CN113131961A - 一种射频前端装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种射频前端装置，包括：低频放大器、高频放大器、低频放大器控制器、高频放大器控制器、第一低频匹配网络、第二低频匹配网络、第一高频匹配网络、第二高频匹配网络、双工器、与低频信号协同工作的第一开关组、与高频信号协同工作的第二开关组；该射频前端装置不需要设置单刀多掷开关，低频信号发射和高频信号发射时，均不需要经过开关到达天线，因此，被放大的低频信号和高频信号不需要经过开关。仅低频信号和高频信号接收时才经过开关，这样将不会有被放大后的射频信号经过开关，这样开关便不会承受较大的功率，这样对于开关的选型要求比较低，不必选择价格高的能够承受大功率和高电压摆幅的开关。可以降低整个射频前端装置的成本。

Description

一种射频前端装置

技术领域

本发明涉及通信设备技术领域，特别涉及一种射频前端装置。

背景技术

射频前端是指靠近天线的部分，包括发射通路和接收通路。

下面结合附图详细介绍现有技术中的射频前端的构成。

参见图1，该图为现有技术中的一种射频前端装置示意图。

如图1所示，现有技术中的射频前端装置包括：射频功率放大器100、放大器控制器200、匹配网络300以及射频开关400组成。

需要说明的是，其中的射频功率放大器100包括低频放大器101和高频放大器102；匹配网络包括第一低频匹配网络301、第二低频匹配网络302、第一高频匹配网络303和第二高频匹配网络304；射频开关400为单刀多掷开关，包括一个静触点SW，四个动触点分别为SW1、SW2、SW3和SW4。

该射频前端通过射频开关400中四个动触点分别与静触点的接触来选择信号的接收和发射。

下面以信号的低频发射为例介绍其工作原理；

低频信号由低频输入端INL依次通过低频放大器101、低频匹配网络一301、低频匹配网络二302到达射频开关400，此时射频开关400中的动触点SW2与静触点SW接触，这样低频信号便通过天线ANT发射出去。

由于射频开关400为单刀多掷开关，只有SW与SW2接触导通，因此，其他发射和接收通路均处于断开状态，不会对低频信号产生影响。

高频信号的发射与低频信号的发射类似，高频信号由高频输入端ING进入。在此不再具体举例说明。

射频信号的接收也类似，天线ANT接收的射频信号通过射频开关400接通到低频接收端RXL接收低频信号或者到高频接收端RXG接收高频信号。

通过以上对射频信号的发射情况的介绍，可以得知，射频信号被放大后通过射频开关400到达天线ANT，从而将射频信号发射出去。因此，射频开关400需要通过较大功率的信号，承受的电压也较高，这样便需要能够承受功率较高和高电压摆幅的射频开关400，否则将会导致射频开关400被损坏。

综上所述，现有技术中的这种射频前端对射频开关400的类型要求较高，因此将造成整个射频前端的成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种射频前端装置，射频信号发射时不需要经过开关，因此，可以避免射频信号发射时被放大后经过开关到达天线，开关不需要承受较大的功率和较高的电压摆幅。

本发明提供一种射频前端装置，包括：低频放大器、高频放大器、低频放大器控制器、高频放大器控制器、第一低频匹配网络、第二低频匹配网络、第一高频匹配网络、第二高频匹配网络、双工器、与低频信号协同工作的第一开关组、与高频信号协同工作的第二开关组；

所述低频放大器的输入端连接低频信号输入端，低频放大器的输出端连接第一低频匹配网络的输入端，第一低频匹配网络的输出端连接所述双工器的低频端口；所述双工器的天线端口连接天线；

所述高频放大器的输入端连接高频信号输入端，高频放大器的输出端连接第一高频匹配网络的输入端，第一高频匹配网络的输出端连接所述双工器的高频端口；

所述双工器的低频端口连接所述第二低频匹配网络的一端，第二低频匹配网络的另一端连接低频接收端口，所述低频接收端口通过第一开关组接地；

所述双工器的高频端口连接所述第二高频匹配网络的一端，第二高频匹配网络的另一端连接高频接收端口，所述高频接收端口通过第二开关组接地；

所述低频放大器控制器与所述低频放大器连接，所述高频放大器控制器与所述高频放大器连接。

根据本发明的一个方面，该射频前端装置中，所述第一开关组位于所述低频放大器控制器中；所述第二开关组位于所述高频放大器控制器中。

根据本发明的另一个方面，该射频前端装置中，所述第一开关组位于所述低频放大器中；所述第二开关组位于所述高频放大器中。

根据本发明的又一个方面，该射频前端装置中，所述第一开关组、所述第二开关组、所述低频放大器控制器、所述高频放大器控制器、所述低频放大器和所述高频放大器均集成在同一个芯片上。

根据本发明的又一个方面，该射频前端装置中，所述第一开关组包括第一开关，所述第二开关组包括第二开关；所述第二低频匹配网络包括第一电容，所述第二高频匹配网络包括第二电容；所述第一开关的一端连接低频接收端口，同时通过所述第一电容连接双工器的低频端口；所述第一开关的另一端接地；所述第二开关的一端连接高频接收端口，同时通过所述第二电容连接双工器的高频端口；所述第二开关的另一端接地

本发明所提供的射频前端装置不需要设置单刀多掷开关，低频信号发射和高频信号发射时，均不需要经过开关到达天线，因此，被放大的低频信号和高频信号不需要经过开关。仅低频信号和高频信号接收时才经过开关，这样将不会有被放大后的射频信号经过开关，这样开关便不会承受较大的功率，这样对于开关的选型要求比较低，不必选择价格高的能够承受大功率和高电压摆幅的开关。可以降低整个射频前端装置的成本。

附图说明

图1是现有技术中的一种射频前端装置示意图；

图2是根据本发明的一个具体实施例的射频前端装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

参见图2，图2是根据本发明的一个具体实施例的射频前端装置结构示意图。

本发明实施例提供一种射频前端装置，包括：低频放大器101、高频放大器102、低频放大器控制器201、高频放大器控制器202、第一低频匹配网络301、第二低频匹配网络302、第一高频匹配网络303、第二高频匹配网络304、双工器400、与低频信号协同工作的第一开关组500、与高频信号协同工作的第二开关组600；

双工器400具有功率合成和功率分配的功能。

所述低频放大器101的输入端连接低频信号输入端INL，低频放大器101的输出端连接第一低频匹配网络301的输入端，第一低频匹配网络301的输出端连接所述双工器400的低频端口；所述双工器400的天线端口连接天线ANT；

所述高频放大器102的输入端连接高频信号输入端ING，高频放大器102的输出端连接第一高频匹配网络303的输入端，第一高频匹配网络303的输出端连接所述双工器400的高频端口；

所述双工器400的低频端口连接所述第二低频匹配网络302的一端，第二低频匹配网络302的另一端连接低频接收端口RXL；所述低频接收端口RXL通过第一开关组500接地；

所述双工器400的高频端口连接所述第二高频匹配网络304的一端，第二高频匹配网络304的另一端连接高频接收端口RXG；所述高频接收端口RXG通过第二开关组600接地。

所述低频放大器控制器201与所述低频放大器101连接，用于控制低频放大器101的阻抗。

所述高频放大器控制器202与所述高频放大器102连接，用于控制高频放大器102的阻抗。

下面结合图2说明该射频前端装置的工作原理：

低频输入信号通过低频放大器101将其放大，然后通过第一低频匹配网络301和双工器400到达天线ANT，通过天线ANT发射出去。

高频输入信号通过高频放大器102将其放大，然后通过第一高频匹配网络303和双工器400到达天线ANT；通过天线ANT发射出去。

低频的接收信号通过天线ANT接收后，依次通过双工器400和第二低频匹配网络302到达第一开关组500，最终到达低频接收端口RXL。

高频的接收信号通过天线ANT接收后，依次通过双工器400和第二高频匹配网络304到达第二开关组600，最终到达高频接收端口RXG。

该射频前端装置，不需要设置单刀多掷开关，低频信号发射和高频信号发射时，均不需要经过开关到达天线，因此，被放大的低频信号和高频信号不需要经过开关。仅低频信号和高频信号接收时才经过开关，这样将不会有被放大后的射频信号经过开关，这样开关便不会承受较大的功率，这样对于开关的选型要求比较低，不必选择价格高的能够承受大功率和高电压摆幅的开关。可以降低整个射频前端装置的成本。

本发明实施例提供的射频前端装置的原理在于，在低频信号发射时，第二低频匹配网络302不影响低频信号的发射；在低频信号接收时，信号通过第二低频匹配网络302，而第一低频匹配网络301不影响低频信号接收的性能。解决方法是通过控制第一开关组中的开关的导通和断开来调节第二低频匹配网络302，使其参与发射的匹配，以及通过放大器控制器控制低频放大器的阻抗，使第一低频匹配网络301在低频信号接收时不影响低频接收信号的性能。同理，高频信号的发射和接收的工作原理类似。

需要说明的是，在一个具体实施例中，所述第一开关组500位于所述低频放大器101中；所述第二开关组600位于所述高频放大器102中。在另一个具体实施例中，所述第一开关组500位于所述低频放大器控制器201中，所述第二开关组600位于所述高频放大器控制器202中。在又一个具体实施例中，所述第一开关组500、所述第二开关组600、所述低频放大器控制器201、所述高频放大器控制器202、所述低频放大器101和所述高频放大器102均集成在同一个芯片上。

在一个具体实施例中，如图2所示，第一开关组500包括第一开关SW1；第二开关组包括第二开关SW2；所述第二低频匹配网络302包括第一电容C1；所述第二高频匹配网络304包括第二电容C2。所述第一开关SW1的一端连接低频接收端口RXL，同时通过所述第一电容C1连接双工器400的低频端口；所述第一开关SW1的另一端接地；低频信号发射时，第一开关SW1导通；低频信号接收时，第一开关SW1断开。所述第二开关SW2的一端连接高频接收端口RXG，同时通过所述第二电容C2连接双工器400的高频端口；所述第二开关SW2的另一端接地；高频信号发射时，第二开关SW2导通；高频信号接收时，第二开关SW2断开。

下面结合图2说明其工作原理：

当需要发射低频信号时，低频信号经过低频放大器101将其放大，然后通过第一低频匹配网络201实现阻抗的转换以及滤除谐波，再通过双工器400到达天线ANT；由于双工器400中的高频通路在此低频信号的低频频率下为高阻抗状态，对低频信号的影响可以忽略。此时第一开关SW1导通，将低频接收端口RXL，即第二电容C1的左侧极板下拉到地，此时C1和第一低频匹配网络一起参与匹配。因此接收通路上的第二低频匹配网络302(即C1)对低频发射通路没有影响。

当低频信号从天线接收回来时，第一开关SW1断开，低频信号通过双工器400，再通过第二低频匹配网络(即C1)到达低频接收端口RXL，SW1断开，因此SW1对低频信号没有影响。同时，低频放大器101接收低频放大器控制器201的控制信号，实现导通或者截止的状态，得到一个低阻抗或高阻抗，改变第一低频匹配网络301的特性，使第一低频匹配网络301对低频信号的接收通路的影响降低。

高频信号的接收和发射的工作原理与低频信号类似，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种射频前端装置，其特征在于，包括：低频放大器、高频放大器、低频放大器控制器、高频放大器控制器、第一低频匹配网络、第二低频匹配网络、第一高频匹配网络、第二高频匹配网络、双工器、与低频信号协同工作的第一开关组、与高频信号协同工作的第二开关组；

所述低频放大器的输入端连接低频信号输入端，低频放大器的输出端连接第一低频匹配网络的输入端，第一低频匹配网络的输出端连接所述双工器的低频端口；所述双工器的天线端口连接天线；

所述高频放大器的输入端连接高频信号输入端，高频放大器的输出端连接第一高频匹配网络的输入端，第一高频匹配网络的输出端连接所述双工器的高频端口；

所述双工器的低频端口连接所述第二低频匹配网络的一端，第二低频匹配网络的另一端连接低频接收端口，所述低频接收端口通过第一开关组接地；

所述双工器的高频端口连接所述第二高频匹配网络的一端，第二高频匹配网络的另一端连接高频接收端口，所述高频接收端口通过第二开关组接地；

所述低频放大器控制器与所述低频放大器连接，所述高频放大器控制器与所述高频放大器连接。

2.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于：

所述第一开关组位于所述低频放大器控制器中；

所述第二开关组位于所述高频放大器控制器中。

3.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于：

所述第一开关组位于所述低频放大器中；

所述第二开关组位于所述高频放大器中。

4.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于，所述第一开关组、所述第二开关组、所述低频放大器控制器、所述高频放大器控制器、所述低频放大器和所述高频放大器均集成在同一个芯片上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的射频前端装置，其特征在于：

所述第一开关组包括第一开关，所述第二开关组包括第二开关；

所述第二低频匹配网络包括第一电容，所述第二高频匹配网络包括第二电容；

所述第一开关的一端连接低频接收端口，同时通过所述第一电容连接双工器的低频端口；所述第一开关的另一端接地；

所述第二开关的一端连接高频接收端口，同时通过所述第二电容连接双工器的高频端口；所述第二开关的另一端接地。

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