端设备20，包括如上实施例所述的射频前端系统10。因此，该移动终端设备20具有上述实施例所述的射频前端系统10的所有有益效果，在有效地改善射频电路的发射功率、发射功耗、带内波动等指标的同时，可以有效地降低射频前端系统的配置成本。
进一步地，在上述实施例中，移动终端设备为智能手机或者掌上电脑等。
以上结合附图详细说明了本发明的实施例的技术方案，具体通过将一全频段划分为实现不同通信功能的子频段并对应通过不同窄带通道实现相应频段射频信号的发射接收，在有效地改善射频电路的发射功率、发射功耗、带内波动等指标的同时，通过复用同一射频前端系统中用于发射接收除上述子频段外的其他频段的射频信号的射频电路实现对上述子频段中的部分子频段的发射接收，还可以有效地降低射频前端系统的配置成本。
在本发明的实施例中，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，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公开实施例中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种射频前端系统，其特征在于，包括：收发天线、选通电路、第一射频电路、第二射频电路和射频收发器；
所述收发天线连接至所述选通电路，用于收发射频信号；
所述选通电路分别连接至所述第一射频电路和所述第二射频电路，用于根据所述射频信号的频率所属的频段将其对应切换至所述第一射频电路或所述第二射频电路；
所述第一射频电路和所述第二射频电路分别连接至所述射频收发器，所述第一射频电路和所述射频收发器形成接收和发射频率处于第一频段的射频信号的工作电路，以及所述第二射频电路和所述射频收发器形成接收和发射频率处于第二频段的射频信号的工作电路，
其中，所述第一频段和所述第二频段对应同一通信制式且分别为同一全频段的两个子频段。
2.根据权利要求1所述的射频前端系统，其特征在于，所述射频收发器包括第一接收端口、第二接收端口和发射端口；
其中，所述第一接收端口用于接收来自所述第一射频电路的射频信号，所述第二接收端口用于接收来自所述第二射频电路的射频信号，以及所述发射端口用于将生成的射频信号分别对应发送至所述第一射频电路和所述第二射频电路。
3.根据权利要求2所述的射频前端系统，其特征在于，所述第一射频电路包括：第一窄带匹配网络、窄带滤波器、第二窄带匹配网络和第一切换开关，以及
所述选通电路通过依次串联连接的所述第一窄带匹配网络、所述窄带滤波器和所述第二窄带匹配网络连接至所述第一切换开关的定端，所述第一切换开关的多个动端中的两个动端分别对应连接至所述第一接收端口和所述发射端口。
4.根据权利要求3所述的射频前端系统，其特征在于，所述第二射频电路包括：第三窄带匹配网络、双工器、第四窄带匹配网络和第二切换开关，以及
所述选通电路通过依次串联连接的所述第三窄带匹配网络、所述双工器和所述第四窄带匹配网络连接至所述第二切换开关的定端，所述第二切换开关的多个动端中的两个动端分别对应连接至所述第二接收端口和所述发射端口。
5.根据权利要求4所述的射频前端系统，其特征在于，还包括：功率放大器，所述功率放大器的输入端连接至所述发射端口，所述功率放大器的输出端分别连接至所述第一切换开关的两个动端中的一个和所述第二切换开关的两个动端中的一个。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的射频前端系统，其特征在于，所述第一切换开关和所述第二切换开关分别为单刀双掷开关。
7.根据权利要求1至5所述的射频前端系统，其特征在于，
所述第二射频电路和所述射频收发器形成的工作电路还用于接收和发射频率处于第三频段的射频信号，所述第三频段和所述第二频段分别对应不同的通信制式，且所述第二频段对应的频率范围位于所述第三频段对应的频率范围内。
8.根据权利要求7所述的射频前端系统，其特征在于，
所述第一频段和所述第二频段对应TD-LTE通信制式，所述第三频段对应FD-LTE通信制式，以及
所述第一频段对应的频率范围为：2555MHz～2655MHz，
所述第二频段对应的频率范围为：2496MHz～2555MHz，
所述第三频段对应的频率范围为：2496MHz～2570MHz。
9.一种移动终端设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的射频前端系统。
10.根据权利要求9所述的移动终端设备，所述移动终端设备为智能手机或者掌上电脑。
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