CN113949410A - 一种5g射频前端模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种5G射频前端模块，前端模块包括：功率放大器、滤波器、低噪声放大器、开关、逻辑控制器、功率检测器、驻波检测器；小基站射频前端包括发射回路和接收回路；在发射回路中，信号从收发器出来，经过功率放大器，将信号放大，获得放大信号；放大信号经过滤波器，将带外信号滤掉后，获得过滤信号；过滤信号经过开关，通过天线将过滤信号发射出去；在接收回路中，信号从天线端口输入，经过开关，再经过低噪声放大器进行放大，获得放大信号；放大信号输入到收发器中。射频前端射频模块克服了现有5G小基站射频前端的弊端，简化设计，在满足性能要求的同时，实现体积小、成本低、功耗低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种5G射频前端模块。
背景技术
随着5G时代的到来，5G基站建设是整个5G网络的核心，其中5G小基站是5G网络的重要组成部分而且数量众多。
5G小基站和4G相比，采用MIMO，带宽大，通道多，一方面射频器件种类和数量多，工艺复杂，另一方面对射频器件提出了更高的要求，不仅要求高性能，同时要求体积小，功耗低。这就给5G小基站射频器件的设计带来了前所未有的挑战。
目前5G小基站射频前端的设计还是沿用4G时代的结构，仍然采用分立器件实现。分立器件虽然易于开发，但是成本高、所占空间大、功耗大等缺点。随着5G网络的迅速发展，小基站尤其是功率更小的皮基站，将呈现出爆炸式的增长态势。在这种态势下，要求射频前端的设计要做到体积小、成本低和功耗低。现有的小基站射频前端的设计结构和方式，已经不能满足未来大规模发展的需要。
现有的5G小基站射频前端主要有发射回路和接收回路。发射回路中，信号从收发器出来，经过功率放大器，将信号放大，再经过滤波器，将带外信号滤掉后，经过开关，最后通过天线将信号发射出去。接收回路中，信号从天线端口进来，经过开关，再经过低噪声放大器进行放大，最后给收发器进行处理。开关的作用是根据工作状态，将信号在发射回路和接收回路中进行来回切换。目前5G小基站射频前端都采用分立器件搭建而成，功率放大器、开关、滤波器、低噪声放大器等都是分立器件。
现有分立器件，主要缺点有以下几点：成本高；分立器件所占的电路板面积大，无法实现小型化，导致无法供家庭和办公等室内场景使用；结构复杂，开发周期长。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种5G射频前端模块。
根据本发明的一个方面，提供了一种5G射频前端模块，所述前端模块包括：功率放大器、滤波器、低噪声放大器、开关；
小基站射频前端包括发射回路和接收回路；
在所述发射回路中，信号从收发器出来，经过所述功率放大器，将信号放大，获得放大信号；
所述放大信号经过所述滤波器，将带外信号滤掉后，获得过滤信号；
所述过滤信号经过所述开关，通过天线将所述过滤信号发射出去；
在所述接收回路中，信号从所述天线端口输入，经过所述开关，再经过所述低噪声放大器进行放大，获得放大信号；所述放大信号输入到所述收发器中。
可选的，所述前端模块还包括：功率检测器，设置在所述功率放大器的出口端，用于实现对所述功率放大器输出功率的检测。
可选的，所述前端模块还包括：驻波检测器，设置在所述开关的出口，用于监测信号在不同频点下的阻抗，并通过外部的阻抗控制，实现在各个频点功率放大器输出功率的优化控制。
可选的，所述开关为单刀双掷开关的一个输入端与所述滤波器的输出端连接，另一个输入端与所述低噪声放大器的输入端连接，所述开关为单刀双掷开关的输出端与天线端口连接。
可选的，所述前端模块还包括：逻辑控制器，分别与所述功率放大器、所述低噪声放大器和所述开关连接。
本发明提供的一种5G射频前端模块，所述前端模块包括：功率放大器、滤波器、低噪声放大器、开关；小基站射频前端包括发射回路和接收回路；在所述发射回路中，信号从收发器出来，经过所述功率放大器，将信号放大，获得放大信号；所述放大信号经过所述滤波器，将带外信号滤掉后，获得过滤信号；所述过滤信号经过所述开关，通过天线将所述过滤信号发射出去；在所述接收回路中，信号从所述天线端口输入，经过所述开关，再经过所述低噪声放大器进行放大，获得放大信号；所述放大信号输入到所述收发器中。克服现有5G小基站射频前端的弊端，和现有分立器件的设计相比，极大的简化设计，在满足性能要求的同时，实现体积小、成本低、功耗低的特点。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种5G射频前端模块结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“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。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，本发明提出的5G小基站射频前端模块的组成结构示意图。包括功率放大器、滤波器、低噪声放大器、开关、逻辑控制器、功率检测器和驻波检测器。本发明提出的5G小基站射频前端主要有发射回路和接收回路，如图所示，发射回路为TX回路，接收回路为RX回路。
发射回路中，信号从收发器出来，经过功率放大器，将信号放大，再经过滤波器，将带外信号滤掉后，经过开关，最后通过天线将信号发射出去。在功率放大器的出口有一个功率检测器，实现对功率放大器输出功率的检测。具体的连接方式如下：功率放大器的输入端接模块外部收发器的TX输出端，功率放大器的输出端接滤波器的输入端，功率放大器的输出端同时也接功率检测器的输入端。滤波器的输出端接一个单刀双掷开关的一个输入端。功率检测器的输出端接模块外部相应电路。单刀双掷开关的输出端接模块外部的天线端口。
接收回路中，信号从天线端口进来，经过开关，再经过低噪声放大器进行放大，最后给收发器进行处理。具体的连接方式如下：低噪声放大器的输入端连接在单刀双掷开关的另一个输入端；低噪声放大器的输出端连接模块外部收发器的RX输入端。
单刀双掷开关的作用是根据工作状态，将信号在发射回路和接收回路中进行来回切换。
在开关出口有一个驻波检测器，通过对驻波测检可以得出在不同频点下的阻抗，并通过外部的阻抗控制，实现在各个频点功率放大器输出功率的优化控制。
逻辑控制器的作用是控制功率放大器和低噪声放大器的开启和关断，以及单刀双掷开关的工作逻辑，从而控制发射回路和接收回路的开启和关断。具体的控制方式为：当发射回路工作时，逻辑控制器发出信号，开启功率放大器，并将开关切换到发射回路，同时将低噪声放大器关闭；当接收回路工作时，逻辑控制器发出信号，开启低噪声放大器，并将开关切换到接收回路，同时将功率放大器关闭。
本发明提出的是全集成的射频前端的模块，功率放大器、低噪声放大器、滤波器、开关、逻辑控制器、功率检测器和驻波检测器这些器件，采用砷化镓(GaAs)、MEMS、SOI、CMOS等工艺制造，然后采用封装工艺，如倒装工艺、扇出、SiP工艺，将这些射频器件集成在一起，形成一个完整的射频前端模块。和目前所采用的分立器件的设计相比，极大的简化设计，在满足性能要求的同时，还可以做到体积小，成本低。
有益效果：5G全集成的射频前端模块，集成了功率放大器、开关、低噪声放大器、功率检测器、滤波器和逻辑控制器等器件；克服现有5G小基站射频前端的弊端，和现有分立器件的设计相比，极大的简化设计，在满足性能要求的同时，实现体积小、成本低、功耗低的特点。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种5G射频前端模块，其特征在于，所述前端模块包括：功率放大器、滤波器、低噪声放大器、开关；
小基站射频前端包括发射回路和接收回路；
在所述发射回路中，信号从收发器出来，经过所述功率放大器，将信号放大，获得放大信号；
所述放大信号经过所述滤波器，将带外信号滤掉后，获得过滤信号；
所述过滤信号经过所述开关，通过天线将所述过滤信号发射出去；
在所述接收回路中，信号从所述天线端口输入，经过所述开关，再经过所述低噪声放大器进行放大，获得放大信号；所述放大信号输入到所述收发器中。
2.根据权利要求1所述的一种5G射频前端模块，其特征在于，所述前端模块还包括：功率检测器，设置在所述功率放大器的出口端，用于实现对所述功率放大器输出功率的检测。
3.根据权利要求1所述的一种5G射频前端模块，其特征在于，所述前端模块还包括：驻波检测器，设置在所述开关的出口，用于监测信号在不同频点下的阻抗，并通过外部的阻抗控制，实现在各个频点功率放大器输出功率的优化控制。
4.根据权利要求1所述的一种5G射频前端模块，其特征在于，所述开关为单刀双掷开关的一个输入端与所述滤波器的输出端连接，另一个输入端与所述低噪声放大器的输入端连接，所述开关为单刀双掷开关的输出端与天线端口连接。
5.根据权利要求1所述的一种5G射频前端模块，其特征在于，所述前端模块还包括：逻辑控制器，分别与所述功率放大器、所述低噪声放大器和所述开关连接。
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