CN114244391B - 一种射频组件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种射频组件，包括：本振电路，发射电路、接收电路、开关以及天线，开关分别与发射电路、接收电路以及天线电连接；本振电路，分别与发射电路和接收电路电连接，用于产生发射电路和接收电路所需的本振信号；发射电路，用于将本端输入的中频信号通过本振信号转换为对应的射频信号；接收电路，用于将接收到的对端的射频信号通过本振信号转换为对应的中频信号；开关，用于切换发射电路和接收电路，以使射频组件工作在发射状态或者接收状态；天线，用于发射本端产生的射频信号或者用于接收对端发射的射频信号。该射频组件的集成度高，且具有体积小、重量轻、功耗低、成本低以及可靠性高等优点。

Description

一种射频组件

技术领域

本申请涉及射频技术领域，特别是涉及一种射频组件。

背景技术

射频组件处于无线通信系统的最前端部位，在无线通信系统中占据着举足轻重的作用，其性能直接影响到无线通信系统的质量，即射频组件一直是无线通信系统研究的重点之一。随着通信技术的不断发展，无线通信系统对射频组件的要求越来越高。小型化、低功耗、高可靠性以及高集成度等成为射频组件的发展趋势。

发明内容

基于此，本申请提供一种射频组件。

第一方面，本申请提供一种射频组件，包括：本振电路，发射电路、接收电路、开关以及天线，所述开关分别与所述发射电路、所述接收电路以及所述天线电连接；

所述本振电路，分别与所述发射电路和所述接收电路电连接，用于产生所述发射电路和所述接收电路所需的本振信号；

所述发射电路，用于将本端输入的中频信号通过所述本振信号转换为对应的射频信号；

所述接收电路，用于将接收到的对端的射频信号通过所述本振信号转换为对应的中频信号；

所述开关，用于切换所述发射电路和所述接收电路，以使所述射频组件工作在发射状态或者接收状态；

所述天线，用于发射所述本端产生的射频信号或者用于接收所述对端发射的射频信号。

在其中一个实施例中，所述本振电路和所述接收电路呈直角弯型布局，所述接收电路呈直线布局。

在其中一个实施例中，所述本振电路包括：

基准源，用于产生本振信号；

锁相环，与所述基准源电连接，用于对所述本振信号进行锁相处理；

两个级联的第一滤波放大单元，与所述锁相环电连接，用于对所述锁相环输出的本振信号进行滤波放大处理；

功分器，与所述第一滤波放大单元电连接，用于将滤波放大处理后的本振信号分成两路输出，一路输出至所述接收电路，另一路输出至所述发射电路。

在其中一个实施例中，所述第一滤波放大单元中的滤波器为声表面波滤波器。

在其中一个实施例中，所述发射电路包括：

第一中频处理装置，用于对本端输入的中频信号进行滤波放大处理，所述中频处理装置包括第二滤波放大单元；

第一混频器，与所述第一中频处理装置和所述本振电路电连接，用于通过所述本振信号对滤波放大处理后的中频信号进行上变频处理，得到射频信号；

第一射频处理装置，与所述第一混频器电连接，用于对所述射频信号进行滤波放大处理；其中，所述第一射频处理装置包括两个级联的第三滤波放大单元和第四滤波放大单元。

在其中一个实施例中，所述第四滤波放大单元中的放大器为厚膜电路结构，且采用全密封扁平金属管壳封装。

在其中一个实施例中，所述接收电路包括：

第二射频处理装置，用于对接收到的对端的射频信号进行滤波放大处理；

第二混频器，用于与所述第二射频处理装置和所述本振电路电连接，用于通过所述本振信号对滤波放大处理后的射频信号进行下变频处理，得到中频信号；

第二中频处理装置，与所述第二混频器电连接，用于对所述中频信号进行滤波放大处理。

在其中一个实施例中，所述第二射频处理装置包括：沿信号传输方向依次设置的限幅器、第一放大器、第一衰减器、第二放大器和第一滤波器；

所述第二中频处理装置包括：沿信号传输方向依次设置的第二滤波器、第二衰减器、第三放大器、第三滤波器、第四放大器和第四滤波器。

在其中一个实施例中，第二滤波器为声表面波滤波器，所述第三滤波器为晶体滤波器。

在其中一个实施例中，所述射频组件还包括：

电源电路；其中，所述电源电路包括电源、与所述本振电路、所述发射电路和所述接收电路电连接的线性稳压器。

本申请实施例提供的射频组件，包括：本振电路，发射电路、接收电路、开关以及天线，所述开关分别与所述发射电路、接收电路以及天线电连接；本振电路，分别与发射电路和接收电路电连接，用于产生发射电路和接收电路所需的本振信号；发射电路，用于将本端输入的中频信号通过所述本振信号转换为对应的射频信号；接收电路，用于将接收到的对端的射频信号通过所述本振信号转换为对应的中频信号；所述开关，用于切换发射电路和接收电路，以使所述射频组件工作在发射状态或者接收状态；所述天线，用于发射本端产生的射频信号或者用于接收对端发射的射频信号。也就是说，该射频组件能够将发射电路、接收电路以及本振电路集成在一体，使其同时具备收发功能，即该射频组件的集成度高；同时，电路结构简单，使得该射频组件还具有体积小、重量轻、功耗低、成本低以及可靠性高等优点。

附图说明

图1为本申请实施例提供的射频组件的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的射频组件的另一种结构示意图；

图3为本申请实施例提供的射频组件中的本振电路的一种结构示意图；

图4为本申请实施例提供的射频组件中的发射电路的一种结构示意图；

图5为本申请实施例提供的射频组件中的接收电路的一种结构示意图；

附图标记说明：

10：本振电路； 100：基准源； 101：锁相环；

102：第一滤波放大单元； 103：功分器； 11：发射电路；

110：第一中频处理装置； 111：第一混频器； 112：第一射频处理装置；

12：接收电路； 120：第二射频处理装置； 121：第二混频器；

122：第二中频处理装置； 13：开关； 14：天线；

15：电源电路。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

图1为本申请实施例提供的射频组件的一种结构示意图。如图1所示，该射频组件可以包括：本振电路10，发射电路11、接收电路12、开关13以及天线14，开关13分别与发射电路11、接收电路12以及天线14电连接。

具体的，本振电路10，分别与发射电路11和接收电路12电连接，用于产生发射电路11和接收电路12所需的本振信号。

其中，本振电路10可以产生两路本振信号，一路本振信号提供给发射电路11进行上变频处理，另一路本振信号提供给接收电路12进行下变频处理。

发射电路11，用于将本端输入的中频信号通过本振信号转换为对应的射频信号。

其中，发射电路11提供发射功能，可以将本端数模转换器(Digital AnalogConverter，DAC)输入的中频信号通过本振信号转换为适于发射的射频信号。发射电路11的最大发射功率可以为28dBm。例如，发射电路11可以将DAC送出的60MHz中频信号上变频至频率范围为430MHz-435MHz的射频信号，并经滤波放大后通过天线14发射，以供对端接收。

接收电路12，用于将接收到的对端的射频信号通过本振信号转换为对应的中频信号。

其中，接收电路12提供接收功能，可以将通过天线14接收到的对端的射频信号通过本振信号转换为模数转换器(Analog Digital Converter，ADC)所需的中频信号。例如，接收电路12可以将天线14接收到的频率范围为430MHz-435MHz的射频信号下变频为60MHz中频信号，并经滤波放大后传输给ADC采样，以获取对端的发射信号。

开关13，用于切换发射电路11和接收电路12，以使射频组件工作在发射状态或者接收状态。

其中，开关13可以为单刀双掷开关，开关13的动端与天线14电连接，不动端分别与发射电路11和接收电路12电连接，通过对开关13的动端进行切换，从而将射频组件切换为发射状态或者接收状态。也就是说，射频组件通过开关13实现收发分时工作，发射时不接收，接收时不发射。同时，发射电路11和接收电路12具有一定的隔离度，如收发隔离度可以为53.4dB。

天线14，用于发射本端产生的射频信号或者用于接收对端发射的射频信号。

可选地，上述天线14可以微带天线，当然，也可以是其它类型的天线，如喇叭天线、介质杆天线或者波导缝隙天线等等。

在一个实施例中，可选地，如图2所示，本振电路10和接收电路12呈直角弯型布局，避免了环路走线引发的自激；同时，接收电路12的输入与输出位于斜对角的位置，实现了输入与输出的最大化隔离。发射电路11呈直线布局，信号流向顺畅，保证了信号传输效果。

需要说明的是，图2中各电路之间的相对布局仅是一种示例，仅需本振电路10和接收电路12呈直角弯型布局，以及发射电路11呈直线布局即可。

继续参见图2，可选地，该射频组件还可以包括：电源电路15，电源电路包括电源、与本振电路10、发射电路11和接收电路12电连接的线性稳压器。

本振电路10、发射电路11和接收电路12具有单独的线性稳压器，可以避免电源共用带来的串扰。可选地，电源电路15中还可以包括开关电源，设置在电源与本振电路10和接收电路12对应的线性稳压器之间，用于进行电压转换，并将转换后的电压输出至相应的线性稳压器中。电源电路15可以与本振电路10集成在一块电路板中，发射电路11和接收电路12可以为相互独立的电路板。

本申请实施例提供的射频组件，包括：本振电路，发射电路、接收电路、开关以及天线，所述开关分别与所述发射电路、接收电路以及天线电连接；本振电路，分别与发射电路和接收电路电连接，用于产生发射电路和接收电路所需的本振信号；发射电路，用于将本端输入的中频信号通过所述本振信号转换为对应的射频信号；接收电路，用于将接收到的对端的射频信号通过所述本振信号转换为对应的中频信号；所述开关，用于切换发射电路和接收电路，以使所述射频组件工作在发射状态或者接收状态；所述天线，用于发射本端产生的射频信号或者用于接收对端发射的射频信号。也就是说，该射频组件能够将发射电路、接收电路以及本振电路集成在一体，使其同时具备收发功能，即该射频组件的集成度高；同时，电路结构简单，使得该射频组件还具有体积小、重量轻、功耗低、成本低以及可靠性高等优点。

在一个实施例中，提供了一种本振电路10。如图3所示，该本振电路10可以包括：基准源100、锁相环101、两个级联的第一滤波放大单元102和功分器103。

具体的，基准源100，用于产生本振信号。

其中，可以采用高稳定度的震荡器作为基准源100，如晶体振荡器或者其它类型的振荡器。可选地，该基准源100可以为低相位噪声温补晶振，相位噪声可达到-145dBc/Hz@1kHz，频率稳定性<1*10^-6/y。

锁相环101，与基准源100电连接，用于对本振信号进行锁相处理。

可选地，锁相环101可以为低相位噪声锁相环，相位噪声可达到-134dBc/Hz@1MHz。

两个级联的第一滤波放大单元102，与锁相环101电连接，用于对锁相环102输出的本振信号进行滤波放大处理。

其中，每个第一滤波放大单元102可以包括滤波器和放大器，滤波器可以为声表面波滤波器，在保证滤波效果的同时可以减小本振电路10的体积。

功分器103，与两个级联的第一滤波放大单元102电连接，用于将滤波放大处理后的本振信号分成两路输出，一路输出至发射电路11中，用于对本端输入的中频信号进行上变频处理，另一路输出至接收电路12中，用于对对端发射的射频信号进行下变频处理。

可选地，基准源100和锁相环101之间还可以设置一功分器，用于将基准源100产生的晶振信号分成两路传输，一路用于产生本振信号，另一路直接输出，作为系统的同步信号。

在本实施例中，本振电路的电路结构简单，能够同时向发射电路和接收电路提供所需的本振信号，且采用的器件体积较小，在实现同样功能的前提下减少了本振电路的体积和重量。

在一个实施例中，还提供了一种发射电路11。如图4所示，该发射电路11可以包括：第一中频处理装置110、第一混频器111和第一射频处理装置112。

具体的，第一中频处理装置110，用于对本端输入的中频信号进行滤波放大处理，该第一中频处理装置110包括第二滤波放大单元。

其中，第一中频处理装置110的一端与DAC电连接，另一端与第一混频器111电连接，用于将DAC输出的中频信号进行滤波放大处理后送入第一混频器111中。第二滤波放大单元可以包括滤波器和放大器，该滤波器用于对本端输入的中频信号进行滤波处理，放大器用于对滤波处理后的中频信号进行放大处理。

可选地，该第一中频处理装置110还包括衰减器，该衰减器用于降低放大处理后的中频信号的幅度以及降低后续混频带来的交调杂散。可选地，该衰减器可以为可调衰减器，通过更换表贴电阻实现对放大处理后的中频信号的幅度调节，同时也减小了发射电路的体积。

第一混频器111，与第一中频处理装置110和本振电路10电连接，用于通过本振信号对滤波放大处理后的中频信号进行上变频处理，得到射频信号。

其中，第一混频器111用于将具有一定频率的输入信号，变换成具有更高频率的输出信号。本振电路10中的一个输出端口与第一混频器111电连接，这样，第一混频器111便可以通过本振电路10输出的本振信号对滤波放大处理后的中频信号进行上变频处理，输出相应频率的射频信号。

第一射频处理装置112，与第一混频器111电连接，用于对射频信号进行滤波放大处理；其中，第一射频处理装置112包括两个级联的第三滤波放大单元和第四滤波放大单元。可选地，第一射频处理装置112还可以包括一滤波器，用于对第四滤波放大单元输出的信号进行滤波处理，并将滤波处理后的输出信号通过天线14进行发射。

其中，第一射频处理装置112的一端与第一混频器111电连接，另一端通过开关13与天线14电连接，用于将第一混频器111混频后的射频信号进行滤波放大处理后送入天线14进行发射。第三滤波放大单元和第四滤波放大单元均包括滤波器和放大器，滤波器用于对输入信号进行滤波处理，放大器用于对滤波后的信号进行放大处理。也就是说，整个发射电路11中包含三级放大器，第一中频处理装置110包含一级放大器，第一射频处理装置112包含两级放大器。

可选地，第四滤波放大单元中的放大器可以为厚膜电路结构，且采用全密封扁平金属管壳封装。采用厚膜电路结构的放大器，可以提高电性能的稳定性和可靠性，且功耗较低。采用全密封扁平金属管壳封装的放大器，可以增加放大器的散热面积，从而提高射频组件的可靠性。

在本实施例中，发射电路的电路结构简单，能够将DAC输出的中频信号转换为对应的射频信号，并经过滤波放大后通过天线进行发射，实现了射频组件的信号发射功能；同时，发射电路中的部分放大器采用厚膜电路结构以及采用全密封扁平金属管壳封装，不仅降低了发射电路的功耗，还增大了发射电路的散热面积，从而提高了发射电路性能的可靠性。

在一个实施例中，还提供了一种接收电路12。如图5所示，该接收电路12可以包括：第二射频处理装置120、第二混频器121以及第二中频处理装置122。

具体的，第二射频处理装置120，用于对接收到的对端的射频信号进行滤波放大处理。

其中，第二射频处理装置120的一端与第二混频器121电连接，另一端通过开关13与天线14电连接，用于将天线14接收到的射频信号进行射频端的滤波放大处理后送入第二混频器121中。

第二混频器121，用于与第二射频处理装置120和本振电路10电连接，用于通过本振信号对滤波放大处理后的射频信号进行下变频处理，得到中频信号。

其中，第二混频器121用于将具有一定频率的输入信号，变换成具有更低频率的输出信号。本振电路10的的一个输出端口与第二混频器121电连接，这样，第二混频器121便可以通过本振电路10输出的本振信号对滤波放大处理后的射频信号进行下变频处理，输出相应频率的中频信号。

第二中频处理装置122，与第二混频器121电连接，用于对中频信号进行滤波放大处理。

其中，第二中频处理装置122的一端与ADC电连接，另一端与第二混频器121电连接，用于将第二混频器121输出的中频信号进行滤波放大处理后送入ADC中。

可选地，第二射频处理装置120可以包括：沿信号传输方向依次设置的限幅器、第一放大器、第一衰减器、第二放大器和第一滤波器。第二中频处理装置122可以包括：沿信号传输方向依次设置的第二滤波器、第二衰减器、第三放大器、第三滤波器、第四放大器和第四滤波器。

接收电路12具有以下特点：

接收电路12的最前端设置限幅器，用以保护接收电路，避免接收信号意外泄露造成电路的损坏。同时，为了防止放大器自激，将增益分配到射频端(即第二射频处理装置120)和中频端(即第二中频处理装置122)上。由于第二混频器121是非线性器件，输入信号太多，会引起众多的非线性失真，因此，可以将射频端增益比中频端增益设置得较低一些。

为此，在具体的放大器选型中，考虑第二射频处理装置120应该具有尽可能低的噪声系数和在不失真的条件下尽可能高增益的特点；中频放大器位于第二混频器121之后，是接收电路12的主要增益级，可以由两个小信号线性放大器级联组成(即上述的第三放大器和第四放大器)；同时为了提高接收电路12的整体增益，射频放大器也可以由两级放大器级联组成(即上述的第一放大器和第二放大器)；接收电路12中所有放大器的选择都要兼顾高增益条件下的稳定性及带内平坦度，以适应无线通信的需求。

接收电路12中的第一衰减器和第二衰减器可以为数控衰减器。在接收电路12中设置两级数控衰减器，射频端和中频端各分布一级数控衰减器，其衰减范围可以为0～30dB。通过控制信号输入，控制两级数控衰减器的开启状态以及衰减幅度，具体的配置可以如下表1所示：

输入信号幅度	第一衰减器状态	第二衰减器状态
			-110～-50dBm	不开启	不开启
-50～-40dBm	不开启	衰减0～10dB
			-40～-30dBm	不开启	衰减10～20dB
-30～-20dBm	衰减0～10dB	衰减20dB
			-20～-10dBm	衰减10～20dB	衰减20dB
-10～0dBm	衰减20～30dB	衰减20dB

通过合理的幅度控制，可以保证接收电路12中所有的放大器都处在未饱和状态，使整个接收电路12工作在线性区，从而避免后端的解调失真。

可选地，第二滤波器可以为声表面波滤波器，相比于传统的低通滤波器，在实现同样滤波效果的前提下，体积降低了一倍以上，从而减少了射频组件的体积和重量。第三滤波器可以为晶体滤波器，其3dB带宽为200KHz，带内波动小于1dB，有效降低了临近信道的干扰，提高了射频组件的接收性能。

需要说明的是，为了降低接收电路12中的串扰，接收电路12可以按照直角弯型布局，第二混频器121布局在拐弯处，第二射频处理装置120分布在直角的一侧，沿直线传输，第二中频处理装置122分布在直角的另一侧，也是沿直线传输，避免了环路走线引发的自激。

在本实施例中，接收电路能够将天线接收到的射频信号转换为对应的中频信号，并经过滤波放大后输入至ADC进行采样，实现了射频组件的信号接收功能；同时，接收电路的电路结构简单，在满足相应功能前提下选取体积较小的器件，从而降低了接收电路的体积和重量。

接下来，对上述射频组件的安装结构进行相应的介绍：

本振电路10、发射电路11以及接收电路12通过隔墙实现空间隔离，隔墙如图2中空白部分所示。需要互连的位置，通过隔墙开凹槽，方便走线。射频组件的盒体有盖板，用于防尘。射频组件的重要信号节点处设置有测试点，用于功能测试。射频组件的电路板与结构件之间有足够的螺钉，保证电路板不会在震动冲击中产生位移。射频组件的外壳设计有散热齿，保证了良好的散热效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种射频组件，其特征在于，包括：本振电路，发射电路、接收电路、开关以及天线，所述开关分别与所述发射电路、所述接收电路以及所述天线电连接；

所述本振电路，分别与所述发射电路和所述接收电路电连接，用于产生所述发射电路和所述接收电路所需的本振信号；

所述发射电路，用于将本端输入的中频信号通过所述本振信号转换为对应的射频信号；

所述接收电路，用于将接收到的对端的射频信号通过所述本振信号转换为对应的中频信号；

所述开关，用于切换所述发射电路和所述接收电路，以使所述射频组件工作在发射状态或者接收状态；

所述天线，用于发射所述本端产生的射频信号或者用于接收所述对端发射的射频信号；

其中，所述接收电路包括：

第二射频处理装置，用于对接收到的对端的射频信号进行滤波放大处理；

第二混频器，用于与所述第二射频处理装置和所述本振电路电连接，用于通过所述本振信号对滤波放大处理后的射频信号进行下变频处理，得到中频信号；

第二中频处理装置，与所述第二混频器电连接，用于对所述中频信号进行滤波放大处理；

所述本振电路和所述接收电路呈直角弯型布局，所述发射电路呈直线布局；

具体的，所述第二射频处理装置布局在形成直角的一边，沿直线传输；所述第二中频处理装置布局在形成直角的另一边，沿直线传输；所述第二混频器布局在直角拐弯处。

2.根据权利要求1所述的射频组件，其特征在于，所述本振电路包括：

基准源，用于产生本振信号；

锁相环，与所述基准源电连接，用于对所述本振信号进行锁相处理；

两个级联的第一滤波放大单元，与所述锁相环电连接，用于对所述锁相环输出的本振信号进行滤波放大处理；

功分器，与所述第一滤波放大单元电连接，用于将滤波放大处理后的本振信号分成两路输出，一路输出至所述发射电路，另一路输出至所述接收电路。

3.根据权利要求2所述的射频组件，其特征在于，所述第一滤波放大单元中的滤波器为声表面波滤波器。

4.根据权利要求1所述的射频组件，其特征在于，所述发射电路包括：

第一中频处理装置，用于对本端输入的中频信号进行滤波放大处理，所述第一中频处理装置包括第二滤波放大单元；

第一混频器，与所述第一中频处理装置和所述本振电路电连接，用于通过所述本振信号对滤波放大处理后的中频信号进行上变频处理，得到射频信号；

第一射频处理装置，与所述第一混频器电连接，用于对所述射频信号进行滤波放大处理；其中，所述第一射频处理装置包括两个级联的第三滤波放大单元和第四滤波放大单元。

5.根据权利要求4所述的射频组件，其特征在于，所述第四滤波放大单元中的放大器为厚膜电路结构，且采用全密封扁平金属管壳封装。

6.根据权利要求1所述的射频组件，其特征在于，所述第二射频处理装置包括：沿信号传输方向依次设置的限幅器、第一放大器、第一衰减器、第二放大器和第一滤波器；

所述第二中频处理装置包括：沿信号传输方向依次设置的第二滤波器、第二衰减器、第三放大器、第三滤波器、第四放大器和第四滤波器。

7.根据权利要求6所述的射频组件，其特征在于，所述第二滤波器为声表面波滤波器，所述第三滤波器为晶体滤波器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的射频组件，其特征在于，所述射频组件还包括：

电源电路；其中，所述电源电路包括电源、与所述本振电路、所述发射电路和所述接收电路电连接的线性稳压器。

Images