CN114006629A - 一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Sub‑6G‑LTCC物联网射频前端微系统，具体涉及射频前端领域，包括基带和与基带连接的通信收发芯片；通信收发芯片和基带用于接收或发射系统运行过程中所需的射频信号；通信收发芯片的输出端连接有功率放大器，功率放大器用于对所需的射频信号进行放大，使其满足系统动态变化的接收范围需求；功率放大器的输出端连接有第一滤波器，第一滤波器用于实现射频信号的发射滤波并抑制带外信号；第一滤波器的输出端连接有双工器。本发明能够在保护功率放大器的同时，也确保了收发链路间的切换同步，且能防止发射信号回波损坏功率放大器，而双集天线分割为两个不同的模块，能够解决PCB摆件问题，降低功耗、提升射频性能。

Description

一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统
技术领域
本发明涉及射频前端领域，更具体地说，本发明涉及一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统。
背景技术
随着全球移动通信蓬勃发展，移动终端伴随着从2G、3G到LTE网络持续演进，又将迎来大带宽高速率、低时延高可靠、低功耗大连接的5G时代。预计2019年人均流量将达到18Gbit，移动互联网流量进入泽字节时代，“万物互联”“泛在感知”驱动着智能终端产品创新突破，以适配和满足网络和用户更高的要求。5G和物联网将成为驱动终端市场发展的新引擎。
目前市场上的终端主要组成部分包括：芯片、存储、显示屏/触摸屏、摄像模组、电池、电路板等。每个组件领域的技术革新和市场发展将共同制约着终端产业链的发展。其中，终端的无线通信模块主要由芯片平台、射频前端(RFFE——RadioFrequencyFrontEnd)和天线三大部分构成。
根据市场调查机构Na-vian的预测，仅移动终端中射频前端芯片的市场规模将会从2015年的119.4亿美元增长至2020年的212亿美元，年复合增长率达到15.4％。但是现有的射频前端微系统存在着一定的缺陷，如发射信号的回拨容易损坏射频前端中的功率放大器、由于天线设计问题导致PCB摆件问题和功耗较高。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统，能够在保护功率放大器的同时，也确保了收发链路间的切换同步，且能够防止发射信号回波损坏功率放大器，而双集天线分割为两个不同的模块，能够解决PCB摆件问题，降低功耗、提升射频性能。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统，包括基带和与基带连接的通信收发芯片；
通信收发芯片和基带用于接收或发射系统运行过程中所需的射频信号；
通信收发芯片的输出端连接有功率放大器，功率放大器用于对所需的射频信号进行放大，使其满足系统动态变化的接收范围需求；
功率放大器的输出端连接有第一滤波器，第一滤波器用于实现射频信号的发射滤波并抑制带外信号；
第一滤波器的输出端连接有双工器，双工器用于对射频信号的接收和发送进行收发隔离，降低信号干扰；
双工器的输出端连接有天线调谐模块、开关模块和第二滤波器，天线调谐模块用于对射频信号进行分频，开关模块用于控制射频信号的通断；
其中，第二滤波器用于实现射频信号的接收滤波并抑制带外信号，第二滤波器的输出端连接有低噪声放大器，低噪声放大器的输出端与通信收发芯片连接，低噪声放大器用于实现小信号的放大。
在一个优选地实施方式中，所述天线调谐模块连接有主集天线和分集天线，主集天线的收发通道和分集天线的接收通道分割为两个不同的模块。
在一个优选地实施方式中，所述开关连接有双通器，双通器用于实现同向信号的分频。
在一个优选地实施方式中，当射频前端微系统处于发射模式时，初始的小信号通过功率放大器合理的增益分配，进行二次放大以达到射频前端最大发射信号的功率指标。
在一个优选地实施方式中，系统还根据接收的射频信号功率的大小，通过另外连接的数字衰减器对信号进行相应的衰减和放大，以保证接收信号处于最佳的接收状态。
本发明的技术效果和优点：
本发明能够在保护功率放大器的同时，也确保了收发链路间的切换同步，且能够防止发射信号回波损坏功率放大器，而双集天线分割为两个不同的模块，能够解决PCB摆件问题，降低功耗、提升射频性能。
附图说明
图1为本发明的系统框架结构示意图。
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，所描述的实施例仅仅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做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。
如图1所示的一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统，包括基带和与基带连接的通信收发芯片；
通信收发芯片和基带用于接收或发射系统运行过程中所需的射频信号；
通信收发芯片的输出端连接有功率放大器，功率放大器用于对所需的射频信号进行放大，使其满足系统动态变化的接收范围需求；
进一步的，从通信收发芯片接收的射频信号，经过功率放大器处理后，进入至后续的接收链路，在后续的处理过程中，射频信号会依次经过低噪放、滤波和增益处理，从而完成射频信号的功率放大，并对射频信号噪声和带外杂波进行抑制。
功率放大器的输出端连接有第一滤波器，第一滤波器用于实现射频信号的发射滤波并抑制带外信号；
第一滤波器的输出端连接有双工器，双工器用于对射频信号的接收和发送进行收发隔离，降低信号干扰；
双工器的输出端连接有天线调谐模块、开关模块和第二滤波器，天线调谐模块用于对射频信号进行分频，开关模块用于控制射频信号的通断；
其中，第二滤波器用于实现射频信号的接收滤波并抑制带外信号，第二滤波器的输出端连接有低噪声放大器，低噪声放大器的输出端与通信收发芯片连接，低噪声放大器用于实现小信号的放大。
在上述的基础上，信号首先经过低噪声放大器进行功率放大，同时，低噪声放大器可使前级电路早上系数控制在一个较小的范围之内。
在一个实施例中，在低噪声放大器一侧连接低噪声方璐放大器和数字衰减器进行配合，并根据接收信号的功率大小进行链路的增益调节，保证后续的调制调节过程处于最佳的接收性能。
所述天线调谐模块连接有主集天线和分集天线，主集天线的收发通道和分集天线的接收通道分割为两个不同的模块。
所述开关连接有双通器，双通器用于实现同向信号的分频。
双工器在对射频信号进行收发隔离，降低射频信号在接收和发送的过程中所产生的干扰，系统还根据接收的射频信号功率的大小，通过另外连接的数字衰减器对信号进行相应的衰减和放大，以保证接收信号处于最佳的接收状态；
处于发射模式时，由天线调谐模块输出的信号，由通信收发芯片产生的信号经过功率放大器和第一滤波器进行功率放大后，最终从天线调谐模块的天线处输出。
其中，一个主集天线在工作模式下，支持多模多频段的发射接收通道，一个分集天线实现接收合并，由于主集天线的收发通道和分集天线的接收通道分割为两个不同的模块，能够解决PCB摆件问题，降低功耗、提升射频性能。
在一个实施例中，当射频前端微系统处于发射模式时，初始的小信号通过功率放大器合理的增益分配，进行二次放大以达到射频前端最大发射信号的功率指标，同时可在功率放大器上搭配射频开关和隔离器两个保护元件，能够在保护功率放大器的同时，也确保了收发链路间的切换同步，而隔离器能够防止发射信号回波损坏功率放大器。
进一步的，采用独立接收通道支持各频段，以减少外围电路和开关带来的损耗，单接收通道尽量支持多模，扩大每条射频接收通道覆盖的频率范围以提供灵活的多种频段选择、满足运营商多样化的需求。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统，其特征在于，包括基带和与基带连接的通信收发芯片；
通信收发芯片和基带用于接收或发射系统运行过程中所需的射频信号；
通信收发芯片的输出端连接有功率放大器，功率放大器用于对所需的射频信号进行放大，使其满足系统动态变化的接收范围需求；
功率放大器的输出端连接有第一滤波器，第一滤波器用于实现射频信号的发射滤波并抑制带外信号；
第一滤波器的输出端连接有双工器，双工器用于对射频信号的接收和发送进行收发隔离，降低信号干扰；
双工器的输出端连接有天线调谐模块、开关模块和第二滤波器，天线调谐模块用于对射频信号进行分频，开关模块用于控制射频信号的通断；
其中，第二滤波器用于实现射频信号的接收滤波并抑制带外信号，第二滤波器的输出端连接有低噪声放大器，低噪声放大器的输出端与通信收发芯片连接，低噪声放大器用于实现小信号的放大。
2.根据权利要求1所述的一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统，其特征在于：所述天线调谐模块连接有主集天线和分集天线，主集天线的收发通道和分集天线的接收通道分割为两个不同的模块。
3.根据权利要求1所述的一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统，其特征在于：所述开关连接有双通器，双通器用于实现同向信号的分频。
4.根据权利要求1所述的一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统，其特征在于：微系统采用独立接收通道支持各频段，单接收通道支持多模，扩大每条射频接收通道覆盖的频率范围。
5.根据权利要求1所述的一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统，其特征在于：当射频前端微系统处于发射模式时，初始的小信号通过功率放大器合理的增益分配，进行二次放大以达到射频前端最大发射信号的功率指标。
6.根据权利要求1所述的一种Sub-6G-LTCC物联网射频前端微系统，其特征在于：系统还根据接收的射频信号功率的大小，通过另外连接的数字衰减器对信号进行相应的衰减和放大，以保证接收信号处于最佳的接收状态。
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