CN114640370B - 射频收发系统及通信设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种射频收发系统和通信设备。该射频收发系统，包括：射频收发器；天线组，至少包括第一天线、第二天线、第三天线和第四天线；三个射频LFEM器件，射频LFEM器件被配置有第一收发端口、第二收发端口、至少一个天线端口及用于连接射频收发器的第一接收端口、第二接收端口和第三接收端口；其中，各射频LFEM器件的天线端口分别用于连接第一天线、第二天线、第三天线；收发选择模块，收发选择模块分别与各射频LFEM器件的第一收发端口、第二收发端口连接，以经各射频LFEM器件分别与第一天线、第二天线、第三天线连接，收发选择模块还分别与射频收发器及第四天线连接。本发明能够实现1T4R模式的4*4MIMO功能，提高系统信道容量。

Description

射频收发系统及通信设备
技术领域
本发明涉及射频技术领域，特别是涉及一种射频收发系统及通信设备。
背景技术
随着技术的发展和进步，5G移动通信技术逐渐开始应用于电子设备。5G移动通信技术通信频率相比于4G移动通信技术的频率更高。一般，射频系统中的接收通路中会设置多个射频前端模块配合天线阵列来提高系统信道容量，成本高、占用基板的面积大。
发明内容
本申请实施例提供了一种射频收发系统和通信设备，可以节省占用基板的面积、提高集成度、降低成本。
一种射频收发系统，包括：
射频收发器；
天线组，至少包括第一天线、第二天线、第三天线和第四天线，用于收发射频信号；
三个射频LFEM器件，所述射频LFEM器件被配置有第一收发端口、第二收发端口、至少一个天线端口及用于连接所述射频收发器的第一接收端口、第二接收端口和第三接收端口，所述射频LFEM器件用于支持第一频段射频信号、第二频段射频信号及第三频段射频信号的收发；其中，各所述射频LFEM器件的天线端口分别用于连接第一天线、第二天线、第三天线；
收发选择模块，所述收发选择模块分别与各所述射频LFEM器件的第一收发端口、第二收发端口连接，以经各所述射频LFEM器件分别与第一天线、第二天线、第三天线连接，所述收发选择模块还分别与所述射频收发器及第四天线连接，用于支持对第一频段射频信号、第二频段射频信号及第三频段射频信号的收发选择。
一种通信设备，包括如上述的射频收发系统。
上述射频收发系统和通信设备，通过射频LFEM器件实现射频信号的三频段接收，将三频段信号的接收通道集成封装在同一芯片中，可以节约各器件占用基板的面积，为其他模块进行性能优化腾挪出物理空间，降低了成本，射频LFEM器件配合收发选择模块、第一天线、第二天线、第三天线、第四天线能够实现1T4R模式的4*4MIMO功能，提高系统信道容量，并提升信道估计的准确性和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术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申请的一些实施例，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他的附图。
图1a为一实施例的通信设备反馈信道信息的传输应用场景示意图之一；
图1b为一实施例的通信设备反馈信道信息的传输应用场景示意图之二；
图2为一实施例的SRS天线轮流发射的模式示意图；
图3为一实施例的射频收发系统的结构示意图之一；
图4为一实施例的射频LFEM器件的结构示意图之一；
图5为一实施例的射频收发系统的结构示意图之二；
图6为一实施例的射频LFEM器件的结构示意图之二；
图7为一实施例的射频收发系统的结构示意图之三；
图8a为一实施例的射频LFEM器件的结构示意图之三；
图8b为一实施例的射频LFEM器件的结构示意图之四；
图9a为图4、图8b中的射频LFEM器件的封装引脚示意图；
图9b为图6、图8a中的射频LFEM器件的封装引脚示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。
本申请实施例涉及的射频收发系统可以应用到具有无线通信功能的通信设备，其通信设备可以为手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理设备，以及各种形式的用户设备(User Equipment，UE)(例如，手机)，移动台(MobileStation，MS)等等。为方便描述，上面提到的设备统称为通信设备。网络设备可以包括基站、接入点等。
本申请实施例中的射频收发系统可支持第五代移动通信技术(简称5G或5G技术)，5G是最新一代蜂窝移动通信技术，也是即4G、3G、2G系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。5G分为支持独立组网(Standalone Access，NA)和非独立组网(Non Standalone Access，NSA)两种模式。其中，非独立组网是将5G控制信令锚定在4G基站上，独立组网是5G基站直接接入5G核心网，控制信令不依赖4G网络。
5G网络支持波束赋形技术，可以向通信设备定向发射。而基站要想定向发射，首先得探测到通信设备的位置、传输通路的质量等，从而使基站的资源更加精准地分配给每一个通信设备。
目前，通信设备反馈信道信息有预编码矩阵指示符(Precoding MatrixIndicator，PMI)和信道探测参考信号(Sounding Reference Signal，SRS)这两种不同的模式，信号传输分别图1a和1b所示。从标准定义上看，PMI是所有5G通信设备必须支持的功能，SRS则是可选功能。PMI是基站通过一种预先设定的机制，依靠终端测量后辅以各种量化算法，来估计信道信息和资源要求，并上报给基站；而SRS则是利用信道互易性让终端直接将信道信息上报给基站，显然后者更加精确。
通信设备发送SRS信息即是用于基站探测终端位置和信道质量的方式；其中SRS天线轮发如图2所示，具体说明如下：
其一，1T1R：固定在第一天线向基站反馈信息，不支持SRS轮发；
其一，1T4R：在第一天线到第四天线轮流发射SRS信息，每次只选择一个天线发射，目前非独立组网采用这种模式；
其三，2T4R：在第一天线到第四天线轮流发射SRS信息，每次选择两个天线同时发射，目前独立组网采用这种模式。
在SRS模式下，能够参与发送参考信号的天线数量越多，信道估计就越准，进而能获得的速率越高；天线数量相同时，SA模式比NSA模式更快地完成信道估计，提高网络信道估计速度。
本申请实施例中提供一种射频收发系统，如图3所示，在其中一个实施例中，射频收发系统包括：射频收发器10、天线组、三个射频LFEM器件20、收发选择模块30。
示例性的，射频收发器10可以包括发射器(诸如发射器TX)和接收器(诸如接收器RX)，或者可以仅包含接收器(例如，接收器RX)或者仅包含发射器(例如，发射器TX)。其中，射频收发器10可用于实现射频信号和基带信号之间的变频处理，或/和，用于实现不同频段信号的变频处理等等。
天线组，至少包括第一天线Ant1、第二天线Ant2、第三天线Ant3和第四天线Ant4。其中，第一天线Ant1、第二天线Ant2、第三天线Ant3和第四天线Ant4可以用于接收和发射N41、N77、N79频段的射频信号。即第一天线Ant1、第二天线Ant2、第三天线Ant3和第四天线Ant4均为能够支持5G NR信号的天线。
在其中一个实施例中，天线组内的各天线可以为定向天线，也可以为非定向天线。示例性的，天线组内的各天线可以使用任何合适类型的天线形成。例如，天线组内的各天线可以包括由以下天线结构形成的具有谐振元件的天线：阵列天线结构、环形天线结构、贴片天线结构、缝隙天线结构、螺旋形天线结构、带状天线、单极天线、偶极天线中的至少一种等。不同类型的天线可以用于不同射频信号的频段组合。
在本申请实施例中，射频LFEM器件20理解为低噪声放大器前端模块(Low NoiseAmPlifier–Front-End Modules)，用于支持对至少两个频段射频信号的双通道接收，配合第一天线Ant1、第二天线Ant2、第三天线Ant3和第四天线Ant4及收发选择模块30能够支持4*4MIMO功能。其中，射频LFEM器件20被配置有至少一个天线端口ANT、第一收发端口TRX1、第二收发端口TRX2和用于连接所述射频收发器10的多个第一接收端口RX1、第二接收端口RX2和第三接收端口RX3。
如图9a所示，在其中一个实施例中，射频LFEM器件20可以理解为封装芯片，该器件中配置的天线端口ANT、第一收发端口TRX1、第二收发端口TRX2、第一接收端口RX1、第二接收端口RX2和第三接收端口RX3可以理解为射频LFEM器件20的射频引脚端子，用于与各外部器件进行连接。示例性的，三个射频LFEM器件20分别为第一射频LFEM器件20、第二射频LFEM器件20、第三射频LFEM器件20，其中，第一射频LFEM器件20的天线端口可以将第一天线Ant1接收的射频信号输入至该第一射频LFEM器件20，也可以将第一射频LFEM器件20处理后的射频信号经第一天线Ant1发射出去。第二射频LFEM器件20的天线端口可以将第二天线Ant2接收的射频信号输入至该第二射频LFEM器件20，也可以将第二射频LFEM器件20处理后的射频信号经第二天线Ant2发射出去。第三射频LFEM器件20的天线端口可以将第三天线Ant3接收的射频信号输入至该第三射频LFEM器件20，也可以将第三射频LFEM器件20处理后的射频信号经第三天线Ant3发射出去。各射频LFEM器件20的第一接收端口RX1可以将射频LFEM器件20经天线端口ANT接收的射频信号处理后输出至射频收发器10以实现对射频信号的接收控制，第二接收端口RX2可以将射频LFEM器件20经天线端口ANT接收的射频信号处理后输出至射频收发器10以实现对射频信号的接收控制，第三接收端口RX3可以将射频LFEM器件20经天线端口ANT接收的射频信号处理后输出至射频收发器10以实现对射频信号的接收控制；第一收发端口TRX1可以接收射频收发器10输出至收发选择模块30处理后的射频信号，以使射频LFEM器件20可以实现对接收的射频信号的发射传输，第二收发端口TRX2可以接收射频收发器10输出至收发选择模块30处理后的射频信号，以使射频LFEM器件20可以实现对接收的射频信号的发射传输。
射频信号可以为5G信号，例如N41频段的5G信号、N77(N78)频段的射频信号、N79频段的射频信号等。具体地，N41的工作频段为496MHz-2690MHz，N77的工作频段为3.3GHz-4.2GHz，N78的工作频段为3.3GHz-3.8GHz，N79的工作频段为4.4GHz-5.0GHz。需要说明的是，N77的工作频段覆盖N78的工作频段。也即该射频LFEM器件2030能够支持N77频段的射频信号的收发时，也可以对应支持对N78频段的射频信号的收发。在其中一个实施例中，第一频段射频信号为N41频段的5G信号，第二频段射频信号和第三频段射频信号分别为N77和N79频段的5G信号。
收发选择模块30分别与射频收发器10、第四天线连接，收发选择模块30还与射频LFEM器件的第一收发端口TRX1、第二收发端口TRX2连接，以经射频LFEM器件分别连接第一天线Ant1、第二天线Ant2、第三天线Ant3。收发选择模块30能够将射频收发器10输出的第一频段射频信号、第二频段射频信号和第三频段射频信号通过天线组中的任意天线发射出去，也可以接收天线组中的任意天线接收的第一频段射频信号、第二频段射频信号或第三频段射频信号，并传输至射频收发器10，以使射频收发系统实现对三频段射频信号的4*4MIMO功能。具体的，收发选择模块30能够将射频收发器10输出的第三频段射频信号直接传输至任意天线进行发射，也可以经过射频LFEM器件20传输至任意天线。
MIMO技术指在发射端口和接收端口分别使用多个发射天线和接收天线，充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优势、被视为下一代移动通信的核心技术。
终端和基站可以构成2*2MIMO或者4*4MIMO。在泰尔协议测试接收性能时，也是将4个接收通道全部连接到仪表。4个通道构成MIMO的下行，全部接收上行基站发出的信号，提高接收机的性能。
上述射频收发系统，通过射频LFEM器件20实现射频信号的三频段接收，将三频段信号的接收通道集成封装在同一芯片中，可以节约各器件占用基板的面积，为其他模块进行性能优化腾挪出物理空间，降低了成本，射频LFEM器件20配合收发选择模块30、第一天线、第二天线、第三天线、第四天线能够实现1T4R模式的4*4MIMO功能，提高系统信道容量，并提升信道估计的准确性和效率。
如图4所示，在其中一个实施例中，射频LFEM器件20包括第一接收电路210、第二接收电路220、第三接收电路230和第一开关电路240。其中，第一开关电路240包括多个第一端和至少一个第二端，第一开关电路240的多个第一端分别一一对应与第一接收电路210的输入端、第二接收电路220的输入端、第三接收电路230的输入端、第一收发端口TRX1、第二收发端口TRX2连接，第一开关电路240的至少一第二端与天线端口ANT连接，用于经天线端口ANT收发射频信号，还用于经第一收发端口TRX1和/或第二收发端口TRX2发射射频收发器10输出的射频信号，以选择性地导通天线端口ANT与射频LFEM器件20的任意接收通路的连接，或选择性地导通天线端口ANT与射频LFEM器件20的任意发射通路的连接。其中，射频LFEM器件20的接收通路可以理解为天线端口ANT与第一接收端口RX1、第二接收端口RX2、第三接收端口RX3、第一收发端口TRX1或第二收发端口TRX2之间的接收通路；射频LFEM器件20的发射通路可以理解为天线端口ANT与第一收发端口TRX1或第二收发端口TRX2之间的发射通路。
第一接收电路210的输出端与第一接收端口RX1连接，用于支持对第一频段射频信号的接收放大处理。第二接收电路220的输出端与第二接收端口RX2连接，用于支持对第二频段射频信号的接收放大处理。第三接收电路230的输出端与第三接收端口RX3连接，用于支持对第三频段射频信号的接收放大处理。示例性的，第一天线Ant1若接收到第一频段的射频信号，可经与第一天线Ant1连接的第一射频LFEM器件20的天线端口ANT输入至第一开关电路240，第一开关电路240切换至第一接收电路210导通，射频信号经第一接收电路210进行放大后，由第一接收端口RX1输出至射频收发器10；第一天线Ant1若接收到第二频段的射频信号，可经与第一天线Ant1连接的第一射频LFEM器件20的天线端口ANT输入至第一开关电路240，第一开关电路240切换至第二接收电路220导通，射频信号经第二接收电路220进行放大后，由第二接收端口RX2输出至射频收发器10；第一天线Ant1若接收到第三频段的射频信号，可经与第一天线Ant1连接的第一射频LFEM器件20的天线端口ANT输入至第一开关电路240，第一开关电路240切换至第三接收电路230导通，射频信号经第三接收电路230进行放大后，由第三接收端口RX3输出至射频收发器10。第二天线Ant2若接收到第一频段的射频信号，可经与第二天线Ant2连接的第二射频LFEM器件20的天线端口ANT输入至第一开关电路240，第一开关电路240切换至第一接收电路210导通，射频信号经第一接收电路210进行放大后，由第一接收端口RX1输出至射频收发器10；第二天线Ant2若接收到第二频段的射频信号，可经与第二天线Ant2连接的第二射频LFEM器件20的天线端口ANT输入至第一开关电路240，第一开关电路240切换至第二接收电路220导通，射频信号经第二接收电路220进行放大后，由第二接收端口RX2输出至射频收发器10；第二天线Ant2若接收到第三频段的射频信号，可经与第二天线Ant2连接的第三射频LFEM器件20的天线端口ANT输入至第一开关电路240，第一开关电路240切换至第三接收电路230导通，射频信号经第三接收电路230进行放大后，由第三接收端口RX3输出至射频收发器10。第三天线Ant3若接收到第一频段的射频信号，可经与第三天线Ant3连接的第三射频LFEM器件20的天线端口ANT输入至第一开关电路240，第一开关电路240切换至第一接收电路210导通，射频信号经第一接收电路210进行放大后，由第一接收端口RX1输出至射频收发器10；第三天线Ant3若接收到第二频段的射频信号，可经与第三天线Ant3连接的第三射频LFEM器件20的天线端口ANT输入至第一开关电路240，第一开关电路240切换至第二接收电路220导通，射频信号经第二接收电路220进行放大后，由第二接收端口RX2输出至射频收发器10；第三天线Ant3若接收到第三频段的射频信号，可经与第三天线Ant3连接的第三射频LFEM器件20的天线端口ANT输入至第一开关电路240，第一开关电路240切换至第三接收电路230导通，射频信号经第三接收电路230进行放大后，由第三接收端口RX3输出至射频收发器10。
如图5所示，在其中一个实施例中，第一接收电路210包括第一低噪声放大器LNA1，第一低噪声放大器LNA1的输入端与第一开关电路240的一第一端连接，第一低噪声放大器LNA1的输出端与第一接收端口RX1连接。第一低噪声放大器LNA1用于对接收到的第一频段射频信号进行放大处理。
第二接收电路220包括第二低噪声放大器LNA2，第二低噪声放大器LNA2的输入端与第一开关电路240的另一第一端连接，第二低噪声放大器LNA2的输出端与第二接收端口RX2连接。第二低噪声放大器LNA2用于对接收到的第二频段射频信号进行放大处理。
第三接收电路230包括第三低噪声放大器LNA3，第三低噪声放大器LNA3的输入端与第一开关电路240的又一第一端连接，第三低噪声放大器LNA3的输出端与第三接收端口RX3连接。第三低噪声放大器LNA3用于对接收到的第三频段射频信号进行放大处理。
如图5所示，在其中一个实施例中，第一接收电路210还包括第一滤波单元211，第二接收电路220还包括第二滤波单元221，第三接收电路230还包括第三滤波单元231。其中，第一滤波单元211设置于第一频段射频信号的接收通路中，用于对接收的第一频段射频信号进行滤波处理以输出至第一低噪声放大器LNA1。第一滤波单元211设置于第一开关电路240的前端，即，第一滤波单元211设置在第一低噪声放大器LNA1的输入端与第一开关电路240之间。第二滤波单元221设置于第二频段射频信号的接收通路中，用于对接收的第二频段射频信号进行滤波处理以输出至第二低噪声放大器LNA2。第二滤波单元221设置于第一开关电路240的前端，即，第二滤波单元221设置在第二低噪声放大器LNA2的输入端与第一开关电路240之间。第三滤波单元231设置于第三频段射频信号的接收通路中，用于对接收的第三频段射频信号进行滤波处理以输出至第三低噪声放大器LNA3。第三滤波单元231设置于第一开关电路240的前端，即，第三滤波单元231设置在第三低噪声放大器LNA3的输入端与第一开关电路240之间。
如图5所示，在其中一个实施例中，三个射频LFEM器件20所配置的天线端口数量为一个，则一射频LFEM器件20的天线端口ANT与第一天线Ant1连接，另一射频LFEM器件20的天线端口ANT与第二天线Ant2连接，又一射频LFEM器件20的天线端口ANT与第三天线Ant3连接。
如图5所示，在其中一个实施例中，收发选择模块30包括第二开关电路310、第二合路器320、第一射频PA Mid器件330和第二射频PA Mid器件340。其中，第一射频PA Mid器件330配置有一个射频天线端口AUX，第二射频PA Mid器件340配置有四个射频天线端口AUX。第二开关电路310包括一个第一端和四个第二端，第二开关电路310的第一端与第一射频PAMid器件330的射频天线端口AUX连接，第二开关电路310的四个第一端分别一一对应与三个射频LFEM器件20的第一收发端口TRX1、第二合路器320连接，其中，第二开关电路310的一第二端与第二射频PA Mid器件340的一射频天线端口AUX分别经第二合路器320与第四天线Ant4连接，第二开关电路310用于选择导通第一天线Ant1、第二天线Ant2、第三天线Ant3、第四天线Ant4与第一射频PA Mid器件330之间的射频通路。第一射频PA Mid器件330还用于与射频收发器10连接，用于支持对第一频段射频信号的收发。第二射频PA Mid器件340的另外三个射频天线端口AUX分别与三个射频LFEM器件20的第二收发端口TRX2一一对应连接，第二射频PA Mid器件340还与射频收发器10连接，用于支持对第二频段射频信号和第三频段射频信号的收发。具体的，第一射频PA Mid器件330能够将射频收发器10输出的第一频段射频信号经第二开关电路310传输至任意一个射频LFEM器件20，经过射频LFEM器件20处理后再经与该射频LFEM器件20连接的天线发射出去，或直接经第二开关电路310切换至第四天线发射出去；也可以通过第二开关电路310接收经射频LFEM器件20接收处理的由第一天线、第二天线或第三天线接收的第一频段射频信号，或通过第二开关电路310切换导通与第四天线间的通路以获取第四天线接收的第一频段射频信号，并传输至射频收发器10。第二射频PA Mid器件340能够将射频收发器10输出的第二频段射频信号经第二开关电路310传输至任意一个射频LFEM器件20，经过射频LFEM器件20处理后再经与该射频LFEM器件20连接的天线发射出去，或直接经第二开关电路310切换至第四天线发射出去；也可以通过第二开关电路310接收经射频LFEM器件20接收处理的由第一天线、第二天线或第三天线接收的第二频段射频信号，或通过第二开关电路310切换导通与第四天线间的通路以获取第四天线接收的第二频段射频信号，并传输至射频收发器10。第二射频PA Mid器件340还能够将射频收发器10输出的第三频段射频信号经第二开关电路310传输至任意一个射频LFEM器件20，经过射频LFEM器件20处理后再经与该射频LFEM器件20连接的天线发射出去，或直接经第二开关电路310切换至第四天线发射出去；也可以通过第二开关电路310接收经射频LFEM器件20接收处理的由第一天线、第二天线或第三天线接收的第三频段射频信号，或通过第二开关电路310切换导通与第四天线间的通路以获取第四天线接收的第三频段射频信号，并传输至射频收发器10。
在其中一个实施例中，第一射频PA Mid器件330还配置有射频发射端口RFIN、射频接收端口RXOUT，第一射频PA Mid器件330的射频发射端口RFIN用于与射频收发器10连接，以接收射频收发器10输出的第一频段射频信号；第一射频PA Mid器件330的射频接收端口RXOUT用于与射频收发器10连接，以将接收的第一频段射频信号输出至射频收发器10，用于支持收发第一频段的射频信号。
第二射频PA Mid器件340还配置有射频发射端口RFIN、射频接收端口RXOUT，第二射频PA Mid器件340的射频发射端口RFIN用于与射频收发器10连接，以接收射频收发器10输出的第二频段射频信号和第三频段射频信号；第二射频PA Mid器件340的射频接收端口RXOUT用于与射频收发器10连接，以将接收的第二频段射频信号和第三频段射频信号输出至射频收发器10，用于支持收发第一频段的射频信号。
基于上述实施例的射频收发系统，可以支持四天线1T4R的4*4MIMO功能和SRS功能。示例性的，以图5为例，分析N41频段的4*4MIMO功能工作原理：
TX通路：
发射的射频信号经射频收发器10的TX1 HB2端口输出至第一射频PA Mid器件330的射频发射端口RFIN，射频信号经功率放大器PA放大后，至SPDT射频开关，经SPDT射频开关切换至单端口，经滤波器滤波后至射频天线端口AUX，经Path1路径至第二开关电路310(SP4T射频开关)，第二开关电路310切换至Path2路径，经第二合路器320，至第四天线Ant4发射。
PRX通路：
接收的射频信号从第四天线Ant4进入至第二合路器320，经Path2路径至第二开关电路310，第二开关电路310切换至单端口，经Path1路径至第一射频PA Mid器件330的射频天线端口AUX，经滤波器滤波后至SPDT射频开关，SPDT射频开关切换至接收通路，经低噪声放大器LNA放大后至射频接收端口RXOUT，从SDR PRX7端口进入射频收发器10。
DRX通路：
接收的射频信号从第一天线Ant1进入，经Path6路径至第一射频LFEM器件20的天线端口ANT，经过第一开关单元(SP5T射频开关)切换至触点2，经第一滤波单元211、第一低噪声放大器LNA1放大后，至第一接收端口RX1，从SDR DRX7端口进入射频收发器10。
PRX MIMO通路：
接收的射频信号从第二天线Ant2进入，经Path7路径至第二射频LFEM器件20的天线端口ANT，经过第一开关单元(SP5T射频开关)切换至触点2，经第一滤波单元211、第一低噪声放大器LNA1放大后，至第一接收端口RX1，从SDR PRX5端口进入射频收发器10。
DRX MIMO通路：
接收的射频信号从第三天线Ant3进入，经Path8路径至第三射频LFEM器件20的天线端口ANT，经过第一开关单元(SP5T射频开关)切换至触点2，经第一滤波单元211、第一低噪声放大器LNA1放大后，至第一接收端口RX1，从SDR DRX5端口进入射频收发器10。
以图5为例，分析N41频段的SRS功能工作原理：
发射的射频信号经射频收发器10的TX1 HB2端口输出至第一射频PA Mid器件330的射频发射RFIN，射频信号经功率放大器PA放大后，至SPDT射频开关，经SPDT射频开关切换至单端口，经滤波器滤波后至射频天线端口AUX，经Path1路径至第二开关电路310(SP4T射频开关)，第二开关电路310切换至Path2路径，经第二合路器320，至第四天线Ant4发射；
经Path1路径至第二开关电路310，第二开关电路310切换至Path3路径，至第一射频LFEM器件20的第一收发端口TRX1，经第一开关电路240切换至单端口，经Path6路径至第一天线Ant1发射；
经Path1路径至第二开关电路310，第二开关电路310切换至Path4路径，至第二射频LFEM器件20的第一收发端口TRX1，经第一开关电路240切换至单端口，经Path7路径至第二天线Ant2发射；
经Path1路径至第二开关电路310，第二开关电路310切换至Path5路径，至第三射频LFEM器件20的第一收发端口TRX1，经第一开关电路240切换至单端口，经Path8路径至第三天线Ant3发射。
N77、N79发射的SRS功能与N41相似，不再赘述，具体的SRS路径配置如表1所示：
表1 1T4R SRS详细路径配置表
N41 N77 N79
Channel0 Path1->Path2 Path9 Path9
Channel1 Path1->Path3->Path6 Path10->Path6 Path10->Path6
Channel2 Path1->Path4->Path7 Path11->Path7 Path11->Path7
Channel3 Path1->Path5->Path8 Path12->Path8 Path12->Path8
参考图6、7所示，在其中一个实施例中，射频LFEM器件20配置有两个天线端口(例如，第一天端口ANT1和第二天线端口ANT2)。射频收发系统还包括三个第一合路器40，每个射频LFEM器件20的两个天线端口经一第一合路器40与第一天线、第二天线或第三天线连接。示例性的，三个射频LFEM器件20分别为第一射频LFEM器件20、第二射频LFEM器件20、第三射频LFEM器件20；第一射频LFEM器件20的第一天线端口ANT1和第二天线端口经一第一合路器40与第一天线连接；第二射频LFEM器件20的第一天线端口ANT1和第二天线端口经另一第一合路器40与第二天线连接；第三射频LFEM器件20的第一天线端口ANT1和第二天线端口经又一第一合路器40与第三天线连接。各射频LFEM器件20中的第一开关电路240包括第一射频开关241和第二射频开关242。其中，第一射频开关241的两个第一端分别与第一接收电路210的输入端、第一接收端口RX1连接，第一射频开关241的第二端与第一天线端口ANT1连接；第二射频开关242的三个第一端分别一一对应与第二接收电路220的输入端、第三接收电路230的输入端、第二接收端口RX2连接，第二射频开关242的第二端与第二天线端口ANT2连接。
基于上述实施例的射频收发系统，可以支持四天线1T4R的4*4MIMO功能和SRS功能。示例性的，以图7为例，分析N77频段的4*4MIMO功能工作原理：
TX通路：
发射的射频信号经射频收发器10的TX1 UHB 5GLM端口输出至第二射频PA Mid器件340的一射频发射端口RFIN，射频信号经SPDT#1射频开关切换至功率放大器PA，经功率放大器PA放大后，至SPDT#2射频开关，经SPDT#2射频开关切换至单端口，经滤波器滤波后至DP3T射频开关，DP3T射频开关切换至Path9路径，经第二合路器320，至第四天线Ant4发射。
PRX通路：
接收的射频信号从第四天线Ant4进入至第二合路器320，经Path9路径至第二射频PA Mid器件340的DP3T射频开关，经DP3T射频开关切换至触点1，经过滤波器滤波后至SPDT#2射频开关，SPDT#2射频开关切换至接收通路，经低噪声放大器LNA放大后至射频接收端口RXOUT，从SDR PRX17端口进入射频收发器10。
DRX通路：
接收的射频信号从第一天线Ant1进入，经Path6路径至第一射频LFEM器件20的天线端口ANT，经过第一开关单元(SP5T射频开关)切换至触点3，经第一滤波单元211、第一低噪声放大器LNA1放大后，至第一接收端口RX1，从SDR DRX17端口进入射频收发器10。
PRX MIMO通路：
接收的射频信号从第二天线Ant2进入，经Path7路径至第二射频LFEM器件20的天线端口ANT，经过第一开关单元(SP5T射频开关)切换至触点3，经第一滤波单元211、第一低噪声放大器LNA1放大后，至第一接收端口RX1，从SDR PRX15端口进入射频收发器10。
DRX MIMO通路：
接收的射频信号从第三天线Ant3进入，经Path8路径至第三射频LFEM器件20的天线端口ANT，经过第一开关单元(SP5T射频开关)切换至触点3，经第一滤波单元211、第一低噪声放大器LNA1放大后，至第一接收端口RX1，从SDR DRX15端口进入射频收发器10。
以图7为例，分析N77频段的SRS功能工作原理：
发射的射频信号经射频收发器10的TX1 UHB 5GLM端口输出至第二射频PA Mid器件340的射频发射RFIN，射频信号经SPDT#1射频开关切换至功率放大器PA，经功率放大器PA放大后，至SPDT#2射频开关，经SPDT#2射频开关切换至单端口，经滤波器滤波后至DP3T射频开关，DP3T射频开关切换至Path9路径，经第二合路器320，至第四天线Ant4发射；
DP3T射频开关经内部走线至3P4T射频开关，3P4T射频开关切换至Path10路径，至第一射频LFEM器件20的第一收发端口TRX1，经第一开关电路240切换至单端口，经Path6路径至第一天线Ant1发射；
DP3T射频开关经内部走线至4P3T射频开关，3P4T射频开关切换至Path11路径，至第二射频LFEM器件20的第一收发端口TRX1，经第一开关电路240切换至单端口，经Path7路径至第二天线Ant2发射；
DP3T射频开关经内部走线至4P3T射频开关，3P4T射频开关切换至Path12路径，至第三射频LFEM器件20的第一收发端口TRX1，经第一开关电路240切换至单端口，经Path8路径至第三天线Ant3发射。
N41、N79发射的SRS功能与N77相似，不再赘述，具体的SRS路径配置如表2所示：
表4 1T4R SRS详细路径配置表
N41 N77 N79
Channel0 Path1->Path2 Path9 Path9
Channel1 Path1->Path3->Path6 Path10->Path6 Path10->Path6
Channel2 Path1->Path4->Path7 Path11->Path7 Path11->Path7
Channel3 Path1->Path5->Path8 Path12->Path8 Path12->Path8
参考图5和图7所示的射频收发系统，通过射频LFEM器件30实现射频信号的三频段接收，将三个频段信号的接收通道集成封装在同一芯片中，节约各器件占用基板的面积，为其他模块进行性能优化腾挪出物理空间，降低了成本，配合天线组、收发选择模块30能够实现1T4R模式的4*4MIMO功能，提高系统信道容量，并提升信道估计的准确性和效率。其中，图5所示的射频收发系统中，能够进一步节约射频LFEM器件20的内部空间，节约成本，简化了射频LFEM器件30内部逻辑控制的复杂度。图7所示的射频收发系统中，通过设置第一射频开关241和第二射频开关242提高第一频段射频信号与第二频段射频信号、第三频段射频信号间的隔离度。
参考图8a、图8b所示，在其中一个实施例中，射频LFEM器件20还包括第三射频开关260。第三射频开关260的两个第一端分别与第二接收端口RX2、第三接收端口RX3连接，第三射频开关260的两个第二端分别与第二接收电路220的输出端、第三接收电路230的输出端连接，用于选择导通第二频段射频信号和第三频段射频信号的接收通路。
参考图5-图8所示，在其中一个实施例中，射频LFEM器件20还包括控制模块250，分别与第一接收电路210、第二接收电路220、第三接收电路230、第一开关电路240，用于调节第一低噪声放大器及第二低噪声放大器的增益系数以降低接收通路的链路损耗，还用于控制第一开关电路240，以选择导通第一频段射频信号、第二频段射频信号和第三频段射频信号的收发通路。
如图9b所示，在其中一个实施例中，射频LFEM器件20可以理解为封装芯片，该器件中配置的第一天线端口ANT1、第二天线端口ANT2、第一收发端口TRX1、第二收发端口TRX2、第一接收端口RX1、第二接收端口RX2和第三接收端口RX3可以理解为射频LFEM器件20的射频引脚端子，用于与各外部器件进行连接。
具体的，控制模块250可以为移动行业处理器接口(Mobile Industry ProcessorInterface，MIPI)—射频前端控制接口(RF Front End Control Interface，RFFE)控制模块250或射频前端控制接口(RF Front End Control Interface，RFFE)控制模块250，其符合RFFE总线的控制协议。当控制模块250为MIPI-RFFE控制模块250或RFFE控制模块250时，其射频L-PA Mid器件还被配置有时钟信号的输入引脚CLK、单/双向数据信号的输入或双向引脚SDATAS、电源引脚VDD、参考电压引脚VIO等等。
本申请实施例还提供一种通信设备，该通信设备上设置有上述任一实施例中的射频收发系统。
通过在通信设备上设置该射频收发系统，提高了射频收发系统的集成度，减小了射频收发系统中各器件占用基板的面积，同时还可以简化射频LFEM器件2030的供电、逻辑控制以及PCB的布局布线，节约了成本。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种射频收发系统，其特征在于，包括：
射频收发器；
天线组，至少包括第一天线、第二天线、第三天线和第四天线，用于收发射频信号；
三个射频LFEM器件，所述射频LFEM器件被配置有第一收发端口、第二收发端口、至少一个天线端口及用于连接所述射频收发器的第一接收端口、第二接收端口和第三接收端口，所述射频LFEM器件用于支持第一频段射频信号、第二频段射频信号及第三频段射频信号的接收；其中，各所述射频LFEM器件的天线端口分别用于连接第一天线、第二天线、第三天线；
收发选择模块，所述收发选择模块包括：第二开关电路、第二合路器、第一射频PA Mid器件及第二射频PA Mid器件；其中，所述第一射频PA Mid器件配置有一个射频天线端口，所述第二射频PA Mid器件配置有四个射频天线端口；
所述第二开关电路包括一个第一端和四个第二端，所述第二开关电路的第一端与所述第一射频PA Mid器件的射频天线端口连接，所述第二开关电路的其中三个第二端分别一一对应与三个所述射频LFEM器件的第一收发端口连接，所述第二开关电路的另一第二端经第二合路器与所述第四天线连接，用于选择导通所述第一天线、第二天线、第三天线、第四天线与所述第一射频PA Mid器件间的射频通路；
所述第一射频PA Mid器件还与所述射频收发器连接，用于支持对第一频段射频信号的收发；
所述第二射频PA Mid器件的其中三个射频天线端口分别与三个所述射频LFEM器件的第二收发端口一一对应连接，所述第二射频PA Mid器件的另一个射频天线端口经所述第二合路器与所述第四天线连接，所述第二射频PA Mid器件还与所述射频收发器连接，用于支持对第二频段射频信号和第三频段射频信号的收发。
2.根据权利要求1所述的射频收发系统，其特征在于，所述射频LFEM器件包括：
第一接收电路，所述第一接收电路的输出端与第一接收端口连接，用于支持对第一频段射频信号的接收放大处理；
第二接收电路，所述第二接收电路的输出端与第二接收端口连接，用于支持对第二频段射频信号的接收放大处理；
第三接收电路，所述第三接收电路的输出端与第三接收端口连接，用于支持对第三频段射频信号的接收放大处理；
第一开关电路，所述第一开关电路包括多个第一端和至少一个第二端，所述第一开关电路的多个第一端分别一一对应与所述第一接收电路的输入端、第二接收电路的输入端、第三接收电路的输入端、第一收发端口、第二收发端口连接，所述第一开关电路的至少一第二端与一所述天线端口连接。
3.根据权利要求2所述的射频收发系统，其特征在于，所述射频LFEM器件被配置有两个所述天线端口，所述射频收发系统还包括三个第一合路器，每个所述射频LFEM器件的两个天线端口经一第一合路器与第一天线、第二天线或第三天线连接；所述第一开关电路包括：
第一射频开关，所述第一射频开关的两个第一端分别与第一接收电路的输入端、第一接收端口连接，所述第一射频开关的第二端与一天线端口连接；
第二射频开关，所述第二射频开关的三个第一端分别一一对应与第二接收电路的输入端、第三接收电路的输入端、第二接收端口连接，所述第二射频开关的第二端与另一天线端口连接。
4.根据权利要求1所述的射频收发系统，其特征在于，所述射频LFEM器件还包括：
第三射频开关，所述第三射频开关的两个第一端分别与第二接收端口、第三接收端口连接，所述第三射频开关的两个第二端分别与第二接收电路的输出端、第三接收电路的输出端连接，用于选择导通第二频段射频信号和第三频段射频信号的接收通路。
5.根据权利要求1所述的射频收发系统，其特征在于，所述第一射频PA Mid器件和第二射频PA Mid器件均配置有射频发射端口、射频接收端口；
第一射频PA Mid器件的射频发射端口用于与所述射频收发器连接，以接收所述射频收发器输出的第一频段射频信号；第一射频PA Mid器件的射频接收端口用于与所述射频收发器连接，以将接收的第一频段射频信号输出至所述射频收发器，用于支持收发第一频段的射频信号；
第二射频PA Mid器件的射频发射端口用于与所述射频收发器连接，以接收所述射频收发器输出的第二频段射频信号和第三频段射频信号；第二射频PA Mid器件的射频接收端口用于与所述射频收发器连接，以将接收的第二频段射频信号和第三频段射频信号输出至所述射频收发器，用于支持收发第二频段、第三频段的射频信号。
6.根据权利要求2或3所述的射频收发系统，其特征在于，所述第一接收电路包括：
第一低噪声放大器，所述第一低噪声放大器的输入端与所述第一开关电路的一第一端连接，所述第一低噪声放大器的输出端与第一接收端口连接，用于对接收的第一频段射频信号进行放大处理；
所述第二接收电路包括：
第二低噪声放大器，所述第二低噪声放大器的输入端与所述第一开关电路的另第一端连接，所述第二低噪声放大器的输出端与第二接收端口连接，用于对接收的第二频段射频信号进行放大处理；
所述第三接收电路包括：
第三低噪声放大器，所述第三低噪声放大器的输入端与所述第一开关电路的又一第一端连接，所述第三低噪声放大器的输出端与第三接收端口连接，用于对接收的第三频段射频信号进行放大处理。
7.根据权利要求6所述的射频收发系统，其特征在于，所述第一接收电路还包括第一滤波单元，所述第一滤波单元设置于所述第一频段射频信号的接收通路中，用于对接收的第一频段射频信号进行滤波处理以输出至所述第一低噪声放大器；
所述第二接收电路还包括第二滤波单元，所述第二滤波单元设置于所述第二频段射频信号的接收通路中，用于对接收的第二频段射频信号进行滤波处理以输出至所述第二低噪声放大器；
所述第三接收电路还包括第三滤波单元，所述第三滤波单元设置于所述第三频段射频信号的接收通路中，用于对接收的第三频段射频信号进行滤波处理以输出至所述第三低噪声放大器。
8.根据权利要求6所述的射频收发系统，其特征在于，所述射频LFEM器件还包括：
控制模块，分别与第一接收电路、第二接收电路、第三接收电路、第一开关电路，用于调节所述第一低噪声放大器及第二低噪声放大器的增益系数以降低接收通路的链路损耗，还用于控制所述第一开关电路，以选择导通第一频段射频信号、第二频段射频信号和第三频段射频信号的收发通路。
9.根据权利要求1所述的射频收发系统，其特征在于，所述第一频段射频信号为N41频段的5G信号，所述第二频段射频信号和第三频段射频信号分别为N77和N79频段的5G信号。
10.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的射频收发系统。
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