CN111628802B - 一种射频电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种射频电路及电子设备，所述射频电路包括：射频收发器、第一天线和第二天线；射频收发器通过第一前端电路与第一天线连接，形成第一通路，射频收发器通过第二前端电路与第二天线连接，形成第二通路；第一通路用于实现第一FDD频段信号和第二FDD频段信号的载波聚合，第一通路和第二通路用于实现第一FDD频段信号和第一TDD频段信号的载波聚合、和/或用于实现第一FDD频段信号、第二FDD频段信号和第一TDD频段信号的载波聚合。本发明实施例中，在不增加天线个数的情况下实现FDD+TDD频段的载波聚合，并且电路在载波聚合和非载波聚合状态下的功耗相同，降低了整体功耗。

Description

一种射频电路及电子设备

技术领域

本发明实施例涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种射频电路及电子设备。

背景技术

为了满足数据业务的爆炸式增长及使用新型业务时的用户感知需求，移动运营商正在积极部署具有载波聚合(Carrier Aggregation，CA)的4G+，以提高下行传输速率，提升客户使用体验。目前，运营商将协同推动4G和5G发展，在4G长期演进(Long TermEvolution，LTE)关键性能全面成熟基础上，切实提升4G用户体验，尽可能的把有限的频谱资源聚合使用。

在采用时分双工(Time Division Duplexing，TDD)时，要求B39+B41的载波聚合，所以通常采用分频器来进行载波聚合；而在采用频分双工(Frequency DivisionDuplexing，FDD)时，则要求B1+B3的载波聚合。而运营商为推动终端向更高速率的方向发展，目前正在大力推动FDD+TDD载波聚合的方案，着力提升4G深度覆盖场景用户体验。

相关技术中也提出了通过多天线结合射频电路的方法来实现载波聚合的要求，即当手机状态在CA状态和非CA状态下PA的发射功率保持一致，不额外增加PA的输出功率。但是这种方案带来的问题是增加了天线的数量。由于目前全金属背盖手机的数量越来越多，在全金属背盖外观设计前提下，天线的设计难度更高，对天线数量也有严格的要求，不可能像塑料手机背壳那样堆叠很多天线。

因此，如何能够在保证天线最少的前提下实现载波聚合，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种射频电路及电子设备，用于解决现有技术在实现载波聚合时需要额外增设天线的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种射频电路，包括：射频收发器、射频前端电路、第一天线和第二天线；其中，所述射频前端电路包括第一前端电路和第二前端电路，所述射频收发器通过所述第一前端电路与所述第一天线连接，形成第一通路；所述射频收发器通过所述第二前端电路与所述第二天线连接，形成第二通路；所述第一通路用于实现第一FDD频段信号和第二FDD频段信号的载波聚合，所述第一通路和所述第二通路用于实现所述第一FDD频段信号和第一TDD频段信号的载波聚合、和/或用于实现所述第一FDD频段信号、所述第二FDD频段信号和所述第一TDD频段信号的载波聚合。

可选的，所述射频收发器包括第一FDD频段信号的发送端和接收端，以及第二FDD频段信号的发送端和接收端；所述第一前端电路包括第一功率放大器、第二功率放大器和多工器，所述第一功率放大器的输入端与所述第一FDD频段信号的发送端连接，所述第二功率放大器的输入端与所述第二FDD频段信号的发送端连接，所述多工器的第一输入端和第二输入端分别与所述第一功率放大器的输出端和所述第二功率放大器的输出端连接，所述多工器的第一输出端和第二输出端分别与所述第一FDD频段信号的接收端、所述第二FDD频段信号的接收端连接，所述多工器的共用端与所述第一天线连接。

可选的，所述多工器为四工器、六工器、八工器中的任意一者。

可选的，所述射频前端电路还包括第三前端电路，所述射频收发器通过所述第三前端电路与所述第一天线连接，形成第三通路；所述第三通路用于实现所述第一TDD频段信号和第二TDD频段信号的载波聚合。

可选的，所述射频收发器包括第一TDD频段信号的发射端、第二TDD频段信号的发射端以及共用接收端，所述共用接收端用于接收第一TDD频段信号和第二TDD频段信号；所述射频前端电路还包括切换开关；所述第三前端电路包括第三功率放大器、第四功率放大器、第一滤波器、第二滤波器和滤波器模组，所述第三功率放大器的输入端与所述第一TDD频段信号的发射端连接，所述第三功率放大器的输出端与所述第一滤波器的输入端连接，所述第四功率放大器的输入端与所述第二TDD频段信号的发射端连接，所述第四功率放大器的输出端与所述第二滤波器的输入端连接，所述第一滤波器的输出端和所述第二滤波器的输出端分别与所述切换开关连接，所述切换开关与所述第一天线连接，所述滤波器模组的输入端与所述切换开关连接，所述滤波器模组的输出端与所述共用接收端连接。

可选的，所述射频收发器包括第一TDD频段信号的接收端，所述第二前端电路包括分频器和第三滤波器，所述分频器的输入端与所述第二天线连接，所述分频器的第一分频端与所述第三滤波器的输入端连接，所述第三滤波器的输出端与所述第一TDD频段信号的接收端连接。

可选的，所述射频电路还包括：

GPS模块和第四滤波器，所述分频器的第二分频端与所述第四滤波器的输入端连接，所述第四滤波器的输出端与所述GPS模块连接。

可选的，所述第一FDD频段为B3频段，所述第二FDD频段为B1频段，所述第一TDD频段为B41频段。

可选的，所述第二TDD频段为B39频段。

第二方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：如上所述的射频电路。

在本发明实施例中，采用常规、低成本的射频架构，在不增加天线个数的情况下实现FDD+TDD频段的载波聚合，并且电路在载波聚合和非载波聚合状态下的功耗相同，降低了整体功耗。

附图说明

通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种射频电路的结构示意图。

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，本领域普通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。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，说明书以及权利要求中使用“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，例如A和/或B，表示包含单独A，单独B，以及A和B都存在三种情况。

在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种射频电路的结构示意图。如图1所示，所述射频电路应用于电子设备，所述射频电路可以包括：射频收发器11、射频前端电路、第一天线121和第二天线122。其中，射频前端电路可以包括第一前端电路131和第二前端电路132，射频收发器11通过第一前端电路131与第一天线121连接，从而在射频收发器11与第一天线121之间形成第一通路；而射频收发器11还通过第二前端电路132与第二天线122连接，从而在射频收发器11与第二天线122之间形成第二通路。具体地，第一通路用于实现第一FDD频段信号和第二FDD频段信号的载波聚合，第一通路和第二通路用于实现第一FDD频段信号和第一TDD频段信号的载波聚合，和/或用于实现第一FDD频段信号、第二FDD频段信号和第一TDD频段信号的载波聚合，从而实现FDD+TDD混合载波聚合的目的。

在本发明实施例中，射频收发器11包括第一FDD频段信号的发送端和接收端，以及第二FDD频段信号的发送端和接收端，也即射频收发器11可以发送和接收第一FDD频段信号，还可以发送和接收第二FDD频段信号。而第一前端电路131可以包括：第一功率放大器(Power Amplifier，PA)141、第二功率放大器142和多工器15，具体的，射频收发器11的第一FDD频段信号的发送端与第一功率放大器141的输入端连接，第一功率放大器141的输出端与多工器15的第一输入端连接，而射频收发器11的第二FDD频段信号的发送端与第二功率放大器142的输入端连接，第二功率放大器142的输出端与多工器15的第二输入端连接，多工器15的共用端与第一天线121连接，多工器15的第一输出端与射频收发器11的第一FDD频段信号的接收端连接，多工器15的第二输出端与射频收发器11的第二FDD频段信号的接收端连接；由此，从射频收发器11的第一FDD频段信号的发送端发送的第一FDD频段信号由第一功率放大器141进行功率放大处理后进入多工器15，并经多工器15进行滤波处理后发送到第一天线121上，由第一天线121完成发射，而从射频收发器11的第二FDD频段信号的发送端发送的第二FDD频段信号由第二功率放大器142进行功率放大处理后进入多工器15，并经多工器15进行滤波处理后发送到第一天线121上，由第一天线121完成发射，从而实现第一FDD频段信号和第二FDD频段信号的同时发送，即第一FDD频段信号和第二FDD频段信号实现上行链路载波聚合；与发射过程相对应的，第一天线121接收的第一FDD频段信号和第二FDD频段信号进入到多工器15中，经多工器15进行滤波处理后，射频收发器11的第一FDD频段信号的接收端接收第一FDD频段信号，而射频收发器11的第二FDD频段信号的接收端接收第二FDD频段信号，从而实现第一FDD频段信号和第二FDD频段信号的同时接收，即第一FDD频段信号和第二FDD频段信号实现下行链路载波聚合。

在本发明的一些实施例中，当然，通过上述第一前端电路131也可以实现第一FDD频段信号和第二FDD频段信号中的任一个的单独发送和接收，其原理同上，在此不再赘述。

在本发明的另一些实施例中，多工器15可以是四工器、六工器、八工器中的任意一种，具体选择视实际需求而定；在本发明实施例中具体选择四工器，四工器已可以满足同时发送/接收两个频段信号的要求，采用四工器可以节约成本，使结构更简单。

在本发明实施例中，射频前端电路还包括第三前端电路133，而射频收发器11通过第三前端电路133与第一天线121连接，形成第三通路，该第三通路可以用于实现第一TDD频段信号和第二TDD频段信号的载波聚合。

在本发明的一些实施例中，射频收发器11还包括第一TDD频段信号的发送端、第二TDD频段信号的发送端以及共用接收端，其中，共用接收端用于接收第一TDD频段信号和第二TDD频段信号，也即射频收发器11可以发送和接收第一TDD频段信号，还可以发送和接收第二TDD频段信号。前端射频电路还包括切换开关110，而第三前端电路133可以包括：第三功率放大器143、第四功率放大器144、第一滤波器161、第二滤波器162和滤波器模组17；具体的，射频收发器11的第一TDD频段信号的发送端与第三功率放大器143的输入端连接，第三功率放大器143的输出端与第一滤波器161的输入端连接，射频收发器11的第二TDD频段信号的发送端与第四功率放大器144的输入端连接，第四功率放大器144的输出端与第二滤波器162的输入端连接，而第一滤波器161的输出端与切换开关110连接，切换开关110再与第一天线121连接，第二滤波器162的输出端与切换开关110连接，切换开关110再与第一天线121连接，而切换开关110还与滤波器模组17的输入端连接，滤波器模组17的输出端则与射频收发器11的共用接收端连接；由此，从射频收发器11的第一TDD频段信号的发送端发送的第一TDD频段信号由第三功率放大器143进行功率放大处理后进入第一滤波器161，经第一滤波器161进行滤波处理后经由切换开关110发送到第一天线121上，由第一天线121完成发射，而从射频收发器11的第二TDD频段信号的发送端发送的第二TDD频段信号由第四功率放大器144进行功率放大处理后进入第二滤波器162，经第二滤波器162进行滤波处理后经由切换开关110发送到第一天线121上，由第一天线121完成发射，从而实现第一FDD频段信号的发送和第二FDD频段信号的发送；与发射过程相对应的，第一天线121接收的第一TDD频段信号和第二TDD频段信号经由切换开关110进入到滤波器模组17中，经滤波器模组17进行滤波处理后，由射频收发器11的共用接收端接收第一TDD频段信号和第二TDD频段信号，从而实现第一TDD频段信号和第二TDD频段信号的同时接收，即第一TDD频段信号和第二TDD频段信号实现下行链路载波聚合。

在本发明的一些实施例中，滤波器模组17具体可以采用双通道声表面波滤波器，其可以满足对两个频段信号进行滤波处理的需求，具有低插损、高阻带抑制和高镜像衰减、承受大功率、低成本、小型化等优点。

在本发明实施例中，射频收发器11还包括第一TDD频段信号的接收端，也即射频收发器11还可以通过第一TDD频段信号的接收端来接收第一TDD频段信号，而第二前端电路132包括分频器18和第三滤波器163；具体地，第二天线122与分频器18的输入端连接，分频器18的第一分频端与第三滤波器163的输入端连接，第三滤波器163的输出端则与射频收发器11的第一TDD频段信号的接收端连接；由此，第二天线122接收的第一TDD频段信号经分频器18进行分频处理后，由第三滤波器163进行滤波处理，最终由射频收发器11的共用接收端进行接收，从而实现利用第二天线122接收第一TDD频段信号；而结合前述内容，利用第一天线121可以实现对第一FDD频段信号的发送和接收，而利用第二天线122可以实现对第一TDD频段信号的同时接收，由此，实现了第一FDD频段信号和第一TDD频段信号的下行链路的载波聚合；进一步的，结合前述内容中利用第一天线121实现第一FDD频段信号和第二FDD频段信号的同时接收，而通过第二天线122同时接收第一TDD频段信号，则实现了第一FDD频段信号、第二FDD频段信号和第一TDD频段信号的下行链路载波聚合，也即达到了FDD+TDD混合载波聚合的要求。

FDD+TDD载波聚合的方案中，B3+B41载波聚合是FDD+TDD方案实现的难点。在实现B3+B41载波聚合的过程中，由于主集是B3的双工器和B41进行聚合，电路实现有一定难度，现有技术中，B3+B41载波聚合方案主要有以下两种方案：

1)使用高集成PAMID器件，支持B3+B41载波聚合方案，

高集成PAMID器件内部集成包含B3的双工器和B41的滤波器，使用移相技术在芯片上内部实现B3的双工器链路和B41收发滤波链路，同时B3和B41两条链路打开，从而实现B3+B41载波聚合。

2)使用分立分频器，支持B3+B41载波聚合方案，

采用分立方案时，需要额外的分频器实现B1+B3的四工器和B41的滤波器进行合路，从而实现B3+B41载波聚合。

然而上述方案存在以下缺陷：

1)使用高度集成的第六代射频架构PAMID器件方案的实现原理是使用移相技术，因此需要增加额外的移相电路，这将会额外增加插损，使得功率放大器需要输出更多的功率来弥补移相电路带来的插损；而且手机的发射功率越大，ACLR(Adjacent ChannelLeakage Ratio，相邻频道泄露比)越容易恶化，需要的电流也就更多，功耗响应就需要更大；另外，当手机状态在非CA状态下时，PA的发射功率仍然跟CA状态下的一样，造成功耗的浪费；再者，使用移相技术还会使得B1和B3的四工器的隔离度相比分立方案的隔离度降低，无线干扰增加，加之高度集成的第六代射频架构PAMID器件的成本较高。

2)使用B3和B41分频器的实现B3+B41载波聚合的方案时，由于B3+B41载波聚合的同时也需要实现B1+B3的载波聚合，因此会对B1的指标影响较大。从而B3和B1的发射功率相对之前提高，尤其是B1频段跟B41频段接近，插损更大，那么PA的功率就要更大，电流增大，从而使得待机时间减少。

而在本发明实施例中，在第一FDD频段信号和第一TDD频段信号处于载波聚合状态时、以及第一FDD频段信号和第一TDD频段信号处于非载波聚合状态时，由于均是利用一个功率放大器进行发射第一FDD频段信号，因此功率放大器的发射功率保持一致，不会额外增加功率放大器的输出功率，从而降低了电子设备的功耗，延长了电子设备的使用时间；并且，本发明实施例中仅采用了常规的射频架构，使用常规的功率放大器和滤波器，避免出现使用高集成度器件导致成本过高的问题。

在本发明的一些实施例中，所述射频电路还包括GPS模块19和第四滤波器164，其中，分频器18的第二分频端与第四滤波器164的输入端连接，而第四滤波器164的输出端则与GPS模块19连接；由此，第二天线122接收的GPS频段信号经由分频器18进行分频后，进入到第四滤波器164中进行滤波处理，最终由GPS模块19进行接收；也就是说，第二天线122原本是用于收发GPS频段信号的，在本发明实施例中，通过复用第二天线122，使第二天线122同时接收第一TDD频段信号和GPS频段信号，由于第一TDD频段信号与GPS频段信号的频率差异较大，可以利用分频器18将第一TDD频段信号和GPS频段信号进行分频，实现了利用第二天线122接收第一TDD频段信号，由此，减少了实现FDD+TDD混合载波聚合时所需的天线的数量，方便了射频电路的布设。在本发明的一些具体实施例中，第二天线122接收的GPS信号可以为GPS L5频段的信号，GPS L5频段具体为1166.22～1186.68MHz。

在本发明的一些实施例中，第一功率放大器141、第二功率放大器142、第三功率放大器143和第四功率放大器144可以采用多频多模功率放大器(Multi-band Multi-modePower Amplifier，MMPA)进行替代，多频多模功率放大器可以在多种模式下处理多种频率的信号，由此简化射频电路的架构。

在本发明的另一些实施例中，第一前端电路131和第三前端电路133均可以通过切换开关110与第一天线121进行连接，通过切换开关110进行各路信号的通断控制。

在本发明实施例中，所述第一FDD频段信号可以为B3频段，所述第二FDD频段可以为B1频段，所述第一TDD频段可以为B41频段，所述第二TDD频段可以为B39频段；具体的，FDD-LTE的B3频段上行链路为1710MHz～1785MHz，下行链路为1805MHz～1880MHz，而FDD-LTE的B1频段上行链路为1920MHz～1980MHz，下行链路为2110MHz～2170MHz，TDD-LTE的B39频段为1880MHz～1920MHz，TDD-LTE的B41频段为2496MHz～2690MHz；也就是说，通过上述的射频电路，可以实现以下几种载波聚合：

(1)实现常规的FDD-LTE载波聚合：第一FDD频段信号和第二FDD频段信号的载波聚合，也即B3+B1的载波聚合；

(2)实现常规的TDD-LTE载波聚合：第一TDD频段信号和第二TDD频段信号的载波聚合，也即B41+B39的载波聚合；

(3)实现第一种FDD+TDD载波聚合：第一FDD频段信号和第一TDD频段信号的载波聚合，也即B3+B41的载波聚合；

(4)实现第二种FDD+TDD载波聚合：第一FDD频段信号、第二FDD频段信号和第一TDD频段信号的载波聚合，也即B3+B1+B41。

由此，本发明实施例中，通过上述射频电路结构，保证在天线最少的前提下，同时实现了多种频段信号的载波聚合，以满足不同运营商对不同频段信号的载波聚合的要求，并且有效降低了终端在实现载波聚合时的功耗和成本。

本发明另一方面实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述实施例中的射频电路，而由于本发明实施例提供的电子设备包括上述射频电路，因此也能够实现上述实施例中射频电路实现的各种载波聚合工况，为避免重复，这里不再赘述。

在本发明实施例中，电子设备中的射频电路采用常规、低成本的射频架构，在不增加天线个数的情况下实现FDD+TDD频段的载波聚合，并且射频电路在载波聚合和非载波聚合状态下的功耗相同，降低了整体功耗。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种射频电路，其特征在于，包括：射频收发器、射频前端电路、第一天线和第二天线；其中，所述射频前端电路包括第一前端电路和第二前端电路，所述射频收发器通过所述第一前端电路与所述第一天线连接，形成第一通路；所述射频收发器通过所述第二前端电路与所述第二天线连接，形成第二通路；所述第一通路用于实现第一FDD频段信号和第二FDD频段信号的载波聚合，所述第一通路和所述第二通路用于实现所述第一FDD频段信号和第一TDD频段信号的载波聚合、和/或用于实现所述第一FDD频段信号、所述第二FDD频段信号和所述第一TDD频段信号的载波聚合；

所述射频前端电路还包括第三前端电路，所述射频收发器通过所述第三前端电路与所述第一天线连接，形成第三通路；所述第三通路用于实现所述第一TDD频段信号和第二TDD频段信号的载波聚合。

2.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，所述射频收发器包括第一FDD频段信号的发送端和接收端，以及第二FDD频段信号的发送端和接收端；所述第一前端电路包括第一功率放大器、第二功率放大器和多工器，所述第一功率放大器的输入端与所述第一FDD频段信号的发送端连接，所述第二功率放大器的输入端与所述第二FDD频段信号的发送端连接，所述多工器的第一输入端和第二输入端分别与所述第一功率放大器的输出端和所述第二功率放大器的输出端连接，所述多工器的第一输出端和第二输出端分别与所述第一FDD频段信号的接收端、所述第二FDD频段信号的接收端连接，所述多工器的共用端与所述第一天线连接。

3.根据权利要求2所述的射频电路，其特征在于，所述多工器为四工器、六工器、八工器中的任意一者。

4.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，所述射频收发器包括第一TDD频段信号的发射端、第二TDD频段信号的发射端以及共用接收端，所述共用接收端用于接收第一TDD频段信号和第二TDD频段信号；所述射频前端电路还包括切换开关；所述第三前端电路包括第三功率放大器、第四功率放大器、第一滤波器、第二滤波器和滤波器模组，所述第三功率放大器的输入端与所述第一TDD频段信号的发射端连接，所述第三功率放大器的输出端与所述第一滤波器的输入端连接，所述第四功率放大器的输入端与所述第二TDD频段信号的发射端连接，所述第四功率放大器的输出端与所述第二滤波器的输入端连接，所述第一滤波器的输出端和所述第二滤波器的输出端分别与所述切换开关连接，所述切换开关与所述第一天线连接，所述滤波器模组的输入端与所述切换开关连接，所述滤波器模组的输出端与所述共用接收端连接。

5.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，所述射频收发器包括第一TDD频段信号的接收端，所述第二前端电路包括分频器和第三滤波器，所述分频器的输入端与所述第二天线连接，所述分频器的第一分频端与所述第三滤波器的输入端连接，所述第三滤波器的输出端与所述第一TDD频段信号的接收端连接。

6.根据权利要求5所述的射频电路，其特征在于，还包括：

GPS模块和第四滤波器，所述分频器的第二分频端与所述第四滤波器的输入端连接，所述第四滤波器的输出端与所述GPS模块连接。

7.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，所述第一FDD频段为B3频段，所述第二FDD频段为B1频段，所述第一TDD频段为B41频段。

8.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，所述第二TDD频段为B39频段。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求1-8中任一项所述的射频电路。

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