CN108696344A - 一种组合式多工器及其信号发送、接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种组合式多工器及其信号发送、接收方法，所述组合式多工器位于无线通信设备中，所述无线通信设备上设置有用于收发射频信号的天线，所述组合式多工器包括：第1多工器、第2多工器、位于所述第1多工器的公共输入端和所述天线之间的第1阻抗匹配支路、以及位于所述第2多工器的公共输入端和所述天线之间的第2阻抗匹配支路；其中，所述第1多工器和第2多工器所适用的频段互不相同，第1阻抗匹配支路用于实现所述天线与第1多工器的阻抗匹配，第2阻抗匹配支路用于实现所述天线与第2多工器的阻抗匹配。

Description

一种组合式多工器及其信号发送、接收方法

技术领域

本发明涉及载波聚合领域，尤其涉及一种组合式多工器及其信号发送、接收方法。

背景技术

目前移动通信的频谱资源普遍都比较紧张，分配到各运营商的频谱资源有可能就比较分散，如分配给某个运营商的频谱资源包括：具有B13、B5、B29、B2、B4、B30等频段的LTE频谱资源，为了有效的利用这些珍贵频谱资源，可以采用载波聚合(Carrier Aggregation，CA)的方式，这样就要求无线通信设备支持这些频段收发信机同时工作。对于需同时支持高、中、低频段载波聚合要求射频方案，现有技术中推荐使用天线分离的方式。图1为无线通信设备使用天线分离方式支持多频段信号收发的结构示意图，如图1所示，设置有第一双频段滤波器(Diplexer)，第一高频收发信机、第一中频收发信机、第一低频收发信机、第一基带处理单元、以及两个天线，其中，两个天线分别为用于收发高频段信号的天线1和用于收发中低频段信号的天线2，第一Diplexer具有一个公共输入端、用于传输中频信号的第一输出端和用于传输低频信号的第二输出端；天线1经第一高频收发信机连接到第一基带处理单元，天线2连接至第一Diplexer的公共输入端，第一Diplexer的第一输出端经第一中频收发信机连接至第一基带处理单元，第一Diplexer的第二输出端经第一低频收发信机连接至第一基带处理单元，第一基带处理单元用于进行基带信号处理；可以看出，高频段信号使用单独的天线进行收发，中低频段信号公用一个天线进行收发，对于中低频段信号，采用双工器进行分离；采用上述天线分离的方式，可以减小无线通信设备天线部分的实现难度，降低高频链路损耗等，因而得到了较为广泛的应用。

然而，对于运营商的载波聚合频段组合，在无线通信设备需要接收和/或至少两个频段的信号时，如果其中两个频段的频段间隔较小，则上述利用天线分离方式支持多频段信号收发的方案将难以实现。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种组合式多工器及其信号发送、接收方法，能够在不使用天线分离的情况下支持多个频段的信号的接收和/或发送。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种组合式多工器，所述组合式多工器位于无线通信设备中，所述无线通信设备上设置有用于收发射频信号的天线，所述组合式多工器包括：第1多工器、第2多工器、位于所述第1多工器的公共输入端和所述天线之间的第1阻抗匹配支路、以及位于所述第2多工器的公共输入端和所述天线之间的第2阻抗匹配支路；其中，

所述第1多工器和第2多工器所适用的频段互不相同，第1阻抗匹配支路用于实现所述天线与第1多工器的阻抗匹配，第2阻抗匹配支路用于实现所述天线与第2多工器的阻抗匹配。

本发明实施例还提供了一种信号发送方法，基于上述记载的组合式多工器，所述方法包括：

将第1射频信号依次经由第1多工器和第1阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第1阻抗匹配支路的射频信号；并且，

将第2射频信号依次经由第2多工器和第2阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第2阻抗匹配支路的射频信号；

其中，所述第1射频信号所处在的频段与所述第2射频信号所处在的频段不同。

本发明实施例还提供了一种信号接收方法，基于上述记载的组合式多工器，所述方法包括：

将天线接收的射频信号依次经由第1阻抗匹配支路和第1多工器处理，得到第6射频信号；并且，

将所述天线接收的射频信号依次经由第2阻抗匹配支路和第2多工器处理，得到第7射频信号；

其中，所述第6射频信号所处在的频段与所述第7射频信号所处在的频段不同。

本发明实施例提供的一种组合式多工器及其信号发送、接收方法中，组合式多工器位于无线通信设备中，所述无线通信设备上设置有用于收发射频信号的天线，所述组合式多工器包括：第1多工器、第2多工器、位于所述第1多工器的公共输入端和所述天线之间的第1阻抗匹配支路、以及位于所述第2多工器的公共输入端和所述天线之间的第2阻抗匹配支路；其中，所述第1多工器和第2多工器所适用的频段互不相同，第1阻抗匹配支路用于实现所述天线与第1多工器的阻抗匹配，第2阻抗匹配支路用于实现所述天线与第2多工器的阻抗匹配；如此，能够在不使用天线分离的情况下支持多个频段的信号的接收和/或发送。

附图说明

图1为无线通信设备使用天线分离方式支持多频段信号收发的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的组合式多工器的一个结构示意图；

图3为终端使用Triplexer进行信号分离的结构示意图；

图4为终端实现射频信号分离的另一个结构示意图；

图5为本发明第一实施例的组合式多工器的另一个结构示意图；

图6为本发明第二实施例的组合式多工器的一个结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例公开了能够经由天线并支持多个频带上的载波聚合的组合式多工器，本发明实施例能够被用于各种类型的电子设备，例如无线通信设备。

这里，无线通信设备可以与无线通信系统进行通信。无线通信系统可以是长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统、码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)系统、全球移动通信(Global System for Mobile communication，GSM)系统、无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)系统或其他某个无线系统。CDMA系统可实现宽带CDMA(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)、CDMA1X、时分同步CDMA(TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access，TD-SCDMA)、或其他某个版本的CDMA。

无线通信设备也可被称为用户装备(User Equipment，UE)、移动站、终端、接入终端等等。无线通信设备可以是蜂窝电话、智能电话、平板设备、无线调制解调器、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、手持式设备、膝上型计算机、智能本、上网本、无绳电话、无线本地环路(Wireless Local Loop，WLL)站、蓝牙设备等。无线通信设备还可以能够接收来自广播站的信号、来自一个或多个全球导航卫星系统(Global NavigationSatellite System，GNSS)中的卫星的信号等。无线通信设备可以支持用于无线通信的一种或多种无线电技术，诸如LTE、WCDMA、CDMA1X、TD-SCDMA、GSM等等。

无线通信设备可以支持载波聚合，其是多个载波上的操作。载波绝好也可被称为多载波操作。无线通信设备可以能够在覆盖低于1000兆赫兹(MHz)的频率的低频段(Lowfrequency Band，LB)、和/或覆盖从1000MHz到2300MHz的频率的中频段(Middle frequencyBand，MB)、和/或覆盖高于2300MHz的频率的高频段(High frequency Band，HB)中操作。例如，低频段可以覆盖698到960MHz，中频段可以覆盖1475到2170MHz，高频段可以覆盖2300到2690MHz和3400到3800MHz。低频段、中频段和高频段指的是三群频段(或频段群)，其中每个频段群包括数个频段(或简称为“带”)。每个频段可以覆盖至多达200MHz并且可以包括一个或多个载波。在LTE中每个载波可以覆盖至多达20MHz。LTE版本11支持35个频段，这些频段被称为LTE/UMTS频段并且在3GPP TS 36.101中列出。在LTE版本11中，无线通信设备可以配置成具有在一个或两个频段中的至多达5个载波。一般而言，载波聚合(CA)可以被分类为两种类型——带内CA和带间CA。带内CA是指同一频段内的多个载波上的操作。带间CA是指不同频段中的多个载波上的操作。

上述记载的无线通信设备可以包括用于收发射频信号的天线、用于进行基带信号处理的基带单元、用于将射频信号转变为基带信号的接收电路、以及用于将基带信号转变为射频信号的发射电路，基带单元分别连接所述发射电路和接收电路。在实际实施时，接收电路可以对接收的信号进行下变频、放大、以及滤波处理，发射电路可以对接收的信号进行放大、滤波、以及上变频处理。

基于上述记载的无线通信设备、无线通信系统和CA技术，提出以下各实施例。

第一实施例

本发明第一实施例提供了组合式多工器，能够应用于上述记载的无线通信设备中。

图2为本发明第一实施例的组合式多工器的一个结构示意图，如图2所示，在无线通信设备中设置有用于收发射频信号的天线20，该组合式多工器包括：第1多工器21、第2多工器22、位于所述第1多工器21的公共输入端和所述天线20之间的第1阻抗匹配支路23、以及位于所述第2多工器22的公共输入端和所述天线20之间的第2阻抗匹配支路24；其中，

所述第1多工器21和第2多工器22所适用的频段互不相同，第1阻抗匹配支路23用于实现所述天线20与第1多工器21的阻抗匹配，第2阻抗匹配支路24用于实现所述天线20与第2多工器22的阻抗匹配。

这里，第1多工器21可以适用M个频段，M为大于或等于1的整数，也就是说，第1多工器21用于接收和/或发送M个频段的信号；第2多工器22可以适用N个频段，N为大于或等于1的整数，也就是说，第2多工器22用于接收和/或发送N个频段的信号；这里，第1多工器和第2多工器所适用的各个频段两两之间互不相同。

可选的，每个多工器可以是双工器、三工器和四工器，由于双工器、三工器和四工器便于制造和获取，这样，可以降低所述组合式多工器的制造成本。

在实际实施时，双工器可以包括用于频段A1的发射滤波器和接收滤波器；三工器可以包括用于频段A2的发射滤波器和接收滤波器、以及用于频段A3的发射滤波器；或者，三工器可以包括用于频段A4的发射滤波器和接收滤波器、以及用于频段A5的接收滤波器；四工器可以包括用于频段A6的发射滤波器和接收滤波器、以及用于频段A7的发射滤波器和接收滤波器；这里，频段A1至频段A7均可以是上述记载的中频段、低频段或高频段中的一个频段，其中，频段A2和频段A3为不同的频段，频段A4和频段A5为不同的频段，频段A6和频段A7的不同的频段。

在多工器中，发射滤波器连接上述记载的发射电路，如此，基带单元输出的基带信号经发射电路处理后转变为对应频段的射频信号，之后，发射滤波器对来自发射电路的射频信号进行处理，并将处理后的射频信号经过对应的阻抗匹配支路处理再由天线发送出去。

在多工器中，接收滤波器连接上述记载的接收电路，如此，天线接收的射频信号经对应的阻抗匹配支路处理后被发送至接收滤波器，接收滤波器对接收的射频信号进行滤波处理，并将滤波后得到的对应频段的射频信号发送至接收电路，接收电路将射频信号转变为基带信号，并将基带信号发送至基带单元。

在实际实施时，在i等于1或2时，所述第i阻抗匹配支路包括串接在第i多工器的公共输入端和所述天线之间的第一电容、以及位于所述第i多工器的公共输入端和地之间的第一电感；

或者，所述第i阻抗匹配支路包括串接在第i多工器的公共输入端和所述天线之间的第二电感、以及位于所述第i多工器的公共输入端和地之间的第二电容。

需要说明的是，这里只是距离说明了阻抗匹配支路的两种实现方式，本发明实施例并不对此进行限定。

可选的，第1多工器21所适用的频段B1与第2多工器22所适用的频段B2的频段间隔小于预设阈值，这里，频段B1表示第1多工器所适用的所有频段中的一个频段，频段B2表示第2多工器所适用的所有频段中的一个频段，这样，当天线接收到频段较为接近的频段B1和频段B2的信号时，可以通过第1多工器和第2多工器进行分离。

在现有技术中，受手机空间限制等原因往往难以将高频天线分离出去，需要将高、中、低频段同时在一个天线实现，这样就需要在电路上通过三频段滤波器(Triplexer)将高频、中频以及低频进行分离，以方便实现LTE不同配频段间的载波聚合功能；图3为终端使用Triplexer进行信号分离的结构示意图，如图3所示，Triplexer具有一个公共输入端、用于传输高频段信号的第一输出端、用于传输中频段信号第二输出端和用于传输低频段信号的第三输出端，天线3连接至Triplexer的公共输入端，Triplexer的第一输出端经第二高频收发信机连接至第二基带处理单元，Triplexer的第二输出端经第二中频收发信机连接至第二基带处理单元，Triplexer的第三输出端经第二低频收发信机连接至第二基带处理单元，第二基带处理单元用于进行基带信号处理。

上述通过Triplexer进行信号分离的方案并不能适用于所有应用场景，例如，在高频频段为B30频段，且中频频段B2或B4等频段时，暂还没有性能可满足要求的Triplexer，这时可能就需要采用多频段多工器来实现这种载波聚合组合；图4为终端实现射频信号分离的另一个结构示意图，如图4所示，第二Diplexer具有公共输入端、第一输出端、第二输出端，第二Diplexer的第一输出端用于传输B2频段、B4频段和B30频段的信号，第二Diplexer的第二输出端用于传输低频段信号；六工器具有公共输入端，天线4连接至第二Diplexer的公共输入端，第二Diplexer的第一输出端连接至六工器的公共输入端、第二Diplexer的第二输出端经第三低频收发信机连接至第三基带处理单元；六工器还具有用于接收B30频段信号的第一输出端、用于发送B30频段信号的第二输出端、用于接收B2频段信号的第三输出端、用于发送B2频段信号的第四输出端、用于接收B4频段信号的第五输出端、用于发送B4频段信号的第六输出端；六工器的第一输出端和第二输出端均经过B30频段收发信机连接至第三基带处理单元，六工器的第三输出端和第四输出端均经过B2频段收发信机连接至第三基带处理单元，六工器的第五输出端和第六输出端均经过B4频段收发信机连接至第三基带处理单元，第二基带处理单元用于进行基带信号处理；

可以看出，在需要实现三个或三个以上的频段的载波聚合时，需要使用在上述图2中的Triplexer和图3中的六工器，图2中的Triplexer和图3中的六工器的设计难度较大，导致增加制造成本。

相应地，在本发明实施例的组合式多工器中，至少一个多工器为四工器，也就是说，上述记载的组合式多工器中的两个多工器均为四工器，或者，上述记载的组合式多工器中，一个多工器为四工器，另一个多工器为双工器、三工器或四工器。显然，利用第1多工器和第2多工器的组合，可以轻易地实现三个或三个以上的频段的载波聚合，并且由于双工器、三工器和四工器的设计和制造难度均较低，这样，可以降低整体硬件的制造成本。

进一步地，可以根据上述记载的组合式多工器的应用需求，在图2的所示的组合式多工器的基础上添加反馈支路，该反馈支路用于实现第1多工器和第2多工器的阻抗匹配，也就是说，可以消除第1多工器和第2多工器之间的相互影响。

图5为本发明第一实施例的组合式多工器的另一个结构示意图，图5和图2的区别在于添加了一个反馈支路，如图5所示，反馈支路51位于设置在第1多工器的公共输入段和第2多工器的公共输入端之间。例如通过一个阻容器件(电阻或电容类元件)或阻容电路作为反馈支路51以进一步解决第1多工器和第2多工器之间的相互影响。

应用本发明实施例的组合式多工器，能够在不使用天线分离的情况下支持多个频段的信号的接收和/或发送。

第二实施例

为了能够更加体现本发明的目的，在本发明第一实施例的基础上，进行进一步的举例说明。

本发明第二实施例中，第1多工器为四工器，第2多工器为双工器，图6为本发明第二实施例的组合式多工器的一个结构示意图，如图6所示，一方面，天线20经电容C1连接至第1多工器21的公共输入端，另一方面，天线20经电感L2连接至第2多工器22的公共输入端，在第1多工器21和地之间接有电感L1，在第2多工器和地之间接有电容C2；这里，电容C1和电感L1组成的支路为第1阻抗匹配支路，电容C2和电感L2组成的支路为第2阻抗匹配支路。

下面通过一个示例对本发明第二实施例的组合式多工器的性能进行说明。

在该示例中，第1多工器为适用于B2频段和B4频段的四工器，其型号为AVAGOTechnology公司的ACFM-7024；第2多工器为适用于B30频段的双工器，其型号为MURATA公司的SAYEY2G31BA0F0A；电容C1的电容值为1.4pF，电感L1的电感值为3.9nH，电感L2的电感值为3.3nH，电容C2的电容值为1.2pF；

下面通过一个表1比较该示例与适用于B2频段、B4频段和B30频段的六工器的插入损耗性能。

频率(MHz)	插入损耗(dB)	插入损耗(dB)
			1732	-1.764	-1.928
1880	-1.217	-1.319
			1960	-1.738	-1.804
2132	-1.664	-1.811
			2310	-1.809	-2.406
2355	-2.301	-2.680

表1

通过表1可以看出，本发明第二实施例的组合式多工器和于B2频段、B4频段和B30频段的六工器的插入损耗性能很接近，说明本发明第二实施例的组合式多工器可以满足实际应用需求。

第三实施例

本发明第三实施例提供了一种信号发送方法，该方法基于本发明第一实施例的组合式多工器。

该信号发送方法包括：

将第1射频信号依次经由第1多工器和第1阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第1阻抗匹配支路的射频信号；并且，

将第2射频信号依次经由第2多工器和第2阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第2阻抗匹配支路的射频信号；

其中，所述第1射频信号所处在的频段与所述第2射频信号所处在的频段不同。

进一步地，所述组合式多工器中，第i个多工器为适用于两个不同频段的四工器，i等于1或2；令j等于1或2，且j不等于i；

所述信号发送方法还包括：

将第3射频信号依次经由第i多工器和第i阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第i阻抗匹配支路的射频信号；并且，

将第4射频信号依次经由第i多工器和第i阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第i阻抗匹配支路的射频信号；并且，

将第5射频信号依次经由第j多工器和第j阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第j阻抗匹配支路的射频信号；

其中，所述第3射频信号、第4射频信号和第5射频信号所处在的频段互不相同。

实际实施时，基带单元产生的基带信号经发射电路处理后可以生成第k射频信号，k等于1、2、3、4或5。

第四实施例

本发明第四实施例提供了一种信号接收方法，该方法基于本发明第一实施例的组合式多工器。

该信号接收方法包括：

将天线接收的射频信号依次经由第1阻抗匹配支路和第1多工器处理，得到第6射频信号；并且，

将所述天线接收的射频信号依次经由第2阻抗匹配支路和第2多工器处理，得到第7射频信号；

其中，所述第6射频信号所处在的频段与所述第7射频信号所处在的频段不同。

进一步地，所述组合式多工器中，第i个多工器为适用于两个频段的四工器，i等于1或2；令j等于1或2，且j不等于i；

所述信号接收方法还包括：

将天线接收的射频信号经由第i阻抗匹配支路处理后发送至第i多工器，利用第i多工器对来自第i阻抗匹配支路的信号进行分离，得到第8射频信号和第9射频信号；并且，

将所述天线接收的射频信号依次经由第j阻抗匹配支路和第j多工器处理，得到第10射频信号；

其中，所述第8射频信号、第9射频信号和第10射频信号所处在的频段互不相同。

在实际实施时，第m射频信号在经接收电路处理后生成基带信号，基带信号被发送至基带单元中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种组合式多工器，其特征在于，所述组合式多工器位于无线通信设备中，所述无线通信设备上设置有用于收发射频信号的天线，所述组合式多工器包括：第1多工器、第2多工器、位于所述第1多工器的公共输入端和所述天线之间的第1阻抗匹配支路、以及位于所述第2多工器的公共输入端和所述天线之间的第2阻抗匹配支路；其中，

所述第1多工器和第2多工器所适用的频段互不相同，第1阻抗匹配支路用于实现所述天线与第1多工器的阻抗匹配，第2阻抗匹配支路用于实现所述天线与第2多工器的阻抗匹配。

2.根据权利要求1所述的组合式多工器，其特征在于，所述组合式多工器还包括：设置在第1多工器和第2多工器之间的反馈支路，所述反馈支路用于实现所述第1多工器和第2多工器的阻抗匹配。

3.根据权利要求1所述的组合式多工器，其特征在于，在i等于1或2时，所述第i阻抗匹配支路包括串联在第i多工器的公共输入端和所述天线之间的第一电容、以及位于所述第i多工器的公共输入端和地之间的第一电感。

4.根据权利要求1所述的组合式多工器，其特征在于，在i等于1或2时，所述第i阻抗匹配支路包括串联在第i多工器的公共输入端和所述天线之间的第二电感、以及位于所述第i多工器的公共输入端和地之间的第二电容。

5.根据权利要求1所述的组合式多工器，其特征在于，每个多工器为双工器、三工器或四工器。

6.根据权利要求1或5所述的组合式多工器，其特征在于，第i个多工器为四工器，i等于1或2。

7.一种信号发送方法，其特征在于，基于权利要求1所述的组合式多工器，所述方法包括：

将第1射频信号依次经由第1多工器和第1阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第1阻抗匹配支路的射频信号；并且，

将第2射频信号依次经由第2多工器和第2阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第2阻抗匹配支路的射频信号；

其中，所述第1射频信号所处在的频段与所述第2射频信号所处在的频段不同。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述组合式多工器中，第i个多工器为适用于两个不同频段的四工器，i等于1或2；令j等于1或2，且j不等于i；

所述方法还包括：

将第3射频信号依次经由第i多工器和第i阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第i阻抗匹配支路的射频信号；并且，

将第4射频信号依次经由第i多工器和第i阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第i阻抗匹配支路的射频信号；并且，

将第5射频信号依次经由第j多工器和第j阻抗匹配支路发送至所述天线，并利用所述天线向外发送来自第j阻抗匹配支路的射频信号；

其中，所述第3射频信号、第4射频信号和第5射频信号所处在的频段互不相同。

9.一种信号接收方法，其特征在于，基于权利要求1所述的组合式多工器，所述方法包括：

将天线接收的射频信号依次经由第1阻抗匹配支路和第1多工器处理，得到第6射频信号；并且，

将所述天线接收的射频信号依次经由第2阻抗匹配支路和第2多工器处理，得到第7射频信号；

其中，所述第6射频信号所处在的频段与所述第7射频信号所处在的频段不同。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述组合式多工器中，第i个多工器为适用于两个频段的四工器，i等于1或2；令j等于1或2，且j不等于i；

所述方法还包括：

将天线接收的射频信号经由第i阻抗匹配支路处理后发送至第i多工器，利用第i多工器对来自第i阻抗匹配支路的信号进行分离，得到第8射频信号和第9射频信号；并且，

将所述天线接收的射频信号依次经由第j阻抗匹配支路和第j多工器处理，得到第10射频信号；

其中，所述第8射频信号、第9射频信号和第10射频信号所处在的频段互不相同。