CN112994729A - 一种移动终端射频架构及移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种移动终端射频架构及移动终端，通过在主滤波器后增加耦合器，把发射功率分为两路，一路沿着原路传输至主天线实现信号的发射；另一路连接到接收开关，通过分集天线实现信号的发射；通过在放大器后增加耦合器，也把发射功率分为两路，一路通过主天线实现信号的收发；另一路通过分集天线实现信号的收发。由于信号的收发都是分散在主天线和分集天线上，此时SAR的最大热点需要由主天线和分集天线叠加决定，而主天线和分集天线的最大热点不会在同一个点上，因此使得SAR的最大热点分散开来，从而降低了SAR值；同时，此种方式下，信号的收发功率并没有降低，因此不影响天线的信号能量。解决了现有移动终端的降SAR方案会降低信号功率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种移动终端射频架构及移动终端。
背景技术
随着无线通信技术的发展，智能化越来越普及，人们在享受无线通信设备带来的各种便利的同时，也会越来越关注无线通信终端产生的电磁辐射对人体健康的影响。一般，在天线设计的过程中，通过指标SAR(SpecificAbsorption Rate，电磁波吸收比值或特殊比吸收率)来评价无线通信终端产生的电磁辐射对人体的影响。
SAR原理是由于人体各种器官均为有耗介质，因此体内电磁场将会产生电流，导致吸收和耗散电磁能量。由此可见，SAR值越大，表示对人体的影响越大。各国针对无线电设备均设置了对SAR的标准要求。例如，中国、欧洲、日本要求SAR限值为2.0W/Kg；美国、韩国、澳大利亚依据美国联邦传播委员会(FCC)所公布行动电话的安全标准值为1.6W/Kg为实施要求，因此只要SAR值在限值标准以下，都是在安全标准内的产品。
目前，为了实现移动终端的天线的降SAR，一般是通过降低移动终端发射功率方法从而降低电磁波对人体组织的影响，但是此种方法降低SAR的同时降低了移动终端与基站通信的信号功率，影响用户体验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动终端射频架构及移动终端，以解决现有移动终端的降SAR方案会降低信号功率的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种移动终端射频架构，所述移动终端射频架构包括射频芯片、主模块和分集模块，所述射频芯片用于发射和接收信号，所述主模块用于实现主天线的信号的发射和接收，所述分集模块用于实现分集天线的信号的接收；
所述射频芯片包括时分主信号发射引脚、时分主信号接收引脚、频分主信号发射引脚、频分主信号接收引脚、时分分集信号接收引脚和频分分集信号接收引脚；
所述主模块包括放大器、双工开关、主滤波器、主双工器、第一耦合器、第二耦合器、调制开关和主天线；所述放大器的输入端与所述时分主信号发射引脚和所述频分主信号发射引脚相连，所述放大器的输出端与所述双工开关的一端相连；所述双工开关用于传递时分主信号的一端与所述主滤波器的输入端相连，用于传递频分主信号的一端与第一耦合器的输入端相连；所述主滤波器的输出端与所述第二耦合器的输入端相连；所述第二耦合器的输出端与所述调制开关的第一引脚相连；所述第一耦合器的输出端与所述主双工器的第一端口相连；所述主双工器的第二端口与所述频分主信号接收引脚相连，所述主双工器的公共端口与所述调制开关的第二引脚相连；所述调制开关的第三引脚与所述时分主信号接收引脚相连，所述调制开关的输出端与所述主天线相连；
所述分集模块包括分集双工器、分集滤波器、接收开关和分集天线；所述分集双工器的第一端口与所述第一耦合器的耦合端口相连，所述分集双工器的第二端口与所述频分分集信号接收引脚相连，所述分集双工器的公共端口与所述接收开关的第一引脚相连；所述分集滤波器的输出端与所述时分分集信号接收引脚相连，所述分集滤波器的输入端与所述接收开关的第二引脚相连；所述接收开关的第三引脚与所述第二耦合器的耦合端口相连，所述接收开关的输出端与所述分集天线相连。
可选的，在所述的移动终端射频架构中，所述双工开关为单刀四掷开关，所述单刀四掷开关的四个支路中的一个支路与所述主滤波器的输入端相连，另一支路与所述主双工器的第一端口相连，剩余两个支路悬空。
可选的，在所述的移动终端射频架构中，所述射频芯片至少具有2个输出引脚和4个输入引脚。
可选的，在所述的移动终端射频架构中，所述第一耦合器的耦合端口的另一端接等电势或接地。
可选的，在所述的移动终端射频架构中，所述第二耦合器的耦合端口的另一端接等电势或接地。
可选的，在所述的移动终端射频架构中，所述调制开关至少具有3个引脚，3个所述引脚中至少有一个引脚能够实现信号的接收和发射。
可选的，在所述的移动终端射频架构中，所述接收开关至少具有3个引脚，3个所述引脚中至少有2个引脚能够实现信号的接收和发射。
为解决上述技术问题，本发明提供一种移动终端，所述移动终端包括至少一个如上任一项所述的移动终端射频架构。
可选的，在所述的移动终端中，多个所述移动终端射频架构中的主天线所对应的工作频率不完全相同。
可选的，在所述的移动终端中，多个所述移动终端射频架构中的分集天线所对应的工作频率不完全相同。
本发明提供的移动终端射频架构及移动终端，在时分双工制式频段工作下，通过在主模块的主滤波器后增加耦合器，使得能够把发射功率分为两路，一路沿着原路传输到调制开关，从而通过主天线实现信号的发射；另一路连接到分集模块的接收开关，从而通过分集天线实现信号的发射。同样的，在频分双工制式频段工作下，通过在放大器后增加耦合器，使得能够把发射功率分为两路，一路沿着原路传输到主双工器，从而通过主天线实现信号的收发；另一路连接到分集模块的分集双工器，从而通过分集天线实现信号的收发。如此，使得信号的收发都是分散在主天线和分集天线上，由于此时天线辐射到人体组织的电磁波的聚集的最大热点需要由主天线和分集天线叠加决定，而主天线和分集天线的最大热点不会在同一个点上，因此使得天线辐射到人体组织的电磁波的聚集的最大热点分散开来，从而降低了SAR值；同时，此种方式下，信号的收发功率并没有降低，因此不影响天线的信号能量。解决了现有移动终端的降SAR方案会降低信号功率的问题。
附图说明
图1为现有的移动终端射频架构；
图2为本实施例提供的移动终端射频架构。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的移动终端射频架构及移动终端作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，以便描述本发明的实施例，而不用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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。
现有移动终端所使用的射频架构包括时分双工(TDD)制式频段和频分双工(FDD)制式频段。TDD模式的移动通信系统中接收和传送是在同一频率信道即载波的不同时隙，用保证时间来分离接收与传送信道；而FDD模式的移动通信系统的接收和传送是在分离的两个对称频率信道上，用保证频段来分离接收与传送信道。
如图1所示，为现有射频架构中仅包含一个TDD制式频段和一个FDD制式频段的射频架构示意图。此类射频架构包括的元器件通常有射频芯片RFIC、放大器PA连同一个双工开关、滤波器、双工器、调制开关和接收开关，其中调制开关用于控制主天线的信号接收和发射，接收开关用于控制分集天线的信号接收。
现有的射频架构的工作过程大致如下：
当TDD制式频段工作时，射频芯片RFIC发出的发射信号TX_CH0(TDD)通过放大器PA放大后，经滤波器连接到调制开关TX Module上；接收信号PRX(TDD)同样连接到调制开关TXModule上；调制开关TX Module与主天线连接，实现天线的发射和接收信号的切换工作。
当FDD制式频段工作时，射频芯片RFIC发出的发射信号TX_CH0(FDD)通过放大器PA放大后，连接到后端的双工器；接收信号PRX(FDD)同样连接到双工器，通过双工器合路后再与调制开关TX Module进行连接；调制开关TX Module与主天线连接，实现天线的发射和接收信号的切换工作。
分集天线连接的接收开关通过滤波器来实现TDD制式频段工作和FDD制式频段工作下分集天线接收到的信号的传递。
由其工作过程可以看出，无论是TDD制式频段工作还是FDD制式频段工作，常规射频架构都是汇总到同一个主天线上发射，而主天线辐射到人体组织电磁波聚集的最大热点的电磁能量就是它的SAR值，因此主天线的辐射特性直接决定了移动终端设备的SAR性能，只要射频的功率确定，则SAR值很难降低。并且无论TDD制式频段工作还是FDD制式频段工作，分集接收信号DRX(TDD)和DRX(FDD)都是经过滤波器连接到后端的接收开关实现切换频率工作，最后接收开关与分集天线连接，实现分集天线的信号接收。
有基于此，本实施例提供一种移动终端射频架构，如图2所示，所述移动终端射频架构包括射频芯片、主模块和分集模块，所述射频芯片用于发射和接收信号，所述主模块用于实现主天线的信号的发射和接收，所述分集模块用于实现分集天线的信号的接收。
具体的，所述射频芯片RFIC包括时分主信号发射引脚TX_CH0(TDD)、时分主信号接收引脚PRX(TDD)、频分主信号发射引脚TX_CH0(FDD)、频分主信号接收引脚PRX(FDD)、时分分集信号接收引脚DRX(TDD)和频分分集信号接收引脚DRX(FDD)；
所述主模块包括放大器PA、双工开关、主滤波器、主双工器、第一耦合器、第二耦合器、调制开关TX Module和主天线；所述放大器PA的输入端与所述时分主信号发射引脚TX_CH0(TDD)和所述频分主信号发射引脚TX_CH0(FDD)相连，所述放大器PA的输出端与所述双工开关的一端相连；所述双工开关用于传递时分主信号的一端与所述主滤波器的输入端相连，用于传递频分主信号的一端与第一耦合器的输入端相连；所述主滤波器的输出端与所述第二耦合器的输入端相连；所述第二耦合器的输出端与所述调制开关的第一引脚相连TRX1；所述第一耦合器的输出端与所述主双工器的第一端口相连；所述主双工器的第二端口与所述频分主信号接收引脚PRX(FDD)相连，所述主双工器的公共端口与所述调制开关的第二引脚相连TRX4；所述调制开关TX Module的第三引脚TRX2与所述时分主信号接收引脚PRX(TDD)相连，所述调制开关TX Module的输出端与所述主天线相连；
所述分集模块包括分集双工器、分集滤波器、接收开关和分集天线；所述分集双工器的第一端口与所述第一耦合器的耦合端口相连，所述分集双工器的第二端口与所述频分分集信号接收引脚DRX(FDD)相连，所述分集双工器的公共端口与所述接收开关Switch的第一引脚TRX1相连；所述分集滤波器的输出端与所述时分分集信号接收引脚DRX(TDD)相连，所述分集滤波器的输入端与所述接收开关Switch的第二引脚TRX6相连；所述接收开关Switch的第三引脚TRX0与所述第二耦合器的耦合端口相连，所述接收开关Switch的输出端与所述分集天线相连。
需要说明的是，在本实施例中，调制开关TX Module和接收开关Switch的引脚名称序号只是用于区分不同的引脚，并不具体限定其引脚的次序。在实际应用中，各引脚的位置、次序可以按照实际需求进行选择。
本实施例提供的移动终端射频架构，在时分双工制式频段工作下，通过在主模块的主滤波器后增加耦合器，使得能够把发射功率分为两路，一路沿着原路传输到调制开关，从而通过主天线实现信号的发射；另一路连接到分集模块的接收开关，从而通过分集天线实现信号的发射。同样的，在频分双工制式频段工作下，通过在放大器后增加耦合器，使得能够把发射功率分为两路，一路沿着原路传输到主双工器，从而通过主天线实现信号的收发；另一路连接到分集模块的分集双工器，从而通过分集天线实现信号的收发。如此，使得信号的收发都是分散在主天线和分集天线上，由于此时天线辐射到人体组织的电磁波的聚集的最大热点需要由主天线和分集天线叠加决定，而主天线和分集天线的最大热点不会在同一个点上，因此使得天线辐射到人体组织的电磁波的聚集的最大热点分散开来，从而降低了SAR值；同时，此种方式下，信号的收发功率并没有降低，因此不影响天线的信号能量。解决了现有移动终端的降SAR方案会降低信号功率的问题。
在本实施例中，所述双工开关为单刀四掷开关，所述单刀四掷开关的四个支路中的一个支路与所述主滤波器的输入端相连，另一支路与所述主双工器的第一端口相连，剩余两个支路悬空。当然，在其他实施例中，双工开关也可以为单刀双掷开关或开关芯片，以能实现其时分和频分功能为准。
在本实施例中，所述射频芯片RFIC至少具有2个输出引脚和4个输入引脚，以满足接收或发射时分主信号发射信号TX_CH0(TDD)、时分主信号接收信号PRX(TDD)、频分主信号发射信号TX_CH0(FDD)、频分主信号接收信号PRX(FDD)、时分分集信号接收信号DRX(TDD)和频分分集信号接收信号DRX(FDD)。当然，较佳的，射频芯片RFIC的各个引脚均具有接收和发射功能，如此，在进行引脚分配时则无需考虑引脚的信号传输方向。
此外，在本实施例中，调制开关和接收开关选择了芯片开关。其中，所述调制开关至少具有3个引脚，3个所述引脚中至少有一个引脚能够实现信号的接收和发射；所述接收开关至少具有3个引脚，3个所述引脚中至少有2个引脚能够实现信号的接收和发射。同理，较佳的，调制开关和接收开关的各个引脚均具有接收和发射功能，如此，在进行引脚分配时则无需考虑引脚的信号传输方向。
在本实施例提供的移动终端射频架构中，所述第一耦合器的耦合端口的另一端接等电势或接地；所述第二耦合器的耦合端口的另一端接等电势或接地。具体的，在本实施例中，第一耦合器和第二耦合器的耦合端口的另一端均接等电势，从而保证发射或接收的信号的功率不会衰减。
需要说明的是，本实施例提供的移动终端射频架构在实际应用时，其中耦合器、双工器和滤波器等器件由于对其工作频率有要求，因此应当考虑主天线和分集天线实际应用的频段范围来选择对应的器件。例如，主天线和分集天线用于实现2.4GHz和5GHz的WiFi时，则耦合器、双工器和滤波器等需要选择匹配2.4GHz和5GHz的规格的耦合器、双工器和滤波器等。
本实施例还提供一种移动终端，所述移动终端包括至少一个如上所述的移动终端射频架构。众所周知的，一个移动终端中可能存在多个天线系统，如手机，需要配备蓝牙天线系统、GPS天线系统、2.4G通信天线系统、5G通信天线系统等，因此，针对每一天线系统，均可以配备本实施例提供的射频架构，从而降低每一天线系统所产生的SAR值，进而提高天线的性能。
当然，使用本实施例所提供的射频架构的移动终端中，多个所述移动终端射频架构中的主天线所对应的工作频率不完全相同，多个所述移动终端射频架构中的分集天线所对应的工作频率不完全相同。
综上所述，本实施例提供的移动终端射频架构及移动终端，所述移动终端射频架构包括射频芯片、主模块和分集模块，所述射频芯片用于发射和接收信号，所述主模块用于实现主天线的信号的发射和接收，所述分集模块用于实现分集天线的信号的接收；所述射频芯片包括时分主信号发射引脚、时分主信号接收引脚、频分主信号发射引脚、频分主信号接收引脚、时分分集信号接收引脚和频分分集信号接收引脚；所述主模块包括放大器、双工开关、主滤波器、主双工器、第一耦合器、第二耦合器、调制开关和主天线；所述放大器的输入端与所述时分主信号发射引脚和所述频分主信号发射引脚相连，所述放大器的输出端与所述双工开关的一端相连；所述双工开关用于传递时分主信号的一端与所述主滤波器的输入端相连，用于传递频分主信号的一端与第一耦合器的输入端相连；所述主滤波器的输出端与所述第二耦合器的输入端相连；所述第二耦合器的输出端与所述调制开关的第一引脚相连；所述第一耦合器的输出端与所述主双工器的第一端口相连；所述主双工器的第二端口与所述频分主信号接收引脚相连，所述主双工器的公共端口与所述调制开关的第二引脚相连；所述调制开关的第三引脚与所述时分主信号接收引脚相连，所述调制开关的输出端与所述主天线相连；所述分集模块包括分集双工器、分集滤波器、接收开关和分集天线；所述分集双工器的第一端口与所述第一耦合器的耦合端口相连，所述分集双工器的第二端口与所述频分分集信号接收引脚相连，所述分集双工器的公共端口与所述接收开关的第一引脚相连；所述分集滤波器的输出端与所述时分分集信号接收引脚相连，所述分集滤波器的输入端与所述接收开关的第二引脚相连；所述接收开关的第三引脚与所述第二耦合器的耦合端口相连，所述接收开关的输出端与所述分集天线相连。
本发明提供的移动终端射频架构及移动终端，在时分双工制式频段工作下，通过在主模块的主滤波器后增加耦合器，使得能够把发射功率分为两路，一路沿着原路传输到调制开关，从而通过主天线实现信号的发射；另一路连接到分集模块的接收开关，从而通过分集天线实现信号的发射。同样的，在频分双工制式频段工作下，通过在放大器后增加耦合器，使得能够把发射功率分为两路，一路沿着原路传输到主双工器，从而通过主天线实现信号的收发；另一路连接到分集模块的分集双工器，从而通过分集天线实现信号的收发。如此，使得信号的收发都是分散在主天线和分集天线上，由于此时天线辐射到人体组织的电磁波的聚集的最大热点需要由主天线和分集天线叠加决定，而主天线和分集天线的最大热点不会在同一个点上，因此使得天线辐射到人体组织的电磁波的聚集的最大热点分散开来，从而降低了SAR值；同时，此种方式下，信号的收发功率并没有降低，因此不影响天线的信号能量。解决了现有移动终端的降SAR方案会降低信号功率的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种移动终端射频架构，其特征在于，所述移动终端射频架构包括射频芯片、主模块和分集模块，所述射频芯片用于发射和接收信号，所述主模块用于实现主天线的信号的发射和接收，所述分集模块用于实现分集天线的信号的接收；
所述射频芯片包括时分主信号发射引脚、时分主信号接收引脚、频分主信号发射引脚、频分主信号接收引脚、时分分集信号接收引脚和频分分集信号接收引脚；
所述主模块包括放大器、双工开关、主滤波器、主双工器、第一耦合器、第二耦合器、调制开关和主天线；所述放大器的输入端与所述时分主信号发射引脚和所述频分主信号发射引脚相连，所述放大器的输出端与所述双工开关的一端相连；所述双工开关用于传递时分主信号的一端与所述主滤波器的输入端相连，用于传递频分主信号的一端与第一耦合器的输入端相连；所述主滤波器的输出端与所述第二耦合器的输入端相连；所述第二耦合器的输出端与所述调制开关的第一引脚相连；所述第一耦合器的输出端与所述主双工器的第一端口相连；所述主双工器的第二端口与所述频分主信号接收引脚相连，所述主双工器的公共端口与所述调制开关的第二引脚相连；所述调制开关的第三引脚与所述时分主信号接收引脚相连，所述调制开关的输出端与所述主天线相连；
所述分集模块包括分集双工器、分集滤波器、接收开关和分集天线；所述分集双工器的第一端口与所述第一耦合器的耦合端口相连，所述分集双工器的第二端口与所述频分分集信号接收引脚相连，所述分集双工器的公共端口与所述接收开关的第一引脚相连；所述分集滤波器的输出端与所述时分分集信号接收引脚相连，所述分集滤波器的输入端与所述接收开关的第二引脚相连；所述接收开关的第三引脚与所述第二耦合器的耦合端口相连，所述接收开关的输出端与所述分集天线相连。
2.根据权利要求1所述的移动终端射频架构，其特征在于，所述双工开关为单刀四掷开关，所述单刀四掷开关的四个支路中的一个支路与所述主滤波器的输入端相连，另一支路与所述主双工器的第一端口相连，剩余两个支路悬空。
3.根据权利要求1所述的移动终端射频架构，其特征在于，所述射频芯片至少具有2个输出引脚和4个输入引脚。
4.根据权利要求1所述的移动终端射频架构，其特征在于，所述第一耦合器的耦合端口的另一端接等电势或接地。
5.根据权利要求1所述的移动终端射频架构，其特征在于，所述第二耦合器的耦合端口的另一端接等电势或接地。
6.根据权利要求1所述的移动终端射频架构，其特征在于，所述调制开关至少具有3个引脚，3个所述引脚中至少有一个引脚能够实现信号的接收和发射。
7.根据权利要求1所述的移动终端射频架构，其特征在于，所述接收开关至少具有3个引脚，3个所述引脚中至少有2个引脚能够实现信号的接收和发射。
8.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括至少一个如权利要求1～7任一项所述的移动终端射频架构。
9.根据权利要求8所述的移动终端，其特征在于，多个所述移动终端射频架构中的主天线所对应的工作频率不完全相同。
10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，多个所述移动终端射频架构中的分集天线所对应的工作频率不完全相同。
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