CN115378455A - 射频前端模组、射频系统和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种射频前端模组、射频系统和电子设备，射频前端模组包括：第一收发信号处理单元，该第一收发信号处理单元的第一端用于连接射频收发器的信号发射端，第二端用于连接射频收发器的信号接收端，第三端用于连接滤波器的第一端；第二收发信号处理单元，该第二收发信号处理单元的第一端用于连接滤波器的第二端，第二端用于连接目标天线；滤波器，用于对射频收发器发出的第一射频信号和目标天线发出的第二射频信号进行滤波处理。如此，使得射频前端模组中的收发通路共用一颗滤波器，减少了硬件的使用数量，节约了硬件成本，且射频链路简单，防止链路损耗过大，提高了Wi‑Fi的通信质量。

Description

射频前端模组、射频系统和电子设备
技术领域
本申请涉及无线通信技术领域，具体涉及一种射频前端模组、射频系统和电子设备。
背景技术
随着移动终端的快速发展，无线通信技术越来越成熟，尤其是Wi-Fi(WirelessFidelity，无线保真)射频集成电路，目前，移动终端大部分会使用一颗Wi-Fi射频前端模组器件，但现有的射频前端模组仍存在诸多问题，影响Wi-Fi通信质量。
发明内容
本申请提供了一种射频前端模组、射频系统和电子设备，以期提高Wi-Fi通信质量。
第一方面，本申请实施例提供了一种射频前端模组，所述射频前端模组包括：
第一收发信号处理单元，所述第一收发信号处理单元的第一端用于连接射频收发器的信号发射端，所述第一收发信号处理单元的第二端用于连接所述射频收发器的信号接收端，第一收发信号处理单元的第三端用于连接滤波器的第一端；
第二收发信号处理单元，所述第二收发信号处理单元的第一端用于连接所述滤波器的第二端，所述第二收发信号处理单元的第二端用于连接目标天线；
所述滤波器，用于对所述射频收发器发出的第一射频信号和所述目标天线发出的第二射频信号进行滤波处理。
第二方面，本申请实施例提供了一种射频系统，所述射频系统包括：
如本申请实施例第一方面所述的射频前端模组；
射频收发器，包括信号发射端、信号接收端和控制模块，所述信号发射端用于连接所述射频前端模组的第一收发信号处理单元的第一端，所述信号接收端用于连接所述射频前端模组的第一收发信号处理单元的第二端，所述控制模块用于控制所述射频前端模组中信号通路的导通或断开。
目标天线，所述目标天线用于连接所述射频前端模组中的第二收发信号处理单元的第二端。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括如本申请实施例第二方面所述的射频系统。
可以看出，本申请实施例提供的射频前端模组包括：第一收发信号处理单元，其第一端用于连接射频收发器的信号发射端，第二端用于连接所述射频收发器的信号接收端，第三端用于连接滤波器的第一端；第二收发信号处理单元，其第一端用于连接滤波器的第二端，其第二端用于连接目标天线；滤波器，用于对所述射频收发器发出的第一射频信号和所述目标天线发出的第二射频信号进行滤波处理。因此，相较于现有技术，本申请实施例提供的射频前端模组中收发通路共用一颗滤波器，减少了硬件的使用数量，节约了硬件成本，且射频链路简单，防止链路损耗过大，提高了Wi-Fi的通信质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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1是本申请实施例提供的一种现有的射频前端模组简图；
图2是本申请实施例提供的一种射频前端模组的结构简图；
图3是本申请实施例提供的一种第一收发信号处理单元的结构简图；
图4是本申请实施例提供的一种发射信号处理单元的结构简图；
图5是本申请实施例提供的一种第二收发信号处理单元的结构简图；
图6是本申请实施例提供的一种接受信号处理单元的结构简图；
图7是本申请实施例提供的另一种射频前端模组的结构简图；
图8是本申请实施例提供的一种射频系统的组成架构示例图；
图9是本申请实施例提供的一种电子设备的结构简图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面先对本申请涉及到的相关术语进行介绍。
前端模组(Front-end Modules，FEM)：用于在硬件电路中完成射频信号的发送放大以及接受放大，甚至包含功率检测、控制和开关的作用。
目前，现有的Wi-Fi射频前端模组存在诸多弊端，以2.4G Wi-Fi FEM为例，请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种现有的射频前端模组简图，如图1所示，虚线框部分的器件是2.4G Wi-Fi FEM，内部有发射信号通路(TX)和接收信号通路(RX)两条信号通路，还有一个功率检测通路(PDET)用来检测发射信号的功率，可见，现有的射频前端模组中共使用了2颗声表面波滤波器(SAW)，硬件成本较高，且射频链路复杂，增加了链路损耗，影响Wi-Fi的通信质量。
为解决上述问题，本申请实施例提供了一种射频前端模组、射频系统和电子设备。请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种射频前端模组的结构简图，如图2所示，所述射频前端模组20包括：
第一收发信号处理单元201，上述第一收发信号处理单元201的第一端用于连接射频收发器的信号发射端，上述第一收发信号处理单元201的第二端用于连接上述射频收发器的信号接收端，上述第一收发信号处理单元201的第三端用于连接滤波器203的第一端；
第二收发信号处理单元202，上述第二收发信号处理单元202的第一端用于连接滤波器203的第二端，上述第二收发信号处理单元202的第二端用于连接目标天线；
滤波器203，用于对上述射频收发器发出的第一射频信号和上述目标天线发出的第二射频信号进行滤波处理。
其中，上述滤波器203具体可以是声表面波滤波器。
可知，在本申请实施例中，第一射频信号由射频收发器的信号发射端发出，首先被第一收发信号处理单元201接收并进行信号放大，再传输至滤波器203处进行滤波处理，然后被第二收发信号处理单元202接收，最后传输至目标天线处，如此实现了发射信号通路(TX)的使能。同理，第二射频信号由目标天线发出，首先被第二收发信号处理单元202接收并进行处理，再传输至滤波器203处进行滤波处理，然后传输至第一收发信号处理单元201，最后被射频收发器的信号接收端接收，如此实现了接收信号通路(RX)的使能。
在一个可能的示例中，请参阅图3，图3是本申请实施例提供的一种第一收发信号处理单元的结构简图，如图3所示，上述第一收发信号处理单元201包括：发射信号处理单元2011，上述发射信号处理单元2011的第一端用于连接上述信号发射端，以及用于对从上述信号发射端接收到的第一射频信号进行放大；第一开关单元2012，上述第一开关单元2012的第一端用于连接上述滤波器203的第一端，上述第一开关单元2012的两个第二端分别用于连接上述发射信号处理单元2011的第二端和上述信号接收端。
其中，第一开关单元2012具体可以是单刀双掷开关SPDT1，当上述第一开关单元2012的动端置于①号位时，滤波器203与发射信号处理单元2011之间的通路处于导通状态；当上述第一开关单元2012的动端置于②号位时，滤波器203与射频收发器的信号接收端之间的通路处于导通状态。可以理解的是，滤波器203与上述信号接收端之间的通路上设置有一隔直电容，用于隔断信号接收端与滤波器203之间的直流通道，保证第二射频信号可以畅通到达上述信号接收端。
在一个可能的示例中，如图4所示，上述发射信号处理单元2011包括功率放大器(Power Amplifier，PA)，上述功率放大器PA用于对从信号发射端接收到的第一射频信号进行放大并输出。可以理解的是，上述发射信号处理单元2011还包括一隔直电容，用于隔断信号发射端与PA之间的直流通道，保证第一射频信号可以畅通地经过PA放大。
在一个可能的示例中，请参阅图5，图5是本申请实施例提供的一种第二收发信号处理单元的结构简图，如图5所示，上述第二收发信号处理单元202包括：接收信号处理单元2021，用于对从目标天线处接收到的第二射频信号进行处理并输出；耦合器2022，用于接收经过滤波器203滤波的第一射频信号，并传输至目标天线处；第二开关单元2023，上述第二开关单元2023的第一端用于连接滤波器203的第二端，上述第二开关单元2023的两个第二端分别用于连接所耦合器2022的第一端和接收信号处理单元2021的第一端；第三开关单元2024，上述第三开关单元2024的第一端用于连接目标天线，上述第三开关单元2024的两个第二端分别用于连接耦合器2022的第二端和接收信号处理单元2021的第二端。
其中，第二开关单元2023具体可以是单刀双掷开关SPDT2，当上述第二开关单元2023的动端置于③号位时，滤波器203与耦合器2022之间的通路处于导通状态；当上述第二开关单元2023的动端置于④号位时，滤波器203与接收信号处理单元2021之间的通路处于导通状态。
其中，第三开关单元2024具体可以是单刀双掷开关SPDT3，当上述第三开关单元2024的动端置于⑤号位时，目标天线与耦合器2022之间的通路处于导通状态；当上述第三开关单元2024的动端置于⑥号位时，目标天线与接收信号处理单元2021之间的通路处于导通状态。
在一个可能的示例中，如图6所示，所述接收信号处理单元2021包括低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)和旁路开关(Bypass开关)，上述旁路开关和低噪声放大器LNA并联连接，上述低噪声放大器LNA用于对从目标天线接收到的第二射频信号进行放大并输出。
其中，Bypass开关具体可以是一个单刀单掷开关SPST，在相关技术中，Bypass的主要功能是在接收信号强度过大时，自动关闭LNA，使得接收信号在Bypass通路上传输，避免LNA饱和。通过LNA与Bypass开关并联连接的方式，使得接收信号即第二射频信号可以被稳定接收，避免出现因信号强度过高而导致器件故障的情况。
在一个可能的示例中，如图7所示，上述耦合器2022的第三端用于连接上述射频收发器的功率检测端，上述功率检测端用于接收经过上述耦合器2022耦合的第一射频信号，以检测上述第一射频信号的功率。
其中，耦合器是一种功率分配器件，射频收发系统中，可以通过耦合器对信号进行“采样”以实现对信号的功率检测，目前，越来越多的射频系统采用耦合器作为检测功率的一种手段。本申请实施例中，耦合器2022具体可以是定向耦合器，第一射频信号通过耦合器的第一端传输到耦合器中，一部分信号流经过耦合器的第二端直接传输到目标天线，另一部分信号流经过耦合生成用于进行功率检测的耦合信号，通过耦合器的第三端传输到上述功率检测端，以实现对第一射频信号的功率检测。
需要说明的是，本申请不仅适用于2.4G Wi-Fi架构，还可以扩展到5G Wi-Fi等其他应用场景。
因此，相较于现有技术，本申请实施例提供的射频前端模组中的发射信号通路和接收信号通路共用了一颗滤波器，减少了硬件的使用数量，节约了硬件成本，且射频链路简单，有效避免了链路损耗过大，提高了Wi-Fi的通信质量。
本申请实施例还提供了一种射频系统，所述射频系统包括：如本申请实施例所述的射频前端模组；射频收发器，包括信号发射端、信号接收端和控制模块，所述信号发射端用于连接所述射频前端模组的第一收发信号处理单元的第一端，所述信号接收端用于连接所述射频前端模组的第一收发信号处理单元的第二端，所述控制模块用于控制所述射频前端模组中信号通路的导通或断开；目标天线，所述目标天线用于连接所述射频前端模组中的第二收发信号处理单元的第二端。
其中，所述控制模块具体可以是射频收发器中的通用输入输出(general-purposeinput/output，GPIO)接口，通过控制第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元的导通或断开，进而控制射频前端模组中发射信号通路(TX)和接收信号通路(RX)的导通或断开。
在一个可能的示例中，所述射频收发器还包括：功率检测端，所述功率检测端用于连接所述射频前端模组中的耦合器，以及用于接收经过所述耦合器耦合的第一射频信号，以检测所述第一射频信号的功率。
在一个可能的示例中，所述射频系统还包括：电源管理电路，所述电源管理电路用于为所述射频前端模组供电。
示例性地，请参阅图8，图8是本申请实施例提供的一种射频系统的组成架构示例图，如图8所示，所述射频系统80包括：射频收发器81、射频前端模组82、目标天线83、电源管理电路(Power Management IC，PMIC)84。可以理解的是，所述射频前端模组82可以是上述实施例中的射频前端模组20。下面结合图8介绍射频前端模组中各信号通路中的信号流向。
发射信号通路(TX)：SPDT1的动端置于①号位，SPDT2的动端置于③号位，SPDT3的动端置于⑤号位。射频收发器81的信号发射端发出第一射频信号，经过隔直电容到PA放大后传输至SPDT1，通过SPDT1后传输至SAW滤波器进行滤波，然后通过耦合器CPL，再经过SPDT3最后到达目标天线83处。
接收信号通路(RX)：SPDT1的动端置于②号位，SPDT2的动端置于④号位，SPDT3的动端置于⑥号位。目标天线83发出第二射频信号，先经过SPDT3开关，若检测到第二射频信号的信号强度大于预设强度，则控制bypass开关闭合，第二射频信号通过bypass通路传输至SPDT2；若检测到第二射频信号的信号强度小于预设强度，则第二射频信号经LNA放大后传输至SPDT2。第二射频信号通过SPDT2传输至SAW滤波器进行滤波，然后通过SPDT1经过隔直电容到达射频收发器81的信号接收端口。
功率检测通路(PDET)：SPDT1的动端置于①号位，SPDT2的动端置于③号位。射频收发器81的信号发射端发出第一射频信号，经过隔直电容到PA放大后传输至SPDT1，通过SPDT1后传输至SAW滤波器进行滤波，然后经过耦合器CPL耦合，最后经过隔直电容到达射频收发器81的功率检测端。
本申请实施例还提供了一种电子设备，请参阅图9，图9是本申请实施例提供的一种电子设备的结构简图，如图9所示，所述电子设备90包括如前述实施例提到的射频系统80。
本申请实施例中的电子设备可以是手机、平板电脑、电子阅读器、导航仪、车载电脑、笔记本电脑、可穿戴设备和智能家电等具有无线通信功能的电子设备。下面以电子设备为手机为例对电子设备进行详细说明：
本申请实施例提供的电子设备还包括显示屏91、主板92、电池93以及后盖94。其中，显示屏91安装在边框95上，以形成终端设备的显示面，显示屏91作为电子设备的前壳。后盖94通过双面胶粘贴在边框上，显示屏91、边框95与后盖94形成一收容空间，用于容纳电子设备的其他电子元件或功能模块。同时，显示屏91形成电子设备的显示面，用于显示图像、文本等信息。显示屏91可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)或有机发光二极管显示屏(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)等类型的显示屏。
显示屏91上可以设置有玻璃盖板。其中，玻璃盖板可以覆盖显示屏91，以对显示屏91进行保护，防止显示屏91被刮伤或者被水损坏。
边框95可以为中空的框体结构。其中，边框95的材质可以包括金属或塑胶。主板92安装在上述收容空间内部。例如，主板92可以安装在边框95上，并随边框95一同收容在上述收容空间中。主板92上设置有接地点，以实现主板92的接地。主板92上可以集成有马达、麦克风、扬声器、受话器、耳机接口、通用串行总线接口(USB接口/Type-C接口)、摄像头、接近传感器、环境光传感器、陀螺仪以及处理器等功能模块中的一个或多个。同时，显示屏91可以电连接至主板92。
主板92上设置有显示控制电路。显示控制电路向显示屏91输出电信号，以控制显示屏91显示信息。
电池93安装在上述收容空间内部。例如，电池93可以安装在边框95上，并随边框95一同收容在上述收容空间中。电池93可以电连接至主板92，以实现电池93为电子设备供电。其中，主板92上可以设置有电源管理电路。电源管理电路用于将电池93提供的电压分配到电子设备中的各个电子元件。
后盖94用于形成电子设备的外部轮廓。后盖94可以一体成型。在后盖94的成型过程中，可以在后盖94上形成后置摄像头孔、指纹识别模组安装孔等结构。
以上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 (10)

1.一种射频前端模组，其特征在于，所述射频前端模组包括：
第一收发信号处理单元，所述第一收发信号处理单元的第一端用于连接射频收发器的信号发射端，所述第一收发信号处理单元的第二端用于连接所述射频收发器的信号接收端，所述第一收发信号处理单元的第三端用于连接滤波器的第一端；
第二收发信号处理单元，所述第二收发信号处理单元的第一端用于连接所述滤波器的第二端，所述第二收发信号处理单元的第二端用于连接目标天线；
所述滤波器，用于对所述射频收发器发出的第一射频信号和所述目标天线发出的第二射频信号进行滤波处理。
2.根据权利要求1所述的射频前端模组，其特征在于，所述第一收发信号处理单元包括：
发射信号处理单元，所述发射信号处理单元的第一端用于连接所述信号发射端，以及用于对从所述信号发射端接收到的第一射频信号进行放大；
第一开关单元，所述第一开关单元的第一端用于连接所述滤波器的第一端，所述第一开关单元的两个第二端分别用于连接所述发射信号处理单元的第二端和所述信号接收端，所述第一开关单元用于控制所述滤波器与所述发射信号处理单元之间通路的导通或断开，以及用于控制所述滤波器与所述信号接收端之间通路的导通或断开。
3.根据权利要求2所述的射频前端模组，其特征在于，所述发射信号处理单元包括功率放大器，所述功率放大器用于对从所述信号发射端接收到的第一射频信号进行放大并输出。
4.根据权利要求1所述的射频前端模组，其特征在于，所述第二收发信号处理单元包括：
接收信号处理单元，用于对从所述目标天线处接收到的第二射频信号进行处理并输出；
耦合器，用于接收经过所述滤波器滤波的所述第一射频信号，并传输至所述目标天线处；
第二开关单元，所述第二开关单元的第一端用于连接所述滤波器的第二端，所述第二开关单元的两个第二端分别用于连接所述耦合器的第一端和所述接收信号处理单元的第一端，所述第二开关单元用于控制所述滤波器与所述耦合器之间通路的导通或断开，以及用于控制所述滤波器与所述接受信号处理单元之间通路的导通或断开；
第三开关单元，所述第三开关单元的第一端用于连接所述目标天线，所述第三开关单元的两个第二端分别用于连接所述耦合器的第二端和所述接收信号处理单元的第二端，所述第三开关单元用于控制所述目标天线与所述耦合器之间通路的导通或断开，以及用于控制所述目标天线与所述接收信号处理单元之间通路的导通或断开。
5.根据权利要求4所述的射频前端模组，其特征在于，所述接收信号处理单元包括低噪声放大器和旁路开关，所述旁路开关与所述低噪声放大器并联连接，所述低噪声放大器用于对从所述目标天线处接收到的第二射频信号进行放大并输出。
6.根据权利要求4或5所述的射频前端模组，其特征在于，所述耦合器的第三端用于连接所述射频收发器的功率检测端，所述功率检测端用于接收经过所述耦合器耦合的第一射频信号，以检测所述第一射频信号的功率。
7.一种射频系统，其特征在于，所述射频系统包括：
如权利要求1-6任一项所述的射频前端模组；
射频收发器，包括信号发射端、信号接收端和控制模块，所述信号发射端用于连接所述射频前端模组的第一收发信号处理单元的第一端，所述信号接收端用于连接所述射频前端模组的第一收发信号处理单元的第二端，所述控制模块用于控制所述射频前端模组中信号通路的导通或断开；
目标天线，所述目标天线用于连接所述射频前端模组中的第二收发信号处理单元的第二端。
8.根据权利要求7所述的射频系统，其特征在于，所述射频收发器还包括：
功率检测端，所述功率检测端用于连接所述射频前端模组中的耦合器，以及用于接收经过所述耦合器耦合的第一射频信号，以检测所述第一射频信号的功率。
9.根据权利要求7或8所述的射频系统，其特征在于，所述射频系统还包括：
电源管理电路，所述电源管理电路用于为所述射频前端模组供电。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求7-9任一项所述的射频系统。
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