CN112532255B

CN112532255B - 射频电路和电子设备

Info

Publication number: CN112532255B
Application number: CN202011397157.4A
Authority: CN
Inventors: 冯文; 宫守伟
Original assignee: Vivo Mobile Communication Co Ltd
Current assignee: Vivo Mobile Communication Co Ltd
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2040-12-02
Also published as: CN112532255A

Abstract

本申请公开了一种射频电路和电子设备。该射频电路包括：第一NR信号线路、第一LTE中/低频信号线路、第一天线、第二天线、第三天线、第四天线、4P4T选择开关、和第一合路器；其中，第一天线、第二天线、第三天线、第四天线分别与4P4T选择开关的4个T端口连接；其中，第一合路器包括低通端口、带通端口和公共端口，第一合路器的低通端口的通带低于带通端口的通带；其中，第一合路器的低通端口连接到第一LTE中/低频信号线路，第一合路器的带通端口分别连接到第一NR信号线路；其中，第一合路器的公共端连接所述4P4T选择开关的第一P端口。本申请通过共享5GNR和4G天线，降低设计复杂度。

Description

射频电路和电子设备

技术领域

本申请属于非独立组网天线射频架构技术领域，具体涉及一种射频电路和电子设备。

背景技术

在相关技术中，5G网络在发展建设过程中会采用两种组网方式：非独立组网(NSA：Non-standalone)和独立组网(SA：Standalone)。NSA通常所指的的组网架构是：在无线侧，4G基站和5G基站并存；在核心网侧，采用4G核心网或5G核心网。SA通常所指的的组网架构是：在无线侧，采用5G基站，在核心网侧，采用5G核心网。

在NSA的模式下，满足如下技术需求：

A.4GLTE与5G NR(5GNewRadio，5G新空口)能基于双连接(EN-DC，e-UTRAN-NR DualConnection)的方式进行通信，即，LTE频段与NR频段能够同时工作；

B.5GNR频段支持1T4R(1发4收)的SRS(Sounding Reference Signal，探测用参考信号)天线轮流发射技术；

C.在双连接的情况下，5GNR频段支持DL(下行链路)4*4MIMO(多输入多输出)，LTE频段至少支持DL(下行链路)2*2MIMO(多输入多输出)。

当前，在中国EN-DC的组合方式主要有：

为了满足上述功能要求，图1示意性地示出了4G+N41的射频架构的例子。图1给出了NSA模式下包括N41频段的6天线简化架构。在图1中，作为例子，LTE的低频段(L-band)是B5和B8频段，中频段(M-band)是B1和B3频段，高频段H-band是B7和B41频段；5GNR的频段是N41。B1、B3、B5、B8、B41以及N41是4G或5G标准中规定的频段。为了简化起见，在图1中仅示出了射频信号发送路径。根据图1，本领域技术人员很容易理解信号的接收线路。

如图1所示，无线发射/接收单元160产生发射信号。发射信号可以经由低频线路120，通过天线101、102发射。低频线路120包括功率放大器121、开关122、双工器(滤波器)123、124、开关125。例如，双工器123用于B5频段。双工器123的一个端口连接到开关122，另一个端口连接到开关125，双工器123上方的端口用于输出B5频段接收信号。当发送信号时，双工器123将发射信号从开关122传送到开关125；当接收信号时，双工器123将接收信号从开关125传送到上方到端口。双工器124用于B8频段，并且具有同样的配置，在这里不再重复。

来自开关125的发射信号进入2P2T选择开关109，并由天线101或天线102发射。接收信号的线路的方向与发射信号的方向相反，在这里不再重复。

在图1中，4GLTE的中频信号和高频信号可以通过中频/高频线路130，经由天线103、104发射。

在图1中，131是用于中频发射信号的功率放大器。功率放大器131输出的发射信号进入开关133。双工器135用于B1频段，双工器136用于B3频段。双工器135、136分别连接到开关139。功率放大器131、开关133、双工器135、136和开关139的工作方式与上面针对低频线路描述的相应部件的工作方式类似，故在这里不再重复。

在图1中，功率放大器131、开关134、双工器137、138和开关140分别用于B7和B41频段，它们的工作方式也与上面针对低频线路描述的相应部件的工作方式类似，故在这里不再重复。

开关139、140分别连接到开关141、142，以便经由连接到2P2T选择开关110连接到天线103、104。

在图1中，5GNR发射线路由参考标号150指示。由无线发射/接收单元160产生5G发射信号进入功率放大器151，然后经由开关152进入带通滤波器153。开关152的一端连接功率放大器151，另一端连接5GNR接收线路，公共端连接带通滤波器153。来自带通滤波器153的5G发射信号通过4P4T选择开关111经由天线105、106、107或108发射。

在图1中，为了简洁起见，省略了接收端口的连接关系。本领域技术人员根据说明书的描述以及图1的示意图，很容易明白图1中省略的的接收线路的连接结构。

在图1中，可以实现4GLTE和5GNR双连接。4GLTE满足双天线切换，并且下行链路具有2*2MIMO天线阵列。5GNR的N41频段满足1T4R(1发4收)并且下行链路具有4*4MIMO天线阵列。

在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题。在图1的射频架构中，为了满足4G、5G通信频段的需求，需要较多的天线。图1示出了8个天线。一方面，诸如手机的移动通信设备的体积有限，所能容纳的天线数量有限；另一方面，移动通信设备中的天线数量过多，天线之间会相互影响，这增加了天线设计难度。此外，移动通信设备还可能包含用于WIFI、GPS等的天线，这进一步增加了设计难度。

发明内容

本申请旨在提供一种射频电路和电子设备，至少部分缓解移动通信设备中天线过多的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提出了一种射频电路，包括：第一NR信号线路、第一LTE中/低频信号线路、第一天线、第二天线、第三天线、第四天线、4P4T选择开关、和第一合路器；其中，第一天线、第二天线、第三天线、第四天线分别与4P4T选择开关的4个T端口连接；其中，第一合路器包括低通端口、带通端口和公共端口，第一合路器的低通端口的通带低于带通端口的通带；其中，第一合路器的低通端口连接到第一LTE中/低频信号线路，第一合路器的带通端口分别连接到第一NR信号线路；其中，第一合路器的公共端连接所述4P4T选择开关的第一P端口。

第二方面，本申请实施例提出了一种电子设备，包括：射频电路，所述射频电路为根据实施例的射频电路。

在本申请的实施例中，由于5GNR信号线路和至少部分4G信号线路共享射频天线，因此，可以减少移动通信设备中的天线数量，由此降低移动通信设备的设计复杂度。此外，这可以避免在移动通信设备设置更多用于天线的断口，从而影响手机美观。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术的射频架构的示意图；

图2是根据一个实施例的射频电路的示意性结构图；

图3是根据一个实施例的在射频电路实现B3频段和N41频段通信的例子；

图4是根据一个实施例的电子设备的示意图。

附图标记：

101-108：天线

109、110：2P2T选择开关

111：4P4T选择开关

120：低频线路

121：功率放大器

122：开关

123、124：双工器

125：开关

130：中频/高频线路

131、132：功率放大器

133、134：开关

135-138：双工器

139、140：开关

141、142：开关

150：5GNR线路

151：功率放大器

152：开关

153：带通滤波器

160：无线发射/接收单元

201-204：天线

205：4P4T选择开关

206：合路器

207：开关

208：开关

220：低频信号线路

221：低频功率放大器

222：开关

223、224：双工器

230：中频信号线路

231：中频功率放大器

232：开关

233、234：双工器

241：双工器

251：带通滤波器

261：开关

262：高频功率放大器

270：无线发射/接收单元

30：移动通信设备

32：射频电路

B3：B3频段

B3_PRX：B3频段主集接收部分

B3_DRX：B3频段分集接收部分

具体实施方式

下面将详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图2-图3描述根据本发明实施例的射频电路。

如前面所述，在4GLTE和5GNR双连接的情况下，5GNR频段支持DL(下行链路)4*4MIMO(多输入多输出)，即，对于每个5GNR频段，射频电路会通过4个天线接收射频信号，并将4路接收信号传递给4个信号接收线路，以便进行信号处理。LTE频段支持DL(下行链路)2*2MIMO(多输入多输出)，即，对于每个LTE频段的信号，会通过两个天线接收射频信号，并将2路接收信号传递给2个信号接收线路，以便进行信号处理。

通常，移动通信装置会通过多个天线中的一个天线发射5GNR信号或4GLTE信号。

对于天线来说，信号的发射和接收是可逆的，因此，对于这里的射频电路来说，信号的发射线路和接收线路是类似的。5GNR包括多个频段，4GLTE也包括多个频段。由于采用多天线技术，对于每个频段，每个信号的发送/接收会由于多个天线而形成多个信号线路。多个信号线路中的信号可以在后面的处理中被合并，从而减小无线信道的不利影响，例如，信道衰落对无线信号的影响。

有鉴于此，为了简洁和清晰起见，在图2、3中，以发射信号线路为例来说明这里的实施例。对于本领域技术人员来说，这样的附图和说明已经足够清楚，并且根据这里的教导，本领域技术人员应当能够理解如何实现这里的实施例。

如图2所示，根据本发明一些实施例的射频电路包括：第一NR信号线路251、第一LTE中/低频信号线路220/230、第一天线201、第二天线202、第三天线203、第四天线204、4P4T选择开关205和第一合路器206。第一天线201、第二天线202、第三天线203、第四天线204分别与4P4T选择开关205的4个T端口连接。其中，第一合路器206包括低通端口、带通端口和公共端口。第一合路器206的低通端口的通带低于带通端口的通带。第一合路器206的低通端口连接到第一LTE中/低频信号线路220、230，第一合路器206的带通端口分别连接到第一NR信号线路251。第一合路器206的公共端连接所述4P4T选择开关205的第一P端口。

在这个实施例中，4GLTE信道和5GNR信道共享相同的天线阵列，从而提高的天线的利用效率。此外，这种射频电路的结构可以减少天线数量，从而减小天线设计的复杂度。

此外，由于减小的天线数量，因此，如果在天线所占总空间不变的情况下，可以增大单个天线所占的空间。一方面，这有利于提高天线的性能；另一方面，天线有空间实现更多的结构，以覆盖更宽的带宽。

另外，在减少天线数量的情况下，也可以减小诸如手机的移动通信设备的体积。

在图2中仅示出了各个不同频段的一个信号线路。本领域技术人员应当理解，一方面，在通信时，可以仅使用一个信号线路。例如，选择信号质量较好的天线用于发射/接收信号。另一方面，其他信号线路可以使用现有技术的设置方式。

通过按照图2所示的方式设置射频电路，至少可以在一定程度上实现这里的目的。

此外，图2中未示出的信号线路也可以采用类似的结构。例如，射频电路还包括：第二NR信号线路、第二LTE中/低频信号线路和第二合路器。第二合路器包括低通端口、带通端口和公共端口，第二合路器的低通端口的通带低于带通端口的通带。第二合路器的低通端口连接到第二LTE中/低频信号线路，第二合路器的带通端口连接到第二NR信号线路。第二合路器的公共端连接所述4P4T选择开关的第二P端口。

通常来说，5GNR频段支持DL(下行链路)4*4MIMO(多输入多输出)，而LTE频段支持DL(下行链路)2*2MIMO(多输入多输出)。因此，这里的射频电路还可以包括：第三NR信号线路、第四NR信号线路。第三NR信号线路和第四NR信号线路分别连接到4P4T选择开关205的第三P端口和第四P端口。

此外，LTE频段的DL也可以是4*4MIMO。在这种情况下，所有信号线路都可以采用图2所示的结构。

第一至第四NR信号线路中的一个可以包括NR信号发射线路。

此外，第一和第二LTE中/低频信号线路中的一个包括LTE中/低频信号发射线路。在这种情况下，第三和第四NR信号线路中的一个包括NR信号发射线路。这样，4GLTE的发射线路和5GNR的发射线路不同，从而减小相互之间的干扰。

此外，如图2所示，4GLTE的高频频段可以和5GNR结合在一起。如图2所示，射频电路还包括：第一LTE高频信号线路241、第一选择开关208。第一LTE高频信号线路241和第一NR信号线路251通过第一选择开关208连接到第一合路器的带通端口。这可以进一步提高移动通信设备的天线利用效率。

类似地，射频电路还可以包括第二LTE高频信号线路和第二选择开关。第二LTE高频信号线路和第二NR信号线路通过第二选择开关连接到第二合路器的带通端口。

第一LTE高频信号线路和第二LTE高频信号线路中的一个包括LTE高频信号发射线路。在图2中，第一LTE高频信号线路包括LTE高频信号发射线路。

此外，4GLTE的高频频段可以和5GNR可以共享相同的高频功率放大器，从而减少移动通信设备中元件数量。例如，图2所示的射频电路还包括：第三选择开关261和高频功率放大器262。第一NR信号线路包括NR信号发射线路251，第一LTE高频信号线路包括LTE高频信号发射线路241。NR信号发射线路251和LTE高频信号发射线路241通过第三选择开关261连接到共享的高频功率放大器262。

在图2中，NR信号线路可以是N41频段信号线路。例如，第一NR信号线路251、第二NR信号线路、第三NR信号线路、第四NR信号线路分别是第一N41频段信号线路、第二N41频段信号线路、第三N41频段信号线路、第四N41频段信号线路。第一LTE高频信号线路241可以是第一B7频段线路，第二LTE高频信号线路可以是第二B7频段线路。

在图2中，第一LTE中/低频信号线路包括：多个第一中频信号线路230和第一低频信号线路220以及第三多路选择开关207。多个第一中频信号线路230和第一低频信号线路220通过第三多路选择开关207连接到第一合路器206的低通端口。

多个第一中频信号线路230和第一低频信号线路220包括：第一B1频段线路233、第一B3频段线路234、第一B5频段线路223和第一B8频段线路224。第一中频信号线路230包括：第一B1频段线路233、第一B3频段线路234。第一低频信号线路220包括第一B5频段线路223和第一B8频段线路224。

第三多路选择开关207包括第三公共端口和四个第三选择端口。第三公共端口连接到第一合路器206的低通端口。第一B1频段线路、第一B3频段线路、第一B5频段线路、第一B8频段线路分别连接到所述四个第三选择端口。

类似地，第二LTE中/低频信号线路包括：多个第二中频信号线路和第二低频信号线路以及第四多路选择开关。多个第二中频信号线路和第二低频信号线路通过第四多路选择开关连接到第二合路器的低通端口。例如，多个第二中频信号线路和第二低频信号线路包括：第二B1频段线路、第二B3频段线路、第二B5频段线路和第二B8频段线路。第四多路选择开关包括第四公共端口和四个第四选择端口。第四公共端口连接到第二合路器的低通端口。第二B1频段线路、第二B3频段线路、第二B5频段线路、第二B8频段线路分别连接到所述四个第四选择端口。

本领域技术人员应当理解，图2仅示出了发送信号线路的情况。但是，本领域技术人员根据这里的附图及其描述，可以清楚地知道，未在图2中示出的其他元件的连接关系及布置。

图3示出了B3+N41双连接的情形。如图3所示，B3频段信号线路包括如下部件。

无线发射/接收单元270产生B3频段的发射信号。B3频段的发射信号进入中频功率放大器231。经放大的发射信号由开关232传递到B3频段双工器234。双工器234将放大的发射信号传递到开关207。开关207连接双工器234和合路器206。双工器234的另一个端口在接收信号的情况下输出B3频段主集接收部分B3_PRX。

另一方面，无线发射/接收单元270产生N41频段的发射信号。N41频段的发射信号经高频功率放大器262放大之后，被开关261传递到带通滤波器251。滤波后到发射信号经开关208进入合路器206。在合路器206中，B3频段的发射信号和N41频段的发射信号被合并。然后，合并后到发射信号经由4P4T选择开关205被施加到天线(例如天线201)，由此作为射频信号发射出去。

此外，如图3所示，4P4T选择开关205的另一个端口可以输出从天线接收的B3频段分集接收部分B3_PRX。4P4T选择开关205的四个P端口可以输出N41频段信号的不同分集版本。

图4示出了根据一个实施例到电子设备30。电子设备30例如是手机。电子设备30包括：射频电路32。射频电路32为上面所述的射频电路。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种射频电路，其特征在于，包括：第一NR信号线路、第一LTE中/低频信号线路、第一天线、第二天线、第三天线、第四天线、4P4T选择开关、和第一合路器；

其中，第一天线、第二天线、第三天线、第四天线分别与4P4T选择开关的4个T端口连接；

其中，第一合路器包括低通端口、带通端口和公共端口，第一合路器的低通端口的通带低于带通端口的通带；

其中，第一合路器的低通端口连接到第一LTE中/低频信号线路，第一合路器的带通端口连接到第一NR信号线路；

其中，第一合路器的公共端口连接所述4P4T选择开关的第一P端口，

所述射频电路还包括：第一LTE高频信号线路、第二LTE高频信号线路、第一选择开关、第二选择开关、第二NR信号线路、第二LTE中/低频信号线路和第二合路器，第二合路器包括低通端口、带通端口和公共端口，第二合路器的低通端口的通带低于带通端口的通带；

其中，第一LTE高频信号线路和第一NR信号线路通过第一选择开关连接到第一合路器的带通端口；

其中，第二LTE高频信号线路和第二NR信号线路通过第二选择开关连接到第二合路器的带通端口，第二合路器的低通端口连接到第二LTE中/低频信号线路，第二合路器的公共端口连接所述4P4T选择开关的第二P端口；

其中，第一LTE高频信号线路和第二LTE高频信号线路中的一个包括LTE高频信号发射线路。

2.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，还包括：第三NR信号线路、第四NR信号线路，

其中，第三NR信号线路和第四NR信号线路分别连接到所述4P4T选择开关的第三P端口和第四P端口。

3.根据权利要求2所述的射频电路，其特征在于，第一至第四NR信号线路中的一个包括NR信号发射线路，第一和第二LTE中/低频信号线路中的一个包括LTE中/低频信号发射线路。

4.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，还包括：第三选择开关和高频功率放大器，

其中，第一NR信号线路包括NR信号发射线路，第一LTE高频信号线路包括LTE高频信号发射线路，

其中，所述NR信号发射线路和所述LTE高频信号发射线路通过第三选择开关连接到共享的高频功率放大器。

5.根据权利要求2所述的射频电路，其特征在于，第一NR信号线路、第二NR信号线路、第三NR信号线路、第四NR信号线路分别是第一N41频段信号线路、第二N41频段信号线路、第三N41频段信号线路、第四N41频段信号线路。

6.根据权利要求3所述的射频电路，其特征在于，第三和第四NR信号线路中的一个包括NR信号发射线路。

7.根据权利要求1所述的射频电路，其特征在于，第一LTE中/低频信号线路包括：多个第一中频信号线路和第一低频信号线路以及第三多路选择开关；

其中，多个第一中频信号线路和第一低频信号线路通过第三多路选择开关连接到第一合路器的低通端口。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：射频电路，所述射频电路为根据权利要求1-7中任一项所述的射频电路。