CN107395250A - 一种射频电路和减少射频电路谐波干扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频电路和减少射频电路谐波干扰的方法，所述电路包括：射频收发模块、匹配模块、分路开关以及滤波模块；所述匹配模块一端连接所述射频收发模块，另一端经所述分路开关连接所述滤波模块。所述方法包括以下步骤：S10：检测信号的频率；S20：根据信号的频率检测结果，选择信号通路。本发明中的射频电路能识别信号并将信号分不同路径流通，另外还可以滤除更多射频电路中产生的谐波干扰，无论从传导还是耦合方面考虑都能够大大降低谐波功率，解决电磁兼容杂散问题。

Description

一种射频电路和减少射频电路谐波干扰的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种射频电路和减少射频电路谐波干扰的方法。

背景技术

射频(Radio Frequency,RF)，就是指射频电流，是一种具有远距离传输能力的高频交流变化电磁波，其频率范围在300KHz～300GHz之间；射频电路就是用来产生射频的高频电路，射频电路主要应用领域包括卫星通信、个人移动通信(GSM、4G等)、无线局域网、航空通信、光纤通信、电视和电台广播等，足见其运用的广泛。射频电路基本由无源元件(电容、电感、电阻)、有源器件和无源网络组成，表现到具体电路上包括发射机电路、接收机电路以及通信天线。

近年来，无线通信的快速发展，使得射频技术也被广泛利用和关注，人们对射频电路的性能要求也越来越高。其实，当射频电路一切都按预先设定的方案设计完成之后，其性能不一定就会完全达标，其中可能会导致射频性能不达标的一个重要因素就是电磁干扰，而电磁干扰并不一定是因为射频范畴内电路布局、布线不合理造成，而是有方方面面原因。大多数情况导致干扰出现一般都是电磁兼容(EMC)问题；而射频EMC问题又是较为难解的问题，这是由于各种电磁问题会相互耦合，因此很难从中找出具体的原因，目前的解决手段都是采用屏蔽接地和滤波。但是滤波结构、方式以及位置的不同，对解决射频EMC问题又是至关重要的，因此需经过大量实验得出较优方案。

如公开号为CN105743461A的专利文献公开了“一种滤波电路、射频抗干扰电路和射频信号发生电路”，其中，滤波电路包括至少一个滤波模块，所述滤波模块为可选滤波模块；所述可选滤波模块包括基本滤波元件和至少一个可选连接滤波元件，所述可选连接滤波元件为电容、电感、传输线、微带或谐振腔；射频抗干扰电路包括上述的滤波电路和放大器，信号经所述滤波电路滤波后送入所述放大器进行放大。此设计可通过改变控制信号引入新的谐振来改变滤波电路的截止频率，从而减少信号中的干扰成分，但未考虑到放大器本身也会产生谐波，造成信号干扰。

又如公开号为CN205726450U的专利文献公开了一种“手机射频模块”，包括主集天线、定向耦合器、主集射频开关、第一功放、第一滤波器、双工器、第二功放、分集天线、分集射频开关、第二滤波器、收发芯片和接口电路。所以器件集成固定在同一块电路板上，可减少手机射频调试负担，增加手机射频的稳定性；另外第一功放用于将收发芯片发送的2G信号进行功率放大后输出到主集射频开关，第二功放用于将收发芯片发送的3G或4G信号进行功率放大后输出到双工器后再输出到主集射频开关，将2G信号、3G信号和4G信号分情况处理，更有针对性的处理信号，但同样存在未考虑到放大器本身也会产生谐波的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种无论从传导还是耦合方面考虑都能够大大降低谐波功率，滤除谐波干扰，解决电磁兼容杂散问题的射频电路和减少射频电路谐波干扰的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种射频电路，所述电路包括：射频收发模块、匹配模块、分路开关以及滤波模块；

所述匹配模块一端连接所述射频收发模块，另一端经所述分路开关连接所述滤波模块。

进一步地，还包括合路开关，所述合路开关分别与所述滤波模块和所述分路开关连接。

进一步地，还包括功率放大器，所述射频收发模块、所述功率放大器、所述匹配模块以及所述分路开关依次连接。

进一步地，所述分路开关第一选通端、所述滤波模块以及所述合路开关第一选通端依次连接；

所述分路开关第二选通端与所述合路开关第二选通端连接。

进一步地，所述匹配模块包括π型匹配电路。

进一步地，还包括测试座和天线，所述合路开关输出端、所述测试座以及所述天线依次连接。

进一步地，所述滤波模块设有低通滤波器。

进一步地，还包括控制模块，所述控制模块分别与所述分路开关和所述合路开关连接，用于控制所述分路开关和所述合路开关中选通端口的通断。

一种减少射频电路谐波干扰的方法，应用于上面任一所述的一种射频电路，所述方法包括以下步骤：

S10：检测信号的频率；

S20：根据信号的频率检测结果，选择信号通路。

进一步地，所述步骤S20中包括：

若检测信号为低频段信号，则选择第一信号通路，所述第一信号通路为所述分路开关第一选通端、所述滤波模块以及所述合路开关第一选通端依次连接形成；

若检测信号不是低频段信号，则选择第二信号通路，所述第二信号通路为所述分路开关第二选通端与所述合路开关第二选通端连接形成。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：(1)通过控制所述分路开关不同选通或断开情况，可以自定义将不同的信号流向不同通路，再根据信号特性更有针对性的处理信号；(2)通过控制所述合路开关不同选通或断开情况，可以让信号流向同一元件时能够更有序、稳定，而不至于在合路时产生干扰，导致信号传递效果差；(3)通过匹配模块的设置，能够在产生的射频信号不够达标时，利用匹配模块的调试，减少驻波，使信号在传输中能力损耗最小；(4)另外，本发明中所述滤波模块设置在所述功率放大器输出端之后，能够将所述功率放大器端产生的谐波一并滤除，使整体的谐波干扰大大减少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术的技术方案，附图如下：

图1为本发明实施例1提供的一种射频电路结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的一种射频电路结构示意图；

图3为本发明实施例3提供的一种射频电路结构示意图；

图4为本发明实施例4提供的一种减少射频电路谐波干扰的方法流程图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

射频技术研发人员都知道，射频EMC问题是射频研发过程中较为难解的问题，目前的解决方案较多选用的是：在功率放大器输入端加滤波器来滤除谐波，或者通过屏蔽接地措施消除谐波。从而解决EMC杂散超标问题。其实功率放大器本身也是谐波产生的主要源头之一，因此上面的电路设计并不能更好更多的消除谐波；另外低频段信号较其他频段信号也更容易受谐波干扰，例如手机射频中，2G信号比3G和4G更容易产生谐波干扰。

针对上述技术存在的缺点，本发明将低频段信号和其他频段信号分两路流通，并针对低频段信号更容易受谐波干扰的问题，在低频段信号通路中设置滤波器以消除谐波干扰；另外本发明将低频段信号和其他频段信号分两路流通的分路节点设置在功率放大器输出端之后，能将功率放大器本身产生的谐波一并滤除。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种射频电路，所述电路包括：

射频收发模块100、匹配模块200、分路开关300以及滤波模块400；

所述匹配模块200一端连接所述射频收发模块100，另一端经所述分路开关300连接所述滤波模块400。

射频收发模块100用于发射和接收射频信号；

匹配模块200用于射频信号的阻抗调节，减少射频信号传输的能量损耗，当射频收发模块100产生的射频信号不达标时，也就是频率不是特别高时，就可以利用匹配模块200减少回波对信号质量和可用功率的影响，保证传输最大的信号能量；

分路开关300用于选择射频信号流通的信号通路；

滤波模块400用于滤除通路中的谐波干扰，消除杂散。所谓杂散，即一个信号的附近有些滤波不完全的残余信号，一般这些信号是落在接收频段范围内的弱信号，它是非连续的，可以消除的。

本实施例中还包括天线，天线作为射频电路与外界信息传递的媒介是必不可少的。另外，本实施例中分路开关300、滤波模块400以及天线依次连接组成一条信号通路，分路开关300与天线连接则组成另一条信号通路，两条通路分别流通不同的射频信号，至于分别流通什么样的射频信号则可以由用户自定义，自定义完成后由分路开关300执行选择。

本实施例提供的射频电路中射频收发模块100、匹配模块200、分路开关300、滤波模块400以及天线集成固定在同一电路板上，本实施例的射频电路可应用于手机终端，可将2G的低频段信号与其他如3G或4G信号分不同通路流通，再经过滤波模块400的滤波处理，从而降低手机谐波干扰，解决手机射频的EMC杂散问题。

实施例2

如图2所示，本实施例与之前实施例的区别在于，本实施例提供一种避免信号间相互干扰的射频电路。

所述电路还包括合路开关500，所述合路开关500分别与所述滤波模块400和所述分路开关300连接。合路开关500将之前的分路变为合路，再通过控制合路开关500不同选通或断开情况，让信号在流向同一元件时能够更有序、稳定；也就是保证同一时间下只有一路信号流过，而不至于在合路时产生信号间的干扰，导致信号传递效果差的问题；

本电路中将分路变成合路时采用具有选通功能的合路开关500是为了兼容目前大部分手机；因为目前手机都是单通的，即2G的低频和其他频段不支持同时工作，而2G、3G和4G信号间的切换是平台通过3GPP协议自动拉高和拉低电平，所以不可能随时都只有同一种射频信号流通，而需要开关根据需要选择某一种射频信号流通。

综上可知，本实施例中分路开关300、滤波模块400以及合路开关500依次连接组成一条信号通路，分路开关300与合路开关500连接则组成另一条信号通路，电路中线路先是分为两路，然后经过滤波处理后又将线路合为一路，同时满足了更好的过滤谐波信号和单通需求，保障了网络通信质量。

另外还包括功率放大器600，用于将射频收发模块100产生的射频信号进行放大；射频收发模块100、功率放大器600、匹配模块200以及分路开关300依次连接形成射频发射的通路。

本实施例中考虑到功率放大器600作为谐波产生的主要源头之一，将滤波模块400设置与功率放大器600射频信号功率放大完成之后，以便将射频信号传导过程中的产生的谐波干扰和功率放大器600产生的谐波一并滤除，从而大大降低整个射频电路中的谐波功率，消除杂散。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例2的区别在于，本实施例提供一种更详细的射频电路。

所述分路开关第一选通端310、所述滤波模块400以及所述合路开关第一选通端510依次连接；所述分路开关第二选通端320与所述合路开关第二选通端520连接。使得射频信号的流通方向更加分明，信号之间又不会互相干扰。

所述匹配模块200包括π型匹配电路。所述π型匹配电路中的元件由感性元件和容性元件组成，所述π型匹配电路包括一个干路元件210和两个支路元件，干路元件两端分别连接功率放大器600和分路开关300，另外，两个支路元件一端分别接地，另一端分别连接于干路元件两端。

其中，干路元件210设为电感或电容，另外两个支路元件任意一个设为电感或电容。以更优质的保证信号在射频电路中的高传输效率、高功率容量及低传输衰减。

需要说明的是，在长线传输中，干路元件可用一段传输线代替，以简化匹配模块200的调试，减少工作强度。另外，传输线的选择一般定义几何长度大于或等于信号波长的传输线为作为长线传输，更具体的参数选择就需要用传输线理论来分析。

本实施例的射频电路还包括测试座和天线，所述合路开关输出端530、所述测试座以及所述天线依次连接。测试座可帮助维修和检测，以及帮助射频研发人员更方便的调试射频电路，使射频电路提供更好的通信服务。

所述滤波模块400设有低通滤波器。除了通过分路开关300选择信号的流向外，滤波模块400处还设有一道关卡，就是低通滤波器，它设置成只允许2G的低频段信号通过，其他频段信号若被选通到此也不能通过。双重保障信号的合理流通，阻止信号间的互相干扰。

优选地，还包括控制模块，所述控制模块分别与所述分路开关和所述合路开关连接，用于控制所述分路开关和所述合路开关中选通端口的通断。控制模块可以更加智能的、零失误的控制信号的走向，保障通信质量。

综上所述，本实施例的工作原理如下：射频收发模块100可发射不同频段的射频信号，例如发射的是2G的低频段信号，由于信号的产生不一定每次都是达标的，所以2G的低频段信号发射后为了功率达标首先会经过功率放大器600进行放大得到达标的2G的低频段信号；

然后2G的低频段信号到达匹配模块200，匹配模块200匹配网络的带宽，保障2G的低频段信号低损耗的通过；当到达分路开关300时，分路开关300的两个选通端均是关闭状态，而控制模块早已在信号产生时识别到信号为2G的低频段信号，故控制分路开关第一选通端310开启，使2G的低频段信号流向滤波模块400；滤波模块400中的低通滤波器把关信号的频率高低，只通过低频段信号，而2G的低频段信号正好是可以被通过的低频段信号，在此处2G的低频段信号被滤除谐波信号后继续流通至合路开关500；合路开关的第一选通端510被控制模块控制开启，2G的低频段信号流向测试座然后流向天线，最终由天线发射到基站以获取通信。

其他频段的信号流通方式大致一致，只是到达分路开关300时，分路开关第一选通端310关闭，分路开关第二选通端320开启，然后经过合路开关的第二选通端520流向测试座然后流向天线。通过本实施例工作原理更清晰的了解到本实施例的射频电路中将2G的低频段和其他频段分不同的路径流通。

实施例4

上述射频电路的射频信号路径选择是由需不需进行谐波滤除决定的，而需不需要进行谐波滤除常规是由信号的频率决定。

如图4所示，本实施例提供一种减少射频电路谐波干扰的方法，应用于上面实施例中所述的一种射频电路，所述方法包括以下步骤：

S10：检测信号的频率；

S20：根据信号的频率检测结果，选择信号通路。

本实施例中设置由控制模块检测信号的频率，频率高低频段的区分规则由用户自定义入控制模块中，不同高低频段信号的路径选择也由用户自定义入控制模块中。具体地，射频收发模块100发射出信号的同时触发控制模块检测信号的频率并根据频率检测结果，开启相对应的信号通路，并由通路中的其他模块分情况处理流通过来的射频信号。

更具体的，所述步骤S20中包括：

若检测信号为低频段信号，则选择第一信号通路，所述第一信号通路为所述分路开关第一选通端、所述滤波模块以及所述合路开关第一选通端依次连接形成的通路；

若检测信号不是低频段信号，则选择第二信号通路，所述第二信号通路为所述分路开关第二选通端与所述合路开关第二选通端连接形成。

本实施例所述低频段信号为常规射频信号中被称为低频段信号的射频信号，经实验表明，手机射频信号中2G的低频段较之其他频段信号有较多的谐波干扰，所以需要滤波模块滤除谐波干扰后，发射至基站，保障高质量通信。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种射频电路，其特征在于，所述电路包括：射频收发模块、匹配模块、分路开关以及滤波模块；

所述匹配模块一端连接所述射频收发模块，另一端经所述分路开关连接所述滤波模块。

2.根据权利要求1所述的一种射频电路，其特征在于，还包括合路开关，所述合路开关分别与所述滤波模块和所述分路开关连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种射频电路，其特征在于，还包括功率放大器，所述射频收发模块、所述功率放大器、所述匹配模块以及所述分路开关依次连接。

4.根据权利要求2所述的一种射频电路，其特征在于，

所述分路开关第一选通端、所述滤波模块以及所述合路开关第一选通端依次连接；

所述分路开关第二选通端与所述合路开关第二选通端连接。

5.根据权利要求1所述的一种射频电路，其特征在于，所述匹配模块包括π型匹配电路。

6.根据权利要求2所述的一种射频电路，其特征在于，还包括测试座和天线，所述合路开关输出端、所述测试座以及所述天线依次连接。

7.根据权利要求1所述的一种射频电路，其特征在于，所述滤波模块设有低通滤波器。

8.根据权利要求2所述的一种射频电路，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块分别与所述分路开关和所述合路开关连接，用于控制所述分路开关和所述合路开关中选通端口的通断。

9.一种减少射频电路谐波干扰的方法，应用于上述权利要求1-8任意一项所述一种射频电路，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S10：检测信号的频率；

S20：根据信号的频率检测结果，选择信号通路。

10.根据权利要求9所述的一种减少射频电路谐波干扰的方法，其特征在于，所述步骤S20中包括：

若检测信号为低频段信号，则选择第一信号通路，所述第一信号通路为所述分路开关第一选通端、所述滤波模块以及所述合路开关第一选通端依次连接形成；

若检测信号不是低频段信号，则选择第二信号通路，所述第二信号通路为所述分路开关第二选通端与所述合路开关第二选通端连接形成。