CN114499579B - 一种多制式无线通信射频电路及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多制式无线通信射频电路及终端。该电路包括收发信机、MMB功放模块、多通道天线开关、天线，以及中频低通滤波器和低频低通滤波器。收发信机的低频信号输出端包括两路，其中一路是2G低频信号输出端；收发信机的中频信号输出端包括两路，其中一路是2G中频信号输出端；MMB功放模块中，低频功放的输入端连接2G低频信号输出端，输出端连接低频输出开关；中频功放的输入端连接2G中频信号输出端，输出端连接中频输出开关；多通道天线开关通过中频低通滤波器连接中频输出开关；通过低频低通滤波器连接低频输出开关。本发明通过复用3G、4G或5G的硬件电路，实现了几乎无成本的2G通信功能。

Description

一种多制式无线通信射频电路及终端

技术领域

本发明涉及一种多制式无线通信射频电路，同时也涉及采用该多制式无线通信射频电路的终端，属于移动通信技术领域。

背景技术

由于2G（GSM制式）存在的优势以及存量用户和基础设施等原因，即使是5G手机也要求保留2G功能（向下兼容），在全球范围内实现2G退网还是一个漫长的过程。因此，当前的移动通信终端仍然普遍保留2G通信功能。2G通信功能的实现是基于TXM（Transmit-ReceiveFront-End Module，收发前端模块）芯片实现的。目前的移动通信终端厂商，即使在4G或5G移动通信终端中，也必须保留此芯片用于支持2G通信。

在现有技术中，常用的TXM芯片内部集成了2G通信用功率放大器和多通道天线开关（用于2G、3G、4G、5G各个频段通路切换），其尺寸一般是5.5mm*5.3mm。由于TXM芯片的尺寸较大而且成本较高（典型售价为0.4美元左右），提高了移动通信终端的成本，并且占用了宝贵的PCB板面积。目前，还没有在不搭载TXM芯片的情况下，实现2G与3G、4G或5G的结合的低成本移动通信终端。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种多制式无线通信射频电路。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种采用该多制式无线通信射频电路的终端。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种多制式无线通信射频电路，包括：收发信机、MMB功放模块、多通道天线开关、天线，以及中频低通滤波器和低频低通滤波器，

其中，收发信机具有低频信号输出端、中频信号输出端和高频信号输出端，所述低频信号输出端包括供2G信号使用的2G低频信号输出端；所述中频信号输出端包括供2G信号使用的2G中频信号输出端；

所述MMB功放模块包括低频功放、中频功放和高频功放以及低频输出开关、中频输出开关和高频输出开关；其中，所述低频功放的输入端连接所述2G低频信号输出端，输出端连接所述低频输出开关；所述中频功放的输入端连接所述2G中频信号输出端，输出端连接所述中频输出开关；所述高频功放的输入端连接所述高频信号输出端，输出端连接所述高频输出开关；

所述多通道天线开关的输入端分别连接所述低频输出开关、所述中频输出开关和所述高频输出开关；而且通过中频低通滤波器连接所述中频输出开关；通过低频低通滤波器连接所述低频输出开关；

所述多通道天线开关的输出端连接所述天线。

其中较优地，所述低频信号输出端包括3G、4G和5G信号共用的3G-5G低频信号输出端；

所述中频信号输出端包括3G、4G和5G信号共用的3G-5G中频信号输出端。

其中较优地，所述低频功放的输入端连接所述2G低频信号输出端和所述3G-5G低频信号输出端；

所述中频功放的输入端连接所述2G中频信号输出端和所述3G-5G中频信号输出端。

其中较优地，所述多通道天线开关的输入端通过高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器，分别连接所述低频输出开关、所述中频输出开关和所述高频输出开关。

其中较优地，所述中频低通滤波器、所述低频低通滤波器与所述多通道天线开关组成一个集成组件。

其中较优地，所述中频低通滤波器和所述低频低通滤波器是外置于所述多通道天线开关的组件。

其中较优地，还包括合成用低频功放以及功率合成器；其中，

所述合成用低频功放的输入端连接所述2G低频信号输出端，输出端连接所述功率合成器；

所述功率合成器的输出端连接所述多通道天线开关。

其中较优地，所述功率合成器的输出端通过所述低频低通滤波器连接所述多通道天线开关。

其中较优地，所述功率合成器的输出端连接所述低频输出开关。

一种采用多制式无线通信射频电路的终端，包括前述多制式无线通信射频电路。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种移动通信终端，包括上述的多制式无线通信射频电路。

与现有技术相比较，本发明具有以下的技术特点：通过复用3G、4G或5G的硬件电路，实现了几乎无成本的2G通信功能。在2G退网之前，利用本发明能够为移动通信终端厂商提供低成本的技术解决方案。而且，因为本发明的技术方案适用于3G-5G通信，在全球范围内具有广泛的适用性。

附图说明

图1为本发明的第一实施例中，多制式无线通信射频电路的结构示意图；

图2为本发明的第二实施例中，多制式无线通信射频电路的结构示意图；

图3为本发明的第三实施例中，多制式无线通信射频电路的结构示意图；

图4为图1所示的射频电路中，低频功放的最大输出功率示意图；

图5为图1所示的射频电路中，中频功放的最大输出功率示意图；

图6为采用该多制式无线通信射频电路的移动通信终端的示例图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

<第一实施例>

如图1所示，本发明第一实施例所提供的多制式无线通信射频电路100，包括收发信机110、MMB（Multimode Multiband Power Amplifier，多模多波段功率放大器）功放模块130、多通道天线开关123、天线140，以及中频低通滤波器124、低频低通滤波器125。其中，中频低通滤波器124、低频低通滤波器125内置于多通道天线开关123内。

收发信机110（约0dBm）具有低频信号输出端、中频信号输出端和高频信号输出端。其中，低频信号输出端包括两路，其中一路是供2G信号使用的2G低频信号输出端111，另一路是3G、4G和5G信号共用的低中频信号输出端（简称为：3G-5G低频信号输出端）112。中频信号输出端包括两路，其中一路是供2G信号使用的2G中频信号输出端113，另一路是3G、4G和5G信号共用的中频信号输出端（简称为：3G-5G中频信号输出端）114。高频信号输出端115用于4G或5G信号的输出，2G或3G通信没有高频信号，只有中频信号或低频信号。

MMB功放模块130包括低频功放132、中频功放131和高频功放133以及低频输出开关134、中频输出开关135和高频输出开关136。其中低频功放的输入端连接2G低频信号输出端111和3G-5G低频信号输出端112，输出端连接低频输出开关；中频功放的输入端连接2G中频信号输出端113和3G-5G中频信号输出端114，输出端连接中频输出开关；高频功放的输入端连接高频信号输出端115，输出端连接高频输出开关。

多通道天线开关123的输入端通过三路滤波器（高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器），分别连接低频输出开关、中频输出开关和高频输出开关；而且通过中频低通滤波器124连接中频输出开关；通过低频低通滤波器125连接低频输出开关。

换言之，多通道天线开关123与低频输出开关之间有两条通路：多通道天线开关123通过低频低通滤波器125连接低频输出开关；多通道天线开关123通过低频滤波器连接低频输出开关。多通道天线开关123与中频输出开关之间有两条通路：多通道天线开关123通过中频滤波器连接中频输出开关；多通道天线开关123通过中频低通滤波器124连接中频输出开关。多通道天线开关123通过高频滤波器连接高频输出开关。

多通道天线开关123的输出端连接天线140。

在移动通信终端发送2G中频信号时，收发信机110发出2G中频信号（约0dBm）时，2G中频信号经过2G中频信号输出端113输出到中频功放，放大到1W（30dBm），再经过中频输出开关，输出到中频低通滤波器124，然后经多通道天线开关123，由天线140上行连接到GSM基站。

在移动通信终端发送2G低频信号时，收发信机110发出2G低频信号（约0dBm）时，2G低频信号经过2G低频信号输出端输出到低频功放，放大到2W（33dBm），再经过低频输出开关，输出到低频低通滤波器125，然后经多通道天线开关123，由天线140上行连接到GSM基站。

综上所述，本实施例提供的多制式无线通信射频电路中的中频功放和低频功放（原本只是用于3G、4G、5G通信），被复用为GSM的中频功放和低频功放通路；中频功放和中频输出开关给GSM中频提供输出通路；低频功放和低频输出开关给GSM低频提供输出通路。因此，在本实施例中，利用在2G通信的中频通路和低频通路中，复用3G\4G\5G通信用的中频通路和低频通路，以此减少2G专用芯片TXM，从而节约了成本，并释放出TXM芯片占用的PCB面积给其他电路设计。

本实施例中，中频低通滤波器124和低频低通滤波器125内置在多通道天线开关123中。由于把低通滤波器124/125集成到多通道天线开关123中，形成了一个开关＋滤波器的前端模组。这个设计的优点在于提高了集成度，减少了外围电路设计的复杂性，降低了客户使用的难度，但是GSM一旦确认退网后，低通滤波器不方便移除。

<第二实施例>

不同于第一实施例，本实施例所提供的多制式无线通信射频电路中，中频低通滤波器124和低频低通滤波器125，如图2所示，是外置的，没有与多通道天线开关123集成为一个组件。外置的滤波器能够抑制GSM的谐波，使得带外杂散符合设计要求。

本实施例所提供的多制式无线通信射频电路中，不需要依托独立的功放芯片（TXM），而是复用MMB功放模块的通路。而且，GSM一旦退网后，只需要移除外置的中频低通滤波器124和低频低通滤波器125组件（这两个低通滤波器由电感电容组成，成本极低，所以可以不去除），很方便的实现PCB主板的硬件和软件兼容。

原有大封装的TXM芯片被替换为小封装的天线开关，芯片的尺寸从29mm²降低到大约9mm²，面积减少70%左右，从而节约了宝贵的PCB面积。

从TXM芯片换成天线开关，该芯片的成本也大约节省70%，使得整个射频架构成本降低约1.8元/手机，进而使得在3G、4G或5G手机中实现GSM通信的成本几乎为零。利用本发明所提供的技术解决方案，可以促进移动通信终端厂商在过渡期内保留GSM功能（不会犹豫不决或者不同生产厂商选择不同设计），这有利于移动通信终端厂商的产品定义以及与运营商之间的配合。

<第三实施例>

下面结合图3介绍本发明的第三实施例。

由于GSM的天线功率要求为中频30dBm（1W），低频33dBm（2W），考虑到从MMB功放模块到天线通路的损耗为2.5dB左右，实际要求MMB 功放的输出功率达到中频32.5dBm和低频35.5dBm。然而，现有的MMB 功放的低频饱和功率只有33dBm左右。如图4所示，目前的MMB功放模块的低频最大功率，即使在最大电压下也不能达到35.5dBm的要求，所以需要提高MMB功放的低频最大输出功率，以确保GSM功率可靠达标。如图5所示，目前的MMB 功放的中频最大功率即使在最低电压下也基本达到32.5dBm的要求，已满足要求。

为提高MMB 功放的低频最大输出功率，如图3所示，本实施例所提供的多制式无线通信射频电路中，利用现有5G通信终端的另一个低频功放（LB PA）150与低频功放，分别连接功率合成电路126，则输出的合成功率是单路功放的一倍，即总功率达到36dBm（33＋3＝36dBm），这样就能保证低频充足的功率要求。

具体而言，图3所示的多制式无线通信射频电路100A，包括收发信机110、MMB功放模块130、多通道天线开关123、天线140、合成用低频功放150以及功率合成器126。其中，收发信机110具有低频信号输出端、中频信号输出端和高频信号输出端。其中，低频信号输出端包括三路，其中一路是2G低频信号输出端111，另一路是2G低频信号输出端111的分路119；还有一路是3G-5G低频信号输出端112。中频信号输出端包括两路，其中一路是2G中频信号输出端113，另一路是3G-5G中频信号输出端。

MMB功放模块130包括低频功放、中频功放和高频功放以及低频输出开关、中频输出开关和高频输出开关。其中低频功放的输入端连接2G低频信号输出端111和3G-5G低频信号输出端112，输出端连接低频输出开关；中频功放的输入端连接2G中频信号输出端113和3G-5G中频信号输出端114，输出端连接中频输出开关；高频功放的输入端连接高频信号输出端115，输出端连接高频输出开关。

合成用低频功放150的输入端连接2G低频信号输出端111的分路119，输出端连接功率合成器126。

功率合成器126的输入端连接合成用低频功放150和低频输出开关，输出端连接低频低通滤波器125。

多通道天线开关123的输入端通过三路滤波器138（高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器），分别连接低频输出开关、中频输出开关和高频输出开关；而且通过中频低通滤波器124连接中频输出开关；通过低频低通滤波器125连接低频输出开关。中频低通滤波器124和低频低通滤波器125均外置。

在本实施例中，收发信机110发出中频信号的操作，与第一实施例相同，在此不赘述。

收发信机110发出低频信号时，2G低频信号经过2G低频信号输出端119输出到低频功放和合成用低频功放150。低频功放将信号放大到33dBm并经过低频输出开关输出给低频滤波器和功率合成器126。合成用低频功放150将信号放大到33dBm并输出给功率合成器126。功率合成器126将来自低频功放和合成用低频功放150的两路33dBm信号合成，输出到低频低通滤波器125，然后经多通道天线开关123，由天线140上行连接到GSM基站。

在本实施例中，通过复用5G通信终端自身的合成用低频功放150，利用低频功率合成技术来提升低频功率，保证达到2G通信功率要求；复用5G通信终端自身的低频功放和中频功放，及合成用低频功放150，在不增加5G通信终端的硬件成本的前提下实现2G通信功能。可见，本实施例的终端具有成本低外置的中频低通滤波器124和低频低通滤波器125也有利于在2G退网后的移除。

本发明所提供的多制式无线通信射频电路可以被用在移动通信终端中，作为通信组件的重要组成部分。这里所说的移动通信终端是指可以在移动环境中使用，支持GSM、EDGE、TD_SCDMA、TDD_LTE、FDD_LTE、5G等多种通信制式的计算机设备，包括移动电话、笔记本电脑、平板电脑、车载电脑等。

如图6所示，该移动通信终端至少包括处理器和存储器，还可以根据实际需要进一步包括通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件及输入/输出接口。其中，存储器、通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件及输入/输出接口均与该处理器连接。存储器可以是静态随机存取存储器（SRAM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、可编程只读存储器（PROM）、只读存储器（ROM）、磁存储器、快闪存储器等，处理器可以是中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）、现场可编程逻辑门阵列（FPGA）、专用集成电路（ASIC）、数字信号处理（DSP）芯片等。其它通信组件、传感器组件、电源组件、多媒体组件等均可以采用通用部件实现，在此就不具体说明了。

与现有技术相比较，本发明具有以下的技术特点：通过复用3G、4G或5G的硬件电路，实现了几乎无成本的2G通信功能。在2G退网之前，利用本发明能够为移动通信终端厂商提供低成本的技术解决方案。而且，因为本发明的技术方案适用于3G-5G通信，在全球范围内具有广泛的适用性。

上面对本发明所提供的多制式无线通信射频电路及终端进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (9)

1.一种多制式无线通信射频电路，其特征在于包括：

收发信机、MMB功放模块、多通道天线开关、天线，以及中频低通滤波器和低频低通滤波器，

其中，收发信机具有低频信号输出端、中频信号输出端和高频信号输出端，所述低频信号输出端包括供2G信号使用的2G低频信号输出端；所述中频信号输出端包括供2G信号使用的2G中频信号输出端；

所述MMB功放模块包括低频功放、中频功放和高频功放以及低频输出开关、中频输出开关和高频输出开关；其中，所述低频功放的输入端连接所述2G低频信号输出端，输出端连接所述低频输出开关；所述中频功放的输入端连接所述2G中频信号输出端，输出端连接所述中频输出开关；所述高频功放的输入端连接所述高频信号输出端，输出端连接所述高频输出开关；

所述多通道天线开关的输入端分别连接所述低频输出开关、所述中频输出开关和所述高频输出开关；而且通过中频低通滤波器连接所述中频输出开关；通过低频低通滤波器连接所述低频输出开关；

所述多通道天线开关的输出端连接所述天线，

其中，所述低频信号输出端包括3G、4G和5G信号共用的3G-5G低频信号输出端；

所述中频信号输出端包括3G、4G和5G信号共用的3G-5G中频信号输出端。

2.如权利要求1所述的多制式无线通信射频电路，其特征在于：

所述低频功放的输入端连接所述2G低频信号输出端和所述3G-5G低频信号输出端；

所述中频功放的输入端连接所述2G中频信号输出端和所述3G-5G中频信号输出端。

3.如权利要求2所述的多制式无线通信射频电路，其特征在于：

所述多通道天线开关的输入端通过高频滤波器、中频滤波器、低频滤波器，分别连接所述低频输出开关、所述中频输出开关和所述高频输出开关。

4.如权利要求3所述的多制式无线通信射频电路，其特征在于：

所述中频低通滤波器、所述低频低通滤波器与所述多通道天线开关组成一个集成组件。

5.如权利要求3所述的多制式无线通信射频电路，其特征在于：

所述中频低通滤波器和所述低频低通滤波器是外置于所述多通道天线开关的组件。

6.如权利要求3所述的多制式无线通信射频电路，其特征在于还包括合成用低频功放以及功率合成器；其中，

所述合成用低频功放的输入端连接所述2G低频信号输出端，输出端连接所述功率合成器；

所述功率合成器的输出端连接所述多通道天线开关。

7.如权利要求6所述的多制式无线通信射频电路，其特征在于：

所述功率合成器的输出端通过所述低频低通滤波器连接所述多通道天线开关。

8.如权利要求6所述的多制式无线通信射频电路，其特征在于：

所述功率合成器的输出端连接所述低频输出开关。

9.一种采用多制式无线通信射频电路的终端，其特征在于包括如权利要求1～8中任意一项所述的多制式无线通信射频电路。

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