CN108377151A - 一种多模多频无线射频前端模块、芯片及通信终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多模多频无线射频前端模块、芯片及通信终端。该射频前端模块包括输入匹配单元、放大单元、第一输出匹配模块、第一开关模块、第二匹配模块和控制单元。本射频前端模块可以根据不同模式下的不同频段选择与其匹配的射频发射路径，通过控制单元控制相应的开关处于断开和导通状态，从而实现不同模式下的不同频段的射频信号的输出。并且，通过由第一输出匹配模块、第一开关模块及第二输出匹配模块组成的输出匹配单元，有效解决了现有射频前端模块因单刀M掷开关串接在信号通路中会带来额外的功率损耗，使得射频前端模块的工作电流明显的增大且输出的射频信号的线性度和输出功率较差的问题，从而提高了本射频前端模块的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种多模多频无线射频前端模块，同时也涉及包括该多模多频无线射频前端模块的集成电路芯片及相应的通信终端，属于射频集成电路技术领域。
背景技术
随着科技的进步，移动通信技术经历了2G、3G，直到现在4G的广泛的应用，以及未来5G的积极部署。由于各种移动通信技术所使用的模式和频段各有不同，因此，对制作移动通信设备的厂商来说，需要设计出可使用多种频段及模式的通信装置。
射频前端模块是目前移动终端里无法被收发器集成的一个重要射频原件。在射频前端模块中，通过功率放大器将调制后的射频信号放大到一定的功率值。再将放大后的射频信号通过天线发送出去。
如图1所示，现有的多模多频射频前端模块包括输入匹配电路110、放大单元120、输出匹配电路171、切换单元152以及控制单元100。实际应用时，放大单元120经常设计成指定频段上的一个宽带放大器，比如该宽带放大器覆盖2300MHz至2700MHz范围内的频段，该频率范围内包含了TDD_LTE模式下的多个频段，多个频段分别为TDD_LTE的B40频段(2300MHz～2400MHz)、B41频段(2496MHz～2690MHz)与B38频段(2570MHz～2620MHz),同时还包含了FDD_LTE模式下的B7频段(2496MHz～2570MHz)。输入匹配电路110和输出匹配电路171设计成与放大单元120对应的频率范围。
现有的多模多频射频前端模块无法满足不同模式下的不同频段的射频信号的不同要求，例如，当工作在FDD_LTE模式下时，由于上述的多模多频前端模块的单刀M掷开关串接在信号通路中会带来额外的功率损耗，使得该多模多频前端模块的工作电流明显的增大，对应的发热明显，并且单刀M掷开关的公共端口与其输出端口之间也会存在寄生电容，影响信号匹配，因此，该多模多频前端模块输出的射频信号的线性度和输出功率都有明显的恶化。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种多模多频无线射频前端模块(以下简称射频前端模块)。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括该射频前端模块的芯片及相应的通信终端。
为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种多模多频无线射频前端模块，包括输入匹配单元、放大单元、输出匹配单元和控制单元；其中，所述输出匹配单元包括第一输出匹配模块、第一开关模块和第二匹配模块；射频信号输入端通过所述输入匹配单元与放大单元的输入端连接，所述放大单元的输出端与所述第一输出匹配模块的输入端连接，所述第一输出匹配模块的输出端分别与所述第一开关模块的输入端、所述第二匹配模块的输入端及射频发射路径对应连接，所述第一开关模块的输出端和所述第二匹配模块的输出端分别接地，所述控制单元与所述放大单元连接；
所述控制单元与所述第一开关模块连接，用于控制所述第一开关模块的开关状态，使射频信号输入到一个或多个射频发射路径中。
其中较优地，所述输入匹配单元用于信号源和所述放大单元之间的阻抗匹配；所述输出匹配单元用于所述放大单元和一个或多个所述射频发射路径之间的阻抗匹配，并把所述射频信号分成1路或多路射频信号后，通过控制所述第一开关模块将所述射频信号输入到对应的一个或多个所述射频发射路径中。
其中较优地，所述第一开关模块包括m个开关，m大于等于1，且为正整数；每个所述开关的一端分别与对应的射频发射路径及所述第一输出匹配模块中对应的输出端连接，每个所述开关的另一端分别接地。
其中较优地，任意一个或多个所述射频发射路径接收所述射频信号时，所述控制单元控制与接收所述射频信号的所述射频发射路径相连接的开关处于断开状态，并控制与不接收所述射频信号的所述射频发射路径相连接的开关处于导通状态。
其中较优地，所述第一输出匹配模块包括第一电容和s个第一电感，所述第二匹配模块包括t个第二电容，其中s和t为正整数；所述第一电容的一端与所述放大单元的输出端连接，所述第一电容的另一端分别与每个所述第一电感的一端连接，每个所述第一电感的另一端分别与对应的开关的一端、所述第二电容的一端及所述射频发射路径的输入端连接，每个所述第二电容的另一端分别接地。
其中较优地，所述第一输出匹配模块包括第二电感和p个第三电容,所述第二匹配模块包括q个第三电感，其中p和q为正整数；所述第二电感的一端与所述放大单元的输出端连接，所述第二电感的另一端分别与每个所述第三电容的一端连接，每个所述第三电容的另一端分别与对应的开关的一端、所述第三电感的一端及所述射频发射路径的输入端连接，每个所述第三电感的另一端分别接地。
其中较优地，所述射频前端模块还包括第三输出匹配模块和第二开关模块，所述第三输出匹配模块设置在所述第一输出匹配模块的输入端与所述放大单元的输出端之间，所述第三输出匹配模块的输出端与所述第二开关模块的输入端连接，所述第二开关模块的输出端与所述射频发射路径的输入端对应连接；
所述控制单元与所述第二开关模块连接，用于控制所述第二开关模块的开关状态，使所述射频信号输入到任意一个所述射频发射路径中。
其中较优地，所述第二开关模块采用单刀M掷开关，所述单刀M掷开关的公共端分别与所述第三输出匹配模块的输出端、所述第一输出匹配模块的输入端连接，所述单刀M掷开关的多个输出端与对应的所述射频发射路径的输入端连接。
其中较优地，与所述单刀M掷开关的多个输出端对应连接的所述射频发射路径接收所述射频信号时，所述控制单元控制所述单刀M掷开关的公共端与所述单刀M掷开关的任意一个输出端连接，并控制所述第一开关模块的开关全部处于导通状态；
与所述第一开关模块的输入端对应连接的所述射频发射路径接收所述射频信号时，所述控制单元控制所述单刀M掷开关及与接收所述射频信号的所述射频发射路径相连接的开关处于断开状态，并控制与不接收所述射频信号的所述射频发射路径相连接的开关处于导通状态。
其中较优地，所述第一输出匹配模块包括h个第四电容，所述第二输出匹配模块包括i个第四电感，其中h和i为正整数；每个所述第四电容的一端与所述第三输出匹配模块的输出端和所述单刀M掷开关的公共端连接，每个所述第四电容的另一端分别与所述第一开关模块中对应的开关的一端、所述第二输出匹配模块中对应的所述第四电感的一端和所述射频发射路径中对应的射频发射路径连接，所述第一开关模块中的每个开关的一端和每个所述第四电感的另一端分别接地。
其中较优地，所述第一输出匹配模块包括j个第五电感，所述第二输出匹配模块包括k个第五电容，其中j和k为正整数；每个所述第五电感的一端与所述第三输出匹配模块的输出端和所述单刀M掷开关的公共端连接，每个所述第五电感的另一端分别与所述第一开关模块中对应的开关的一端、所述第二输出匹配模块中对应的所述第五电容的一端和所述射频发射路径中对应的射频发射路径连接，所述第一开关模块中的每个开关的另一端和每个所述第五电容的另一端分别接地。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种集成电路芯片，包括上述的射频前端模块。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种通信终端，包括上述的射频前端模块。
本发明所提供的射频前端模块可以根据不同模式下的不同频段选择与其匹配的射频发射路径，通过控制单元控制相应的开关处于断开和导通状态，从而实现不同模式下的不同频段的射频信号的输出。并且，通过由第一输出匹配模块、第一开关模块及第二输出匹配模块组成的输出匹配单元，有效解决了现有射频前端模块因单刀M掷开关串接在信号通路中会带来额外的功率损耗，使得射频前端模块的工作电流明显的增大且输出的射频信号的线性度和输出功率较差的问题，从而提高了本射频前端模块的工作效率，并提升了其性能。
附图说明
图1为现有的射频前端模块的结构示意图；
图2为本发明实施例1所提供的射频前端模块的结构示意图；
图3为本发明实施例1所提供的射频前端模块的一种具体结构示意图；
图4为图3示出的实施例1所提供的射频前端模块的等效原理示意图；
图5为本发明实施例1所提供的射频前端模块的另一种具体结构示意图；
图6为图5示出的实施例1所提供的射频前端模块的等效原理示意图；
图7为本发明实施例2所提供的射频前端模块的结构示意图；
图8为本发明实施例2所提供的射频前端模块的一种具体结构示意图；
图9为本发明实施例2所提供的射频前端模块的另一种具体结构示意图；
图10为现有的射频前端模块和本发明所提供的射频前端模块的射频信号在输出匹配模块上的能量损耗对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。
首先需要说明的是，在本发明的各个实施例中，所涉及的通信终端可以是移动环境中使用，支持GSM、EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE等多种通信制式的计算机设备，包括移动电话、笔记本电脑、平板电脑、车载电脑、物联网终端等。
实施例1
如图2所示，本实施例所提供的射频前端模块可以包括输入匹配单元1、放大单元2、输出匹配单元3和控制单元4；其中，输出匹配单元3包括第一输出匹配模块31、第一开关模块32和第二匹配模块33；射频信号输入端R通过输入匹配单元1与放大单元2的输入端连接，放大单元2的输出端与第一输出匹配模块31的输入端连接，第一输出匹配模块31的输出端分别与第一开关模块32的输入端、第二匹配模块33的输入端及射频发射路径(A1～An)对应连接，第一开关模块32的输出端和第二匹配模块33的输出端分别接地。控制单元4与放大单元2连接，用于控制放大单元2的静态工作电流，并为放大单元2提供电源电压或偏置电压；控制单元4与第一开关模块32连接，用于控制第一开关模块32的开关状态，使经放大的射频信号输入到一个或多个射频发射路径中。
其中，输入匹配单元1为输入匹配模块，用于信号源(模块前级电路)和放大单元2之间的阻抗匹配(阻抗变换)；放大单元2为指定频段上的一个宽带放大器，用于对射频信号进行功率放大；输出匹配单元3用于放大单元2和一个或多个射频发射路径(A1～An)之间的阻抗匹配，同时把经放大单元2放大的射频信号分成1路或多路射频信号后，通过控制单元4控制第一开关模块32将射频信号输入到对应的一个或多个射频发射路径(A1～An)中。
另外，第一输出匹配模块31不仅可以完成放大单元2和一个或多个射频发射路径(A1～An)之间的阻抗初匹配，而且还可以将经放大单元2放大的射频信号分成一路或多路输入到第一开关模块32；根据终端需求，通过控制单元4控制第一开关模块32的开关状态，不仅可以实现将射频信号输入到特定的射频发射路径后，并传送到下一级电路；而且，通过第一开关模块32和第二匹配模块33还可以完成放大单元2和一个或多个射频发射路径(A1～An)之间的阻抗终匹配。其中，输入匹配模块1和第一输出匹配模块31可以设计成与放大单元2对应的频率范围。
如图2所示，第一开关模块32包括m(m大于等于1，且为正整数)个开关(S1～Sm)。其中，第一开关模块32中开关的数量与第一输出匹配模块31的输出端及射频发射路径的数量相同；在第一开关模块32中，每个开关的一端分别与对应的射频发射路径及第一输出匹配模块31中对应的输出端连接，每个开关的另一端分别接地。根据不同需求，第一开关模块32可以通过控制单元4的控制，选择与任意一个或多个开关对应连接的射频发射路径是否接收射频信号。具体地，当任意一个或多个射频发射路径需要接收射频信号时，可以通过控制单元4控制与需要接收射频信号的射频发射路径相连接的开关处于断开状态，并控制与不需要接收射频信号的射频发射路径相连接的开关处于导通状态；此时，第一开关模块32中处于断开状态的开关产生的关断寄生电容可以分别用于与第二匹配模块33完成放大单元2和一个或多个射频发射路径(A1～An)之间的阻抗终匹配，从而不会影响射频信号带宽和增加额外的射频信号流失的射频发射路径。为了进一步优化射频信号质量，可以在设计第一开关模块32时增加开关的面积，以减小开关产生的寄生电阻。
在本实施例中，输出匹配单元3可以采用两种结构。下面结合图3～图6，对输出匹配单元3的具体结构进行详细说明。
如图3所示，在本实施所提供的输出匹配单元3的一种结构中，第一开关模块32的结构和原理同上，在此不再赘述。第一输出匹配模块31包括第一电容310和s个第一电感(第一电感311、第一电感312、第一电感313……第一电感s,s为正整数)；其中，第一电容310的一端与放大单元2的输出端连接，第一电容310的另一端分别与每个第一电感的一端连接，每个第一电感的另一端作为第一输出匹配模块31的每个输出端。第二匹配模块33包括t个第二电容(第二电容330、第二电容331、第二电容332……第二电容t,t为正整数)；其中，第一输出匹配模块31中的第一电感、第一开关模块32中的开关及第二匹配模块33中的第二电容的数量相同。并且，每个第一电感的另一端分别与第一开关模块32中对应的开关的一端、第二匹配模块33中对应的第二电容的一端及对应的射频发射路径的输入端连接，第二匹配模块33中的每个第二电容的另一端分别接地。
如图3和图4所示，以与第一开关模块32中的开关S1相连接的射频发射路径需要接收射频信号为例，通过控制单元4控制开关S1处于断开状态，并通过控制单元4控制第一开关模块32中除开关S1以外的其它开关全部处于导通状态。此时，如图4所示，第一电容310可以等效成电容C1；第一电感312、第一电感313……第一电感s分别通过开关S2、S3……Sm接地，因此第一电感312、第一电感313……第一电感s可以等效成电感L1；第一电感311等效成电感L2；第二电容330等效成电容C2，第二电容331、第二电容332……第二电容t则两端接地，可以忽略。因此，由电容C1、电感L1、电感L2和电容C2组成了CLLC阻抗匹配结构。通过电容C1和电感L2完成放大单元2和射频发射路径A1之间的阻抗初匹配后，再通过开关S1产生的关断寄生电容和电容C2完成放大单元2和射频发射路径A1之间的阻抗终匹配，从而实现避免开关带来额外的功率损耗对输入到射频发射路径A1的射频信号的质量的影响。由于电感L1通过对应的开关接地，为了减小与电感L1连接的多个开关产生的寄生电阻对本射频前端模块的品质因数Q值的影响，同样可以在设计时增加与电感L1连接的多个开关的面积，以减小开关产生的寄生电阻，实现进一步优化射频信号质量。
另外在实际应用中，为了提高本射频前端模块的品质因数Q值，进一步提高射频信号质量，可以将不需要接收射频信号的射频发射路径分别接地。并且，第二电容330、第二电容331、第二电容332……第二电容t可以设置在与第一开关模块32中对应的开关所在区域上；也可以采用表面贴装的方式(Surface Mounted Devices，简称SMD)集成在本射频前端模块的预设位置上；还可以在设置在本射频前端模块外的应用设备上。其中，第二电容330、第二电容331、第二电容332……第二电容t可以根据不同频段需求，选择不同的电容值，以实现对频段进行优化设计。
如图5所示，在本实施所提供的输出匹配单元3的另一种结构中，第一开关模块32的结构和原理同上，在此不再赘述。第一输出匹配模块31包括第二电感314和p个第三电容(第三电容315、第三电容316、第三电容317……第三电容p,p为正整数)；其中，第二电感314的一端与放大单元2的输出端连接，第二电感314的另一端分别与每个第三电容的一端连接，每个第三电容的另一端作为第一输出匹配模块31的每个输出端。第二匹配模块33包括q个第三电感(第三电感333、第三电感334、第三电感335……第三电感q,q为正整数)；其中，第一输出匹配模块31中的第三电容、第一开关模块32中的开关及第二匹配模块33中的第三电感的数量相同。并且，每个第三电容的另一端分别与第一开关模块32中对应的开关的一端、第二匹配模块33中对应的第三电感的一端及对应的射频发射路径的输入端连接，第二匹配模块33中的每个第三电感的另一端分别接地。
如图5和图6所示，同样以与第一开关模块32中的开关S1相连接的射频发射路径需要接收射频信号为例，通过控制单元4控制开关S1处于断开状态，并通过控制单元4控制第一开关模块32中除开关S1以外的其它开关全部处于导通状态。此时，如图6所示，第二电感314可以等效成电容L3；第三电容315、第三电容316、第三电容317……第三电容p分别通过开关S2、S3……Sm接地，因此第三电容316、第三电容317……第三电容p可以等效成电容C4；第三电容315等效成电容C3；第三电感333等效成电感L4；第三电感334、第三电感335……第三电感q则两端接地，可以忽略。因此，由电容L3、电容C4、电容C3和电感L4组成了LCCL阻抗匹配结构。通过电感L3和电容C3完成放大单元2和射频发射路径A1之间的阻抗初匹配后，再通过开关S1产生的关断寄生电容和电感L4完成放大单元2和射频发射路径A1之间的阻抗终匹配，从而实现避免开关带来额外的功率损耗对输入到射频发射路径A1的射频信号的质量的影响。由于电容C4通过对应的开关接地，为了减小与电容C4连接的多个开关产生的寄生电阻对本射频前端模块的品质因数Q值的影响，同样可以在设计时增加与电容C4连接的多个开关的面积，以减小开关产生的寄生电阻，实现进一步优化射频信号质量。
另外在实际应用中，为了提高本射频前端模块的品质因数Q值，进一步提高射频信号质量，可以将不需要接收射频信号的射频发射路径分别接地。并且，第三电感333、第三电感334、第三电感335……第三电感q可以采用表面贴装的方式(Surface Mounted Devices，简称SMD)集成在本射频前端模块的预设位置上；还可以在设置在本射频前端模块外的应用设备上。其中，第三电感333、第三电感334、第三电感335……第三电感q可以根据不同频段需求，选择不同的电感值，以实现对频段进行优化设计。
因此，在该实施例中，第一开关模块32采用将多个独立开关的一端与第一输出匹配模块31中对应的输出端连接，多个独立开关的另一端分别接地；使本射频前端模块工作在对电流要求比较高的模式和频段的情况下，有效解决了现有射频前端模块因单刀M掷开关串接在信号通路中会带来额外的功率损耗，使得前端模块的工作电流明显的增大且输出的射频信号的线性度和输出功率较差的问题。
实施例2
如图7所示，本实施所提供的射频前端模块的结构与实施例1所提供的射频前端模块的不同之处在于，本实施所提供的射频前端模块在实施例1所提供的射频前端模块的结构的基础上额外添加了第三输出匹配模块5和第二开关模块6；其中，第三输出匹配模块5设置在输出匹配单元3中的第一输出匹配模块31的输入端与放大单元2的输出端之间，第三输出匹配模块5的输出端还与第二开关模块6的输入端连接，第二开关模块6的输出端与射频发射路径(A1′～An′)对应连接。将控制单元4与第二开关模块6连接，用于控制第二开关模块6的开关状态，使经放大的射频信号输入到任意一个射频发射路径中。本实施所提供的射频前端模块的结构中与实施例1所提供的射频前端模块中相同的部分不在赘述。
其中，第三输出匹配模块5为输出匹配电路，用于放大单元2和任意一个射频发射路径(A1′～An′)之间的阻抗匹配，同时把经放大单元2放大的射频信号通过第二开关模块6输入到任意一个射频发射路径(A1′～An′)中。如图7所示，第二开关模块6可以采用单刀M掷开关600，该单刀M掷开关600的公共端分别与第三输出匹配模块5的输出端、第一输出匹配模块31的输入端连接，单刀M掷开关600的多个输出端与对应的射频发射路径的输入端连接。根据不同需求，可以通过控制单元4控制单刀M掷开关600的公共端与单刀M掷开关600的任意一个输出端连接，从而实现将经放大单元2放大的射频信号输入到与单刀M掷开关600的任意一个输出端相连接的射频发射路径中。
当本实施例所提供的射频前端模块工作在对电流要求比较低的模式和频段的情况下时，可以通过控制单元4控制单刀M掷开关600的公共端与单刀M掷开关600的任意一个输出端连接，并通过控制单元4控制第一开关模块32中的所有开关均处于导通状态。此时，射频信号可以通过单刀M掷开关输入到与单刀M掷开关600的任意一个输出端相连接的射频发射路径中，并传送到下一级电路。
当本实施例所提供的射频前端模块工作在对电流要求比较高的模式和频段的情况下时，可以通过控制单元4控制第二开关模块32中的任意一个开关处于断开状态，并通过控制单元4分别控制第二开关模块32中其他开关处于导通状态，以及通过控制单元4控制第一开关模块6中的单刀M掷开关600处于断开状态(单刀M掷开关600的公共端不与其所有输出端连接)。此时，第一开关模块32中处于断开状态的开关产生的关断寄生电容可以分别用于与第二匹配模块33完成放大单元2和一个或多个射频发射路径(A1～An)之间的阻抗终匹配，从而不会影响射频信号带宽和增加额外的射频信号流失的射频发射路径。为了进一步优化射频信号质量，可以在设计第一开关模块32时增加开关的面积，以减小开关产生的寄生电阻。
在本实施例中，输出匹配单元3也可以采用两种结构，下面结合图8和图9，对输出匹配单元3的具体结构进行详细说明。
如图8所示，在本实施所提供的输出匹配单元3的一种结构中，第一开关模块32的结构和原理同实施例1中所述，在此不再赘述。第一输出匹配模块31包括h个第四电容(第四电容318、第四电容319……第四电容h,h为正整数)，第二输出匹配模块33包括i个第四电感(第四电感336、第四电感337……第四电感i，i为正整数)。第四电容和第四电感的数量分别与第一开关模块32的开关数量和射频发射路径的数量相同。其中，每个第四电容的一端与第三输出匹配模块5的输出端和第二开关模块6的输入端连接，每个第四电容的另一端分别与第一开关模块32中对应的开关的一端、第二输出匹配模块33中对应的第四电感的一端和射频发射路径(A1～An)中对应的射频发射路径连接，第一开关模块32中的每个开关的另一端和第二输出匹配模块33中的每个第四电感的另一端分别接地。
在本实施例中，以本射频前端模块工作在对电流要求比较高的模式和频段的情况下，且需要使任意一个射频发射路径(A1～An)接收射频信号为例，通过控制单元4控制与任意一个射频发射路径相连接的第一开关模块32中对应的开关处于断开状态，并通过控制单元4控制第一开关模块32其它的开关处于导通状态，以及控制单元4控第二开关模块6中的开关处于断开状态，从而使得射频信号可以输入到任意一个射频发射路径中。其中，第二输出匹配模块33中的第四电感可以根据不同频段需求，选择不同的电感值，以实现对频段进行优化设计。
如图9所示，在本实施所提供的输出匹配单元3的另一种结构中，第一开关模块32的结构和原理同实施例1中所述，在此不再赘述。第一输出匹配模块31包括j个第五电感(第五电感318′、第五电感319′……第五电感j,j为正整数)，第二输出匹配模块33包括k个第五电容(第五电容338、第五电容339……第五电容k，k为正整数)。第五电容和第五电感的数量分别与第一开关模块32的开关数量和射频发射路径的数量相同。其中，每个第五电感的一端与第三输出匹配模块5的输出端和第二开关模块6的输入端连接，每个第五电感的另一端分别与第一开关模块32中对应的开关的一端、第二输出匹配模块33中对应的第五电容的一端和射频发射路径(A1～An)中对应的射频发射路径连接，第一开关模块32中的每个开关的另一端和第二输出匹配模块33中的每个第五电容的另一端分别接地。
在本实施例中，同样以本射频前端模块工作在对电流要求比较高的模式和频段的情况下，且需要使任意一个射频发射路径(A1～An)接收射频信号为例，通过控制单元4控制与任意一个射频发射路径相连接的第一开关模块32中对应的开关处于断开状态，并通过控制单元4控制第一开关模块32其它的开关处于导通状态，以及控制单元4控第二开关模块6中的开关处于断开状态，从而使得射频信号可以输入到任意一个射频发射路径中。其中，第二输出匹配模块33中的第五电容可以根据不同频段需求，选择不同的电容值，以实现对频段进行优化设计。
因此，本实施例所提供的射频前端模块既可以满足工作在对电流要求比较低的模式和频段的情况下，实现将射频信号输入到任意一个射频发射路径中；还可以满足工作在对电流要求比较高的模式和频段的情况下，有效解决了现有射频前端模块因单刀M掷开关串接在信号通路中会带来额外的功率损耗，使得射频前端模块的工作电流明显的增大且输出的射频信号的线性度和输出功率较差的问题。
如图10所示，将本发明所提供的射频前端模块工作对电流要求比较高的模式和频段的情况下，不难发现，现有的采用单刀M掷开关的射频前端模块的射频信号在输出匹配模块上的能量损耗(图10中的能量消耗线302，且能量消耗值取绝对值)明显比本发明采用多个独立的开关的射频前端模块(图10中的能量消耗线301，且能量消耗只取绝对值)要高很多，因此，本射频前端模块相比于现有的频前端模块具有很大的优势。
本发明所提供的射频前端模块可以根据不同模式下的不同频段选择与其匹配的射频发射路径，通过控制单元控制相应的开关处于断开和导通状态，从而实现不同模式下的不同频段的射频信号的输出。并且，通过由第一输出匹配模块、第一开关模块及第二输出匹配模块组成的输出匹配单元，有效解决了现有射频前端模块因单刀M掷开关串接在信号通路中会带来额外的功率损耗，使得射频前端模块的工作电流明显的增大且输出的射频信号的线性度和输出功率较差的问题，从而提高了本射频前端模块的工作效率，及提升了其性能。
本发明所提供的射频前端模块可以被用在集成电路芯片中。对于该集成电路芯片中的射频前端模块的具体结构，在此就不再一一详述了。
另外，上述的射频前端模块还可以被用在通信终端中，作为射频电路的重要组成部分。这里所说的通信终端指可以在移动环境中使用、支持GSM，EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE等多种通信制式的计算机设备，包括但不限于移动电话、笔记本电脑、平板电脑、车载电脑等。此外，该射频前端模块也适用于其他通信技术应用的场合，例如兼容多种通信制式的通信基站等，在此就不一一详述了。
以上对本发明所提供的多模多频无线射频前端模块、芯片及通信终端进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。
Claims (13)
1.一种多模多频无线射频前端模块，其特征在于包括输入匹配单元、放大单元、输出匹配单元和控制单元；其中，所述输出匹配单元包括第一输出匹配模块、第一开关模块和第二匹配模块；射频信号输入端通过所述输入匹配单元与放大单元的输入端连接，所述放大单元的输出端与所述第一输出匹配模块的输入端连接，所述第一输出匹配模块的输出端分别与所述第一开关模块的输入端、所述第二匹配模块的输入端及射频发射路径对应连接，所述第一开关模块的输出端和所述第二匹配模块的输出端分别接地，所述控制单元与所述放大单元连接；
所述控制单元与所述第一开关模块连接，用于控制所述第一开关模块的开关状态，使射频信号输入到一个或多个射频发射路径中。
2.如权利要求1所述的多模多频无线射频前端模块，其特征在于：
所述输入匹配单元用于信号源和所述放大单元之间的阻抗匹配；所述输出匹配单元用于所述放大单元和一个或多个所述射频发射路径之间的阻抗匹配，并把所述射频信号分成1路或多路射频信号后，通过控制所述第一开关模块将所述射频信号输入到对应的一个或多个所述射频发射路径中。
3.如权利要求1所述的多模多频无线射频前端模块，其特征在于：
所述第一开关模块包括m个开关，m大于等于1，且为正整数；每个所述开关的一端分别与对应的射频发射路径及所述第一输出匹配模块中对应的输出端连接，每个所述开关的另一端分别接地。
4.如权利要求3所述的多模多频无线射频前端模块，其特征在于：
任意一个或多个所述射频发射路径接收所述射频信号时，所述控制单元控制与接收所述射频信号的所述射频发射路径相连接的开关处于断开状态，并控制与不接收所述射频信号的所述射频发射路径相连接的开关处于导通状态。
5.如权利要求4所述的多模多频无线射频前端模块，其特征在于：
所述第一输出匹配模块包括第一电容和s个第一电感，所述第二匹配模块包括t个第二电容，其中s和t为正整数；所述第一电容的一端与所述放大单元的输出端连接，所述第一电容的另一端分别与每个所述第一电感的一端连接，每个所述第一电感的另一端分别与对应的开关的一端、所述第二电容的一端及所述射频发射路径的输入端连接，每个所述第二电容的另一端分别接地。
6.如权利要求4所述的多模多频无线射频前端模块，其特征在于：
所述第一输出匹配模块包括第二电感和p个第三电容,所述第二匹配模块包括q个第三电感，其中p和q为正整数；所述第二电感的一端与所述放大单元的输出端连接，所述第二电感的另一端分别与每个所述第三电容的一端连接，每个所述第三电容的另一端分别与对应的开关的一端、所述第三电感的一端及所述射频发射路径的输入端连接，每个所述第三电感的另一端分别接地。
7.如权利要求1所述的多模多频无线射频前端模块，其特征在于还包括第三输出匹配模块和第二开关模块，所述第三输出匹配模块设置在所述第一输出匹配模块的输入端与所述放大单元的输出端之间，所述第三输出匹配模块的输出端与所述第二开关模块的输入端连接，所述第二开关模块的输出端与所述射频发射路径对应连接；
所述控制单元与所述第二开关模块连接，用于控制所述第二开关模块的开关状态，使所述射频信号输入到任意一个所述射频发射路径中。
8.如权利要求7所述的多模多频无线射频前端模块，其特征在于：
所述第二开关模块采用单刀M掷开关，所述单刀M掷开关的公共端分别与所述第三输出匹配模块的输出端、所述第一输出匹配模块的输入端连接，所述单刀M掷开关的多个输出端与对应的所述射频发射路径的输入端连接。
9.如权利要求8所述的多模多频无线射频前端模块，其特征在于：
与所述单刀M掷开关的多个输出端对应连接的所述射频发射路径接收所述射频信号时，所述控制单元控制所述单刀M掷开关的公共端与所述单刀M掷开关的任意一个输出端连接，并控制所述第一开关模块的开关全部处于导通状态；
与所述第一开关模块的输入端对应连接的所述射频发射路径接收所述射频信号时，所述控制单元控制所述单刀M掷开关及与接收所述射频信号的所述射频发射路径相连接的开关处于断开状态，并控制与不接收所述射频信号的所述射频发射路径相连接的开关处于导通状态。
10.如权利要求9所述的多模多频无线射频前端模块，其特征在于：
所述第一输出匹配模块包括h个第四电容，所述第二输出匹配模块包括i个第四电感，其中h和i为正整数；每个所述第四电容的一端与所述第三输出匹配模块的输出端和所述单刀M掷开关的公共端连接，每个所述第四电容的另一端分别与所述第一开关模块中对应的开关的一端、所述第二输出匹配模块中对应的所述第四电感的一端和所述射频发射路径中对应的射频发射路径连接，所述第一开关模块中的每个开关的一端和每个所述第四电感的另一端分别接地。
11.如权利要求9所述的多模多频无线射频前端模块，其特征在于：
所述第一输出匹配模块包括j个第五电感，所述第二输出匹配模块包括k个第五电容，其中j和k为正整数；每个所述第五电感的一端与所述第三输出匹配模块的输出端和所述单刀M掷开关的公共端连接，每个所述第五电感的另一端分别与所述第一开关模块中对应的开关的一端、所述第二输出匹配模块中对应的所述第五电容的一端和所述射频发射路径中对应的射频发射路径连接，所述第一开关模块中的每个开关的另一端和每个所述第五电容的另一端分别接地。
12.一种集成电路芯片，其特征在于所述集成电路芯片中包括权利要求1～11中任意一项所述的射频前端模块。
13.一种通信终端，其特征在于所述通信终端中包括权利要求1～11中任意一项所述的射频前端模块。
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