CN115694544B - 射频前端模块和控制射频前端模块的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及射频技术领域,提供了一种射频前端模块和控制射频前端模块的方法,射频前端模块包括:第一开关、第二开关和放大器;所述第一开关,被配置为切换发射信号的通路和接收信号的通路;所述第二开关,被配置为切换所述发射信号的通路和所述接收信号的通路;所述放大器,用于放大所述发射信号和接收信号;在第一状态下,所述发射信号通过所述第二开关、所述第一开关、所述放大器至天线。以上方法可以使得在发射状态下,能够复用原本位于接收通路上的放大器,避免了直接使用射频芯片输出大功率的发射信号,从而降低了RFIC的功耗。
Description
本申请是2022年06月14日提交国家知识产权局、申请号为202210666901.9、申请名称为“射频前端模块和控制射频前端模块的方法”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本申请涉及射频技术领域,具体涉及一种射频前端模块和控制射频前端模块的方法。
背景技术
在电子设备的收发系统电路中,射频前端模块能够实现对收发信号的处理功能,例如收发通路(发射通路和接收通路)的切换、去除干扰信号、放大有用信号等处理。通常,天线将接收到的接收信号通过射频前端模块的接收通路输入射频芯片(radio frequencyintegrated circuit,RFIC)进行处理;RFIC也可以将发射信号经过射频前端模块的发射通路传输至天线,并由天线辐射出去。收发通路上还可以设置不同的射频元器件来对信号进行处理,这些射频元器件的性能和连接方式会直接影响信号的指标,导致射频前端模块的性能直接影响通信质量。
在时分系统中,传统的射频前端模块通常会采用开关来切换收发通路,并且在接收通路设置放大器和滤波器,其中,放大器用于放大带内有用信号,滤波器用于抑制带外干扰信号;功耗和尺寸敏感的短距离通信系统中,避免使用额外的功率放大器,发射通路是依靠RFIC直接输出发射信号,并通过开关将发射信号切换至发射通路,然后传输至天线经由天线辐射出去。
然而,这样的由RFIC直接输出发射信号的方式,因为RFIC的效率较低,会导致在大功率发射的状态时RFIC的功耗过大。
发明内容
本申请提供了一种射频前端模块、控制射频前端模块的方法、装置、芯片、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品,能够降低RFIC的功耗。
第一方面,提供了一种射频前端模块,包括:第一开关、第二开关和放大器;第一开关,被配置为切换发射信号的通路和接收信号的通路;第二开关,被配置为切换发射信号的通路和接收信号的通路;放大器,用于放大发射信号和接收信号;在第一状态下,发射信号通过第二开关、第一开关、放大器至天线。
通过设置两个开关的连接和切换来实现发射通路和接收通路的切换,能够在为发射状态的第一状态下,发射信号复用原本位于接收通路的放大器来放大发射信号,可以避免RFIC直接输出大功率的发射信号导致RFIC的功耗过大的问题。使用RFIC外置的放大器来放大发射信号,能够降低RFIC的功耗,减少了RFIC的发热量,延长了RFIC的使用寿命。同时,避免RFIC直接输出大功率的发射信号,还可以避免RFIC工作在高增益的满负荷状态,即使叠加外置的放大器的功耗,也能够降低电子设备的整机功耗,提高了电子设备的续航能力,电子设备也不会过热,因此提升了用户体验。并且,发射信号能够复用原本位于接收通路上的放大器,相比在发射通路增加一个放大器的方式还可以节约面积,降低成本。
在一些可能的实现方式中,射频前端模块还包括滤波器,滤波器用于耦合放大器和第二开关;在第一状态下,发射信号依次通过第二开关的第一通道、第一开关的第一通道、放大器、滤波器、第二开关的第二通道和第一开关的第二通道至天线;或者,在第一状态下,发射信号依次通过第二开关的第一通道、第一开关的第一通道、滤波器、放大器、第二开关的第二通道和第一开关的第二通道至天线。
通过设置两个开关的连接和切换来实现发射通路和接收通路的切换,能够在为发射状态的第一状态下,发射信号复用原本位于接收通路的放大器来放大发射信号,以及复用接收通路的接收信号进行滤波。可以避免RFIC直接输出大功率的发射信号导致RFIC的功耗过大的问题。使用RFIC外置的放大器来放大发射信号,能够降低RFIC的功耗,减少了RFIC的发热量,延长了RFIC的使用寿命。同时,避免RFIC直接输出大功率的发射信号,还可以避免RFIC工作在高增益的满负荷状态,即使叠加外置的放大器603的功耗,也能够降低电子设备的整机功耗,提高了电子设备的续航能力,电子设备也不会过热,因此提升了用户体验。并且,发射信号能够复用原本位于接收通路上的放大器,相比在发射通路增加一个放大器的方式还可以节约面积,降低成本。通过设置两个开关的连接和切换来实现发射通路和接收通路的切换,还能够复用原本位于接收通路的滤波器,对发射信号的带外谐波和带外杂散信号进行滤除,减小了杂散信号在射频前端模块中的串扰,以及减少了杂散信号外界其他设备的干扰。
在一些可能的实现方式中,在第二状态下,发射信号依次通过第二开关和第一开关至天线。
在一些可能的实现方式中,在第三状态下,接收信号依次通过第一开关、放大器、滤波器和第二开关至射频芯片;或者,在第三状态下,接收信号依次通过第一开关、滤波器、放大器和第二开关至射频芯片。
该方式下,射频前端模块处于直通(bypass)模式,发射信号无需经过放大器,放大器就无需工作,可以节约功耗,相比前述的放大模式的功耗,电子设备处于低发射功率的场景下使用bypass模式能够降低功耗。
在一些可能的实现方式中,射频前端模块还包括滤波器和第三开关,第三开关用于耦合放大器和滤波器,第三开关还用于耦合第一开关;第三开关,被配置为切换发射通路和接收通路;在第四状态下,发射信号通过第二开关、第一开关、放大器和第三开关至天线。
通过设置三个开关的连接和切换来实现发射通路和接收通路的切换,能够使得发射信号复用原本位于接收通路的放大器来放大发射信号,可以避免RFIC直接输出大功率的发射信号导致RFIC的功耗过大的问题。使用RFIC外置的放大器来放大发射信号,能够降低RFIC的功耗,减少了RFIC的发热量,延长了RFIC的使用寿命。同时,避免RFIC直接输出大功率的发射信号,还可以避免RFIC工作在高增益的满负荷状态,即使叠加外置的放大器的功耗,也能够降低电子设备的整机功耗,提高了电子设备的续航能力,电子设备也不会过热,因此提升了用户体验。并且,发射信号能够复用原本位于接收通路上的放大器,相比在发射通路增加一个放大器的方式还可以节约面积,降低成本。并且,通过设置三个开关的连接和切换来实现发射通路和接收通路的切换,在能够复用原本位于接收通路的放大器的同时,不复用滤波器。由于开关的插入损耗通常小于滤波器的插入损耗,有时开关的插入损耗比滤波器的插入损耗小1分贝(dB)左右,相比第三开关的加入所带来的发射通路的损耗的少量增加,减少了滤波器的较大的损耗能够有效减少发射通路的整体的损耗,使得放大器的输出功率降低,进一步降低了功耗。
在一些可能的实现方式中,在第四状态下,发射信号依次通过第二开关的第一通道、第一开关的第一通道、放大器和第三开关的第一通道至天线;在第五状态下,发射信号依次通过第二开关和第一开关至天线;在第六状态下,接收信号依次通过第一开关、放大器、第三开关的第二通道、滤波器和第二开关至射频芯片。
在一些可能的实现方式中,第一开关、第二开关为双刀双掷开关。
在一些可能的实现方式中,第三开关为单刀双掷开关。
在一些可能的实现方式中,放大器包括:第一放大管和第二放大管所组成的第一放大电路,以及第三放大管和第四放大管组成的第二放大电路,第一放大电路为共源共栅的放大电路或共射共集的放大电路,第二放大电路为共源共栅的放大电路或共射共集的放大电路;第二放大管连接在第一放大管和地线之间,第四放大管连接在第三放大管和地线之间,第二放大管在发射状态时的偏置电压高于在接收状态时的偏置电压;第四放大管在发射状态时的偏置电压高于在接收状态时的偏置电压。
需要说明的是,通常在发射状态时,放大器所需的输出功率较大;而在接收状态时,放大器所需的输出功率较小。因此,可以通过降低接收状态时放大管的偏置电压,使得放大器在接收状态时即可以满足输出功率的要求,同时还可以降低放大管的功耗。
当射频前端模块处于发射状态时,第二放大管的偏置电压可以使用较高的电压,来提高发射状态下的信号功率,当射频前端模块处于接收状态时,第二放大管的偏置电压可以使用较低的电压,来降低接收状态下的功耗。同理,当射频前端模块处于发射状态时,第四放大管的偏置电压可以使用较高的电压,来提高发射状态下的信号功率,当射频前端模块处于接收状态时,第四放大管的偏置电压可以使用较低的电压,来降低接收状态下的功耗。
在一些可能的实现方式中,放大器包括:第一放大管和第二放大管所组成的第一放大电路,以及第三放大管和第四放大管组成的第二放大电路,第一放大电路为共源共栅的放大电路或共射共集的放大电路,第二放大电路为共源共栅的放大电路或共射共集的放大电路;在发射状态时,第一放大管、第二放大管、第三放大管和第四放大管均工作;在接收状态时,第一放大管和第二放大管工作,且第三放大管和第四放大管不工作。
在发射状态四个放大管均工作可以保证输出功率满足发射要求,而在接收状态只两个放大器(共源共栅或者共射共集的两个放大器)工作,在满足低的输出功率的要求的同时还可以节约功耗。
在一些可能的实现方式中,第一放大管和第二放大管的输出功率的1dB压缩点相同,第三放大管和第四放大管的输出功率的1dB压缩点相同,第一放大管和第二放大管的输出功率的1dB压缩点小于第三放大管和第四放大管的输出功率的1dB压缩点。
当射频前端模块处于接收状态时,可以控制输出功率的1dB压缩点低的共源共栅或者共射共集的两个放大器同时工作来放大接收信号,而关断输出功率的1dB压缩点高的共源共栅或者共射共集的两个放大器来节约的功耗;当射频前端模块处于发射状态时,可以控制四个放大管同时工作来放大发射信号,从而获得高功率的发射信号。
第二方面,一种控制射频前端模块的方法,应用于上述射频前端模块,射频前端模块包括:第一开关、第二开关和放大器,其中,第一开关被配置为切换发射信号的通路和接收信号的通路,第二开关被配置为切换发射信号的通路和接收信号的通路,放大器用于放大发射信号和接收信号;方法包括:在第一状态下,控制发射信号通过第二开关、第一开关、放大器至天线。
在一些可能的实现方式中,射频前端模块还包括滤波器,滤波器用于耦合放大器和第二开关,在第一状态下,控制发射信号通过第二开关、第一开关、放大器至天线,包括:在第一状态下,控制发射信号依次通过第二开关的第一通道、第一开关的第一通道、放大器、滤波器、第二开关的第二通道和第一开关的第二通道至天线;或者,在第一状态下,控制发射信号依次通过第二开关的第一通道、第一开关的第一通道、滤波器、放大器、第二开关的第二通道和第一开关的第二通道至天线。
在一些可能的实现方式中,方法还包括:在第二状态下,控制发射信号依次通过第二开关和第一开关至天线。
在一些可能的实现方式中,方法还包括:在第三状态下,控制接收信号依次通过第一开关、放大器、滤波器和第二开关至射频芯片;或者,在第三状态下,控制接收信号依次通过第一开关、滤波器、放大器和第二开关至射频芯片。
在一些可能的实现方式中,射频前端模块还包括滤波器和第三开关,第三开关用于耦合放大器和滤波器,第三开关还用于耦合第一开关,第三开关被配置为切换发射通路和接收通路;方法还包括:在第四状态下,控制发射信号通过第二开关、第一开关、放大器和第三开关至天线。
在一些可能的实现方式中,在第四状态下,控制发射信号通过第二开关、第一开关、第三开关和放大器至天线,包括:在第四状态下,控制发射信号依次通过第二开关的第一通道、第一开关的第一通道、放大器和第三开关的第一通道至天线;方法还包括:在第五状态下,控制发射信号依次通过第二开关和第一开关至天线;在第六状态下,控制接收信号依次通过第一开关、放大器、第三开关的第二通道、滤波器和第二开关至射频芯片。
上述控制射频前端模块的方法的实现原理和有益效果可以参见前述实施例的描述。
第三方面,提供了一种控制射频前端模块的装置,包括由软件和/或硬件组成的单元,该单元用于执行第二方面所述的技术方案中任意一种方法。
第四方面,提供了一种电子设备,电子设备如第一方面所述的技术方案中任意一种射频前端模块;或者,包括:处理器、存储器和接口;处理器、存储器和接口相互配合,使得电子设备执行第二方面所述的技术方案中任意一种方法。
第五方面,本申请实施例提供一种芯片,包括处理器;处理器用于读取并执行存储器中存储的计算机程序,以执行第二方面所述的技术方案中任意一种方法。
可选地,所述芯片还包括存储器,存储器与处理器通过电路或电线连接。
进一步可选地,所述芯片还包括通信接口。
第六方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储了计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,使得该处理器执行第二方面所述的技术方案中任意一种方法。
第七方面,提供了一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括:计算机程序代码,当所述计算机程序代码在电子设备上运行时,使得该电子设备执行第二方面所述的技术方案中任意一种方法。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一例电子设备的应用场景图;
图2是本申请实施例提供的蓝牙耳机的结构框图;
图3是本申请实施例提供的一例常见的射频前端模块的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的一例常见的射频前端模块的结构示意图;
图5是本申请实施例提供的又一例常见的射频前端模块的结构示意图;
图6是本申请实施例提供的一例射频前端模块中的信号流向图;
图7是本申请实施例提供的又一例射频前端模块中的信号流向图;
图8是本申请实施例提供的又一例射频前端模块中的信号流向图;
图9是本申请实施例提供的又一例射频前端模块中的信号流向图;
图10是本申请实施例提供的一例射频前端模块中的双刀双掷开关的状态图;
图11是本申请实施例提供的一例射频前端模块中的信号流向图;
图12是本申请实施例提供的一例射频前端模块中的信号流向图;
图13是本申请实施例提供的一例射频前端模块中的信号流向图;
图14是本申请实施例提供的一例射频前端模块中的信号流向图;
图15为本申请实施例提供的射频前端模块中的放大器的结构示意图;
图16为本申请实施例提供的一例控制射频前端模块的装置的结构示意图。
具体实施方式
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描述。其中,在本申请实施例的描述中,除非另有说明,“/”表示或的意思,例如,A/B可以表示A或B;本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,在本申请实施例的描述中,“多个”是指两个或多于两个。
以下,术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例提供的射频前端模块、以及控制射频前端模块的方法和装置,可以应用于手机、平板电脑、可穿戴设备、车载设备、增强现实(augmented reality,AR)/虚拟现实(virtual reality,VR)设备、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobilepersonal computer,UMPC)、上网本、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)等终端设备上,本申请实施例对终端设备的具体类型不作任何限制。
图1是本申请实施例的射频前端模块所适用的电子设备的应用场景图。如图1中的a图所示,电子设备可以与网络设备通信。二者之间可以采用时分的通信制式,当电子设备为智能手机100、网络设备为无线路由器200的时候,智能手机100和无线路由器200之间可以采用无线保真(wireless fidelity,WIFI)网络进行通信,例如可以是WIFI 2.4G,也可以是WIFI 5G或者WIFI 6G,还可以是其他的时分的通信制式,例如蓝牙等,对此本申请并不做限定。在一些实施例中,网络设备还可以是基站,则电子设备所应用的系统还可以是时分的蜂窝移动通信系统。再如图1中的b图所示,当电子设备为蓝牙耳机300时,蓝牙耳机300也可以与终端设备400通信,二者之间可以采用蓝牙通信。
电子设备可以是智能终端设备、蓝牙耳机、蓝牙音箱等。电子设备还可以是其他的可以进行蓝牙通信的车载设备、具有蓝牙功能的可穿戴设备等,本申请实施例对此并不限定。
示例性的,图2是本申请实施例提供的一例蓝牙耳机300的结构示意图,包括天线、射频前端模块、射频芯片、处理模块、NFC模块、扩音器、拾音器、按键模块、显示模块和电源模块。
天线、射频前端模块和射频芯片构成了蓝牙模块,用于对通过蓝牙传输的信号进行处理。其中,天线,用于收发其他需要和蓝牙耳机进行蓝牙通信的信号。射频前端模块,用于将天线接收到的信号进行放大滤波等处理并输入射频芯片,或者将射频芯片发出的信号传输至天线进行辐射。射频芯片,用于对射频前端模块传输的接收信号进行处理,生成处理模块能够处理的频率的信号,以及将处理模块输出的信号进行处理,生成频率满足空间传输的需求的射频信号。
处理模块还可以和扩音器连接,控制扩音器还原语音信号。
处理模块还可以和拾音器连接,控制拾音器获取使用者的语音数据。
NFC模块可以提供蓝牙地址、交换数据等实现蓝牙的配对。
显示模块,用于显示蓝牙耳机的工作状态或输出指示信息,来提示使用者进行操作。
按键模块,用于接收用户的输入操作,可以包括多个按键或者一个按键,用户能够通过操作按键实现蓝牙连接的连接/断开、播放/暂停、接听/拒绝来电和开机/关机等指令。
电源模块用于对蓝牙耳机中各个有源模块供电。
为了便于理解,本申请以下实施例将以具有图2所示结构的蓝牙耳机300为例,结合附图和应用场景,对本申请实施例提供的射频前端模块进行具体阐述。
在电子设备的收发系统电路中,射频前端模块实现对收发信号的处理功能,例如收发通路切换、信号放大、去除干扰信号等处理。通常,天线将接收到的接收信号通过射频前端模块的处理,例如切换至接收通路、放大、滤波等处理,然后输入射频芯片(radiofrequency integrated circuit,RFIC);RFIC也可以输出发射信号,该发射信号经过射频前端模块时被切换至发射通路之后,传输至天线,并通过天线辐射出去。收发通路上还可以设置不同的射频元器件来对信号进行处理,这些射频元器件的选型和连接方式会直接影响信号的指标,导致射频前端模块的性能直接影响通信质量。
通常,在功耗和尺寸敏感的电子设备中(例如蓝牙耳机),传统的射频前端模块300的结构框图可以参见图3所示,包括单刀双掷开关301、单刀双掷开关302、放大器303和滤波器304。当然还可以包括收发通路中的一些匹配电路(图3中未示出)用于调节收发通路的匹配状态。其中,天线用于收发信号,单刀双掷开关301和单刀双掷开关302在RFIC输出的控制信号的指示下切换收发通路。在接收状态时,接收信号由天线接收,沿图4中的a图所示的接收通路的方向,经由单刀双掷开关301切换至接收通路,并经由放大器303进行放大,再通过滤波器304滤除杂散信号,最后在单刀双掷开关302的切换下,进入RFIC。在发射状态时,发射信号可以由RFIC输出,经过单刀双掷开关302切换至发射通路,沿如图4中的b图所示的发射通路的方向,传输至单刀双掷开关301,并通过单刀双掷开关301切换至天线进行辐射。图4中为了更为清楚地示出收发信号的流向,将控制信号的走线进行省略,实际上,射频前端模块中的开关和放大器等元器件均需要在RFIC输出的控制信号的控制下工作。在图3和图4所示的射频前端模块300中,发射信号直接由RFIC提供,因此当电子设备需要发射较大功率的发射信号时,需要RFIC的输出的发射信号的功率足够大,对于电子领域从业人员都知道,RFIC一般采用CMOS工艺,效率较低。这样则会导致RFIC的功耗过大,使得电子设备的整机功耗大,导致电子设备发热发烫,影响电子设备的续航能力和用户体验。同时,RFIC的功耗大会使得RFIC过热,缩短RFIC的使用寿命。
常见的射频前端模块还可以参见图5所示的射频前端模块500,包括:公共滤波器501、单刀双掷开关502、低噪声放大器(low-noise amplifier,LNA)503、放大器504和单刀双掷开关505。当然还可以包括收发通路中的一些匹配电路(图5中未示出)用于调节收发通路的匹配状态。如图5所示,天线用于收发信号,单刀双掷开关501和单刀双掷开关505在RFIC输出的控制信号的指示下切换收发通路(图5中省略控制信号的走线)。在接收状态时,接收信号由天线接收,进入公共通路(接收通路和发射通路的公共部分),通过公共滤波器501滤波后,沿图5中的a图所示的接收通路的方向,由单刀双掷开关502切换至接收通路,并经由LNA503进行放大,最后在单刀双掷开关505的切换下,进入RFIC。在发射状态时,发射信号可以由RFIC输出,经过单刀双掷开关505切换至发射通路,沿如图5中的b图所示的发射通路的方向,进入放大器504进行放大,之后传输至单刀双掷开关502进入公共通路,最后通过公共滤波器501滤波后至天线进行辐射。需要说明的是,图5中的开关和放大器等有源器件均需要在RFIC输出的控制信号的控制下工作。在图5所示的射频前端模块500中,在发射通路上单独设置了放大器504来专门针对发射信号进行放大,因此多采用了一个放大器,导致射频前端模块500所占用的面积变大,增加了设计难度,同时增加了硬件成本。
本申请实施例所提供的射频前端模块,可以控制发射状态时的通路切换,使得发射信号经过RFIC输出后,经过开关进行通路切换输入原本用于放大接收信号的放大器中进行放大,再通过另一开关的通路切换,将放大后的发射信号传输至天线进行辐射。该方式无需RFIC直接输出大功率的发射信号,而是通过复用接收通路上的放大器对发射信号进行放大,也就是说,该方式可以避免RFIC直接输出大功率的发射信号,而是使用外置的放大器(RFIC之外的放大器)来放大发射信号,这样就降低了RFIC的功耗,减少了RFIC的发热量,延长了RFIC的使用寿命。同时,避免RFIC直接输出大功率的发射信号,可以避免RFIC工作在高增益的满负荷状态,即使结合了外置的放大器的功耗,也能够降低电子设备的整机功耗,提高了电子设备的续航能力,电子设备也不会过热,提升了用户体验。
图6为本申请实施例提供的一例射频前端模块600的结构示意图。如图6所示,射频前端模块600包括:第一开关601、第二开关602、放大器603和滤波器604。如图6所示,从天线至RFIC之间,依次布置为第一开关601、放大器603、滤波器604和第二开关602。其中,第一开关601的管脚1和天线连接,第一开关601的管脚2和放大器603的输入端连接,放大器603的输出端连接滤波器604的一端,滤波器604的另一端连接第二开关602的管脚1,第二开关602的管脚2连接RTIC的射频信号输入输出端。第一开关601的管脚3连接第二开关602的管脚3,第一开关601的管脚4连接第二开关602的管脚4。
可选地,第二开关的第一通道可以为开关602的通道2-3(管脚2至管脚3),第一开关的第一通道可以为开关601的通道3-2。
在发射状态下,射频前端模块600可以工作在放大模式下,即发射信号通过放大器603的路径。发射信号的流向可以参见图6中的a图所示的虚线的方向:RFIC输出发射信号后,发射信号通过第二开关602的通道2-3,到达第一开关601的管脚3,然后通过第一开关601的通道3-2进入放大器603。发射信号经过放大器603的放大后,进入滤波器604进行滤波,然后通过第二开关602的1-4通道,到达第一开关601的管脚4,并通过第一开关601的通道4-1流经公共通路(射频前端模块至天线之间的通路),传输至天线进行辐射。
在接收状态下,接收信号的流向可以参见图6中的b图所示的虚线的方向:天线接收到的接收信号流经公共通路,到达第一开关601的管脚1,然后通过第一开关601的通道1-2,进入放大器603。发射信号经过放大器603的放大后,进入滤波器604进行滤波,然后通过第二开关602的通道1-2,到达RFIC的射频信号输入输出端,进入RFIC。
在一些实施例中,滤波器604可以为低通滤波器,用于滤除高次谐波;滤波器604还可以为带通滤波器,用于滤除发射信号所在的通带以外的谐波和其他的杂散信号。
上述图6所示的实施例中,通过设置两个开关的连接和切换来实现发射通路和接收通路的切换,能够使得发射信号复用原本位于接收通路的放大器来放大发射信号,可以避免RFIC直接输出大功率的发射信号导致RFIC的功耗过大的问题。使用RFIC外置的放大器来放大发射信号,能够降低RFIC的功耗,减少了RFIC的发热量,延长了RFIC的使用寿命。同时,避免RFIC直接输出大功率的发射信号,还可以避免RFIC工作在高增益的满负荷状态,即使叠加外置的放大器的功耗,也能够降低电子设备的整机功耗,提高了电子设备的续航能力,电子设备也不会过热,因此提升了用户体验。并且,发射信号能够复用原本位于接收通路上的放大器,相比在发射通路增加一个放大器的方式还可以节约面积,降低成本。上述图6所示的实施例中,通过设置两个开关的连接和切换来实现发射通路和接收通路的切换,还能够复用原本位于接收通路的滤波器,对发射信号的带外谐波和带外杂散信号进行滤除,减小了杂散信号在射频前端模块中的串扰,以及减少了杂散信号外界其他设备的干扰。
在上述图6所示的实施例的基础上,在发射状态时,还可以增加发射状态时的直通模式,例如图7中虚线所示出的发射信号的流向。在低功率的发射状态时,可以参见如图7中的a图所示的发射信号的流向,RFIC输出的发射信号通过第二开关602的通道2-4,到达第一开关601的管脚4,之后通过第一开关601的通道4-1流经公共通路,并传输至天线进行辐射。在低功率的发射状态时,可以参见如图7中的b图所示的发射信号的流向,RFIC输出的发射信号通过第二开关602的通道2-3,到达第一开关601的管脚3,之后通过第一开关601的通道3-1后流经公共通路,并传输至天线进行辐射。
在一些实施例中,当电子设备需要辐射较大功率的发射信号时,可以通过控制第一开关601和第二开关602,使得发射信号可以按照如图6中的a图所示的放大模式下的流向,发射信号可以通过放大器和滤波器来进行放大和滤波。当电子设备需要辐射较小功率的发射信号时,可以通过控制第一开关601和第二开关602,使得发射信号可以按照如图7中的a图所示的直通模式(即bypass模式)下的流向,发射信号不再通过放大器和滤波器,而是直接到达天线,这样放大器则无需工作,依靠RFIC输出小功率的发射信号即可满足发射要求,降低了小信号发射时整个射频前端模块的功耗。
接下来,以具体的功耗数据对上述实施例能够节约功耗的情况进行说明,这里我们以天线口测得的传导功率作为输出功率进行对比。
以图4中的b图所示的传统的射频前端模块所应用的收发系统电路为例,发射信号的路径为:RFIC-单刀双掷开关-单刀双掷开关,然后到达天线口。其中,两个单刀双掷开关的插入损耗均为0.3dB,如果天线口需要输出的发射信号的功率为11.4dBm,则RFIC需要输出的发射信号的功率为12dBm。其中,RFIC的功耗的典型值为:输出功率为12dBm时,电流为60mA;输出功率为8dBm时,电流为49.6mA;输出功率为4dBm时,电流为41.1mA;输出功率为0dBm时,电流为38.4mA。
其中,RFIC的供电电压为3.8V,由RFIC的功耗的典型值可知,RFIC输出12dBm的发射信号时的电流为60mA则RFIC的功耗为:3.8V*60mA=228mW。
本申请的所提供的射频前端模块以图6中的a图所示的模块为例,发射信号的路径为:RFIC-第二开关602-第一开关601-放大器603-滤波器604-第二开关602-第一开关601,然后到达天线口。其中,第一开关和第二开关的插入损耗为0.4dB,滤波器604如果采用低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic,LTCC)的带通滤波器,则滤波器的插入损耗最大为1.5dB。如果天线口需要11.4dBm的发射信号,由于13.7dBm(放大器的输出功率)-1.5dB(滤波器的插入损耗)-0.4dB(第一开关的插入损耗)-0.4dB(第二开关的插入损耗)=11.4dBm,则放大器603输出13.7dBm的信号。放大器603输出13.7dBm的信号时,电流为19mA,放大器603的供电电压为1.8V,直流转换直流(DC-DC)的效率为90%,则放大器603的功耗为1.8V*19mA/90%=38mW。
此时,由RFIC的功耗的典型值可知,RFIC的输出功率为0dBm时电流大约为38.4mA,则RFIC的功耗为3.8V*38.4mA=145.92mW。由此可知,RFIC和放大器603的总功耗为38mW+145.92mW=183.92mW。
综上,当天线口输出11.4dBm的发射信号时,采用传统的射频前端模块的情况下RFIC的功耗为228mW,而采用本申请的实施例所提供的射频前端模块的情况下,RFIC加放大器的总功耗为183.92mA,小于228mW。由此可知,使用本申请的实施例所提供的射频前端模块,降低的功耗为228mW-183.92mW=44.08mW,功耗大约减小了44mW,降低了44mW/228mW=19.3%,因此节约了功耗。
接下来,对天线口输出小功率的发射信号时,采用bypass模式和放大模式的功耗进行对比。
当采用放大模式时,天线口输出功率为-0.8dBm,则放大器603的输出功率需要为-0.8dBm+0.4dB+0.4dB=0dBm,放大器603的输出功率为0dBm时,电流为6mW-8mW,放大器603的输出功率为0dBm以下时,电流为6mW左右,按照较小的电流6mW来计算放大器603的功耗为6mW*1.8V/90%=12mW。而此时RFIC的输出功率为小于0dBm,RFIC的功耗与输出功率为0dBm时的电流差异不大,按照电流38.4mA来计算RFIC的功耗为3.8V*38.4mA=145.92mW。由此可知,在放大模式时,RFIC和放大器603的总功耗为12mW+145.92mW=157.92mW。
而在采用bypass模式时,RFIC直接输出0dBm的发射信号,经过第一开关和第二开关后,到达天线口的发射信号的功率为-0.8dBm。此时RFIC的功耗为3.8V*38.4mA=145.92mW(工作时的电流取值参考输出功率为0dBm)。
由此可知,在天线口输出小功率的发射信号时,例如0dBm以下的发射信号,可以采用bypass模式,发射信号无需通过放大器,直接由RFIC输出相应功率要求的发射信号即可,放大器几乎不消耗电流,从而降低了功耗。
在上述图6和图7所示的实施例的基础上,放大器和滤波器的位置还可以互换。以图6为例,放大器和滤波器互换后的结构示意图可以参见图8所示,发射信号的流向可以参见图8中的a图所示,接收信号的走向参见图8中的b图所示。在一些实施例中,如果是bypass模式,发射信号的流向还可以参见图9中的a图所示,由RFIC输出,通过第二开关的通道2-4和第一开关的通道4-1,至天线。在bypass模式,发射信号的流向还可以参见图9中的b图所示,由RFIC输出,通过第二开关的通道2-3和第一开关的通道3-1,至天线。
在一些实施例中,在射频前端模块600还兼容其他更多的频段时,上述第一开关601和第二开关602可以是多刀多掷开关,例如是三刀三掷开关,四刀四掷开关等等,只要是能够满足上述实施例中的通路切换的需要即可。在一些具体的实施例中,第一开关601和第二开关602可以是双刀双掷开关,双刀双掷开关的开关状态可以参见图10所示。图10中分别示出了在放大模式的发射状态、接收状态和bypass模式的发射状态下,第一开关601和第二开关602的连接通道,第一开关601和第二开关602并非全(full)连接,因此开关的面积开销很小,便于印制板在设计过程中的布局和走线。并且第一开关601和第二开关602为双刀双掷开关时,可以在满足开关切换需求的情况下,面积开销最小,易于布局和走线。需要说明的是,图10中的箭头方向用于表示开关的连接通路,并不代表信号的流向。
上述实施例为发射通路复用接收通路的放大器和滤波器的情况,在一些实施例中,还可以复用放大器,而无需复用滤波器,这样发射信号就无需经过滤波器,也就不会存在滤波器的损耗,减小了发射通路上的损耗,节约了功耗。具体的电路形式参见下述实施例的描述。
图11为本申请实施例提供的一例射频前端模块600的结构示意图。如图11所示,射频前端模块600包括:第一开关601、第二开关602、放大器603、滤波器604和第三开关605。如图11所示,从天线至RFIC之间,依次布置为第一开关601、放大器603、第三开关605、滤波器604和第二开关602。其中,第一开关601的管脚1和天线连接,第一开关601的管脚2和放大器603的输入端连接,放大器603的输出端连接第三开关605的管脚1,第三开关605的管脚3连接滤波器604的一端,滤波器604的另一端连接第二开关602的管脚1,第二开关602的管脚2连接RFIC的射频信号输入输出端。第一开关601的管脚3连接第二开关602的管脚3,第一开关601的管脚4连接第二开关602的管脚4。第三开关605的管脚2连接第一开关601的管脚1。
可选地,第三开关605的第一通道可以为第三开关605通道1-2。
在发射状态下,射频前端模块600可以工作在放大模式下,即发射信号通过放大器603的路径。发射信号的流向可以参见图11中的a图中虚线的方向:RFIC输出发射信号后,发射信号通过第二开关602的通道2-3,到达第一开关601的管脚3,然后通过第一开关601的通道3-2进入放大器603。发射信号经过放大器603的放大后,通过第三开关605的通道1-2到达第一开关601的管脚1,并通过第一开关601的管脚1流经公共通路,传输至天线进行辐射。
在接收状态下,接收信号的流向可以参见图11中的b图所示的虚线的方向:天线接收到的接收信号流经公共通路,到达第一开关601的管脚1,然后通过第一开关601的通道1-2,进入放大器603。发射信号经过放大器603的放大后,进入滤波器604进行滤波,然后通过第二开关602的1-2通道,到达RFIC的射频信号输入输出端进入RFIC。
上述图11所示的实施例中,通过设置三个开关的连接和切换来实现发射通路和接收通路的切换,能够使得发射信号复用原本位于接收通路的放大器来放大发射信号,可以避免RFIC直接输出大功率的发射信号导致RFIC的功耗过大的问题。使用RFIC外置的放大器来放大发射信号,能够降低RFIC的功耗,减少了RFIC的发热量,延长了RFIC的使用寿命。同时,避免RFIC直接输出大功率的发射信号,还可以避免RFIC工作在高增益的满负荷状态,即使叠加外置的放大器的功耗,也能够降低电子设备的整机功耗,提高了电子设备的续航能力,电子设备也不会过热,因此提升了用户体验。并且,发射信号能够复用原本位于接收通路上的放大器,相比在发射通路增加一个放大器的方式还可以节约面积,降低成本。上述图11所示的实施例中,通过设置三个开关的连接和切换来实现发射通路和接收通路的切换,在能够复用原本位于接收通路的放大器的同时,不复用滤波器。由于开关的插入损耗通常小于滤波器的插入损耗,有时开关的插入损耗比滤波器的插入损耗小1dB左右,相比第三开关的加入所带来的发射通路的损耗的少量增加,减少了滤波器较大的损耗能够有效减少发射通路的整体的损耗,使得放大器的输出功率降低,进一步降低了功耗。
在上述图11所示的实施例的基础上,在发射状态时,还可以增加发射状态时的直通模式,例如图12中虚线所示出的发射信号的流向。在低功率的发射状态时,可以参见如图12中的a图所示的发射信号的流向,RFIC输出的发射信号通过第二开关602的通道2-4,到达第一开关601的管脚4,之后通过第一开关601的通道4-1流经公共通路,并传输至天线进行辐射。在低功率的发射状态时,还可以参见如图11中的b图所示的发射信号的流向,RFIC输出的发射信号通过第二开关602的通道2-3,到达第一开关601的管脚3,之后通过第一开关601的通道3-1后流经公共通路,并传输至天线进行辐射。此时,第三开关605可以为断开的状态。
在一些实施例中,当电子设备需要辐射较大功率的发射信号时,可以通过控制第一开关601、第二开关602和第三开关605,使得发射信号可以按照如图11中的a图所示的放大模式下的流向,发射信号可以通过放大器和滤波器来进行放大和滤波。当电子设备需要辐射较小功率的发射信号时,可以通过控制第一开关601和第二开关602,使得发射信号可以按照如图12中的a图和图12中的b图所示的直通模式(即bypass模式)下的流向,发射信号不再通过放大器和滤波器,而是直接到达天线,这样放大器则无需工作,依靠RFIC输出小功率的发射信号即可满足发射要求,降低了小信号发射时整个射频前端模块的功耗。
在一些实施例中,滤波器604还可以设置在收发信号的公共通路上,然后通过开关来切换收发通路,并实现放大器的收发复用。具体可以参见下述实施例。
图13为本申请实施例提供的一例射频前端模块600的结构示意图。如图13所示,射频前端模块600包括:第一开关601、第二开关602、放大器603和滤波器604。如图13中的a图和图13中的b图所示,从天线至RFIC之间,依次布置为滤波器604、第一开关601、放大器603和第二开关602。其中,滤波器604的一端和天线连接,滤波器604的另一端连接第一开关601的管脚1,第一开关601的管脚2和放大器603的输入端连接,放大器603的输出端连接第二开关602的管脚1,第二开关602的管脚2连接RFIC的射频信号输入输出端。第一开关601的管脚3连接第二开关602的管脚3,第一开关601的管脚4连接第二开关602的管脚4。
在发射状态下,射频前端模块600可以工作在放大模式下,即发射信号通过放大器603的路径。发射信号的流向可以参见图13中的a图中虚线的方向:RFIC输出发射信号后,发射信号通过第二开关602的通道2-3,到达第一开关601的管脚3,然后通过第一开关601的通道3-2进入放大器603。发射信号经过放大器603的放大后,通过第二开关602的通道1-4到达第一开关601的管脚4,继续通过第一开关601的通道4-1,进入公共通路并通过滤波器604进行滤波,之后传输至天线进行辐射。
在接收状态下,接收信号的流向可以参见图13中的b图所示的虚线的方向:天线接收到的接收信号流经公共通路并通过滤波器604滤波后,到达第一开关601的管脚1,然后通过第一开关601的通道1-2,进入放大器603。发射信号经过放大器603的放大后,流经第二开关602的1-2通道,到达RFIC的射频信号输入输出端进入RFIC。
上述图13所示的实施例中,通过设置两个开关的连接和切换来实现发射通路和接收通路的切换,能够使得发射信号复用原本位于接收通路的放大器来放大发射信号,可以避免RFIC直接输出大功率的发射信号导致RFIC的功耗过大的问题。使用RFIC外置的放大器来放大发射信号,能够降低RFIC的功耗,减少了RFIC的发热量,延长了RFIC的使用寿命。同时,避免RFIC直接输出大功率的发射信号,还可以避免RFIC工作在高增益的满负荷状态,即使叠加外置的放大器603的功耗,也能够降低电子设备的整机功耗,提高了电子设备的续航能力,电子设备也不会过热,因此提升了用户体验。并且,发射信号能够复用原本位于接收通路上的放大器,相比在发射通路增加一个放大器的方式还可以节约面积,降低成本。上述图13所示的实施例中,滤波器设置在公共通路上,可以实现对发射信号和接收信号的滤波,减少了收发信号的杂散。
在上述图13所示的实施例的基础上,在发射状态时,还可以增加发射状态时的直通模式,例如图14中虚线所示出的发射信号的流向。在低功率的发射状态时,可以参见如图14中的a图所示的发射信号的流向,RFIC输出的发射信号通过第二开关602的通道2-4,到达第一开关601的管脚4,之后通过第一开关601的通道4-1流经公共通路,并通过滤波器604的滤波后,传输至天线进行辐射。在低功率的发射状态时,还可以参见如图14中的b图所示的发射信号的流向,RFIC输出的发射信号通过第二开关602的通道2-3,到达第一开关601的管脚3,之后通过第一开关601的通道3-1后流经公共通路,并通过滤波器604的滤波后,传输至天线进行辐射。
在一些实施例中,当电子设备需要辐射较大功率的发射信号时,可以通过控制第一开关601和第二开关602,使得发射信号可以按照如图13中的a图所示的放大模式下的流向,发射信号可以通过放大器和滤波器来进行放大和滤波。当电子设备需要辐射较小功率的发射信号时,可以通过控制第一开关601和第二开关602,使得发射信号可以按照如图14中的a图或图14中的b图所示的直通模式(即bypass模式)下的流向,发射信号不再通过放大器,而是通过滤波器直接到达天线,这样放大器则无需工作,依靠RFIC输出小功率的发射信号即可满足发射要求,降低了小信号发射时整个射频前端模块的功耗。
在上述实施例的基础上,射频前端模块中的放大器还可以选择包括四个放大管的放大器。可选地,放大管可以是场效应管、晶体管,本申请实施例对放大管的类型不做限定。该放大器的内部电路结构可以参见图15所示,包括第一放大管T1、第二放大管T2构成的第一放大电路,以及第三放大管T3和第四放大管T4构成的第二放大电路。其中,当T1和T2为场效应管时,所构成的第一放大电路为共源共栅放大电路,当T1和T2为晶体管时,所构成的第一放大电路为共射共集(cascode)放大电路;当T3和T4为场效应管时,所构成的第二放大电路为共源共栅放大电路,当T3和T4为晶体管时,所构成的第二放大电路为共射共集(cascode)放大电路。图15中,偏置电路1提供两个偏置电压,分别对T1和T2提供偏置电压;偏置电路2提供的两个偏置电压,分别对T3和T4提供偏置电压。其中,电容C1、电容C2和电容C3用于隔断直流电信号,以避免直流电信号损坏电路中的其他元器件,同时起到阻抗匹配作用;电感L1用于对电源VDD提供的直流电进行滤波,避免电源携带的干扰信号影响放大器的工作,也避免放大器上的干扰信号通过电源VDD串扰至其他元器件,影响其他元器件的工作状态。
需要说明的是,通常在发射状态时,放大器所需的输出功率较大,最大可以达到13dBm以上;而在接收状态时,放大器所需的输出功率较小,通常为-10dBm以下。因此,可以通过降低接收状态时放大管的偏置电压,使得放大器在接收状态时即可以满足输出功率的要求,同时还可以降低放大管的功耗。
具体的,如图15所示,以T1至T4为晶体管为例,T1的集电极连接供电电源VDD,T1的发射集连接T2的集电极,T2的集电极接地。T1和T2的基极连接偏置电路1以获取各自的偏置电压。T3的集电极连接供电电源VDD,T3的发射集连接T4的集电极,T4的集电极接地。T3和T4的基极连接偏置电路2以获取各自的偏置电压。当射频前端模块处于发射状态时,T2的偏置电压可以使用较高的电压,来提高发射状态下的信号功率,当射频前端模块处于接收状态时,T2的偏置电压可以使用较低的电压,来降低接收状态下的功耗。同理,当射频前端模块处于发射状态时,T4的偏置电压可以使用较高的电压,来提高发射状态下的信号功率,当射频前端模块处于接收状态时,T4的偏置电压可以使用较低的电压,来降低接收状态下的功耗。
可选地,上述T1、T2、T3和T4还可以选用相同规格的放大管。当射频前端模块处于接收状态时,可以只选择T1和T2两个放大管工作、另外的T3和T4处于关断状态来节约功耗,也可以只选择T3和T4两个放大管工作、另外的T1和T2处于关断状态来节约功耗;当射频前端模块处于发射状态时,可以控制T1、T2、T3和T4共同作用来保证输出功率足够大。
可选地,上述T1、T2、T3和T4还可以选用不同的规格的放大管,比如不同尺寸的放大管(通常尺寸大的放大管输出功率相对高,尺寸小的放大管输出功率相对低)。当射频前端模块处于接收状态时,可以选择输出功率小的放大管工作来节约功耗;当射频前端模块处于发射状态时,可以增加输出功率大的放大管工作来保证输出功率足够大。例如,T1和T2采用同一种规格的放大管,T3和T4采用另外一种规格的放大管。其中T3和T4的输出功率的1dB压缩点比T1和T2高。例如,T3和T4可以选择1dB输出压缩点在15dBm以上的放大管,T1和T2则可以选择1dB输出压缩点在0dBm以下的放大管。当射频前端模块处于接收状态时,可以控制T3和T4同时工作来放大接收信号,而T1和T2处于关断状态来节约放大器的功耗;当射频前端模块处于发射状态时,可以控制T1、T2、T3和T4同时工作来放大发射信号,从而获得高功率的发射信号。
本申请实施例还提供了一种控制射频前端模块的方法,应用于上述实施例中的射频前端模块,射频前端模块包括:第一开关、第二开关和放大器,其中,第一开关被配置为切换发射信号的通路和接收信号的通路,第二开关被配置为切换发射信号的通路和接收信号的通路,放大器用于放大发射信号和接收信号;方法包括:在第一状态下,控制发射信号通过第二开关、第一开关、放大器至天线。
在一些实施例中,射频前端模块还包括滤波器,滤波器用于耦合放大器和第二开关,在第一状态下,控制发射信号通过第二开关、第一开关、放大器至天线,包括:在第一状态下,控制发射信号依次通过第二开关的第一通道、第一开关的第一通道、放大器、滤波器、第二开关的第二通道和第一开关的第二通道至天线;或者,在第一状态下,控制发射信号依次通过第二开关的第一通道、第一开关的第一通道、滤波器、放大器、第二开关的第二通道和第一开关的第二通道至天线。
在一些实施例中,方法还包括:在第二状态下,控制发射信号依次通过第二开关和第一开关至天线。
在一些实施例中,方法还包括:在第三状态下,控制接收信号依次通过第一开关、放大器、滤波器和第二开关至射频芯片;或者,在第三状态下,控制接收信号依次通过第一开关、滤波器、放大器和第二开关至射频芯片。
在一些实施例中,射频前端模块还包括滤波器和第三开关,第三开关用于耦合放大器和滤波器,第三开关还用于耦合第一开关,第三开关被配置为切换发射通路和接收通路;方法还包括:在第四状态下,控制发射信号通过第二开关、第一开关、放大器和第三开关至天线。
在一些实施例中,在第四状态下,控制发射信号通过第二开关、第一开关、第三开关和放大器至天线,包括:在第四状态下,控制发射信号依次通过第二开关的第一通道、第一开关的第一通道、放大器和第三开关的第一通道至天线;方法还包括:在第五状态下,控制发射信号依次通过第二开关和第一开关至天线;在第六状态下,控制接收信号依次通过第一开关、放大器、第三开关的第二通道、滤波器和第二开关至射频芯片。
上述控制射频前端模块的方法的实现原理和有益效果可以参见前文实施例中对射频前端模块的描述,此处不再赘述。
上文详细介绍了本申请提供的控制射频前端模块的方法的示例。可以理解的是,相应的装置为了实现上述功能,其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本申请可以根据上述方法示例对控制射频前端模块的装置进行功能模块的划分,例如,可以将各个功能划分为各个功能模块,也可以将两个或两个以上的功能集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是,本申请中对模块的划分是示意性的,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式。
图16示出了本申请提供的一种控制射频前端模块的装置1600的结构示意图。装置1600包括控制模块1601,用于执行如上述任一实施例中控制射频前端模块的方法。
装置1600执行控制射频前端模块的方法的具体方式以及产生的有益效果可以参见方法实施例中的相关描述,此处不再赘述。
本申请实施例还提供了一种电子设备,包括上述控制射频前端模块的装置1600。
本申请实施例还提供了一种电子设备,包括上述处理器。本实施例提供的电子设备可以是图2所示的蓝牙耳机300,用于执行上述控制射频前端模块的方法。在采用集成的单元的情况下,终端设备可以包括处理模块、存储模块和通信模块。其中,处理模块可以用于对终端设备的动作进行控制管理,例如,可以用于支持终端设备执行显示单元、检测单元和处理单元执行的步骤。存储模块可以用于支持终端设备执行存储程序代码和数据等。通信模块,可以用于支持终端设备与其它设备的通信。
其中,处理模块可以是处理器或控制器。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框,模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合,例如包含一个或多个微处理器组合,数字信号处理(digital signal processing,DSP)和微处理器的组合等等。存储模块可以是存储器。通信模块具体可以为射频电路、蓝牙芯片、Wi-Fi芯片等与其它终端设备交互的设备。
在一个实施例中,当处理模块为处理器,存储模块为存储器时,本实施例所涉及的终端设备可以为具有图1所示结构的设备。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储了计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,使得处理器执行上述任一实施例所述的控制射频前端模块的方法。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品,当该计算机程序产品在计算机上运行时,使得计算机执行上述相关步骤,以实现上述实施例中的控制射频前端模块的方法。
其中,本实施例提供的电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品或芯片均用于执行上文所提供的对应的方法,因此,其所能达到的有益效果可参考上文所提供的对应的方法中的有益效果,此处不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,更换的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机,芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(read only memory,ROM)、随机存取存储器(random access memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上内容,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种射频前端模块,其特征在于,包括:第一开关、第二开关、放大器和滤波器;
所述第一开关,被配置为切换发射信号的通路和接收信号的通路;
所述第二开关,被配置为切换所述发射信号的通路和所述接收信号的通路,所述第一开关和所述第二开关为多刀多掷开关;
所述放大器,用于放大所述发射信号和所述接收信号;
所述射频前端模块还包括第三开关,所述第三开关为单刀双掷开关;
所述第三开关,被配置为切换发射信号的通路和接收信号的通路;
所述第一开关的第一端和所述第三开关的第二端连接,所述第一开关的第二端和所述放大器的输入端连接,所述第一开关的第三端和所述第二开关的第三端连接,所述第一开关的第四端和所述第二开关的第四端连接,所述第一开关的第一端还用于连接天线,所述第二开关的第二端和射频芯片连接;
所述放大器的输出端和所述第三开关的第一端连接,所述第三开关的第三端和所述滤波器的第一端连接,所述滤波器的第二端和所述第二开关的第一端连接;
在第四状态下,所述发射信号依次通过所述第二开关的第一通道、所述第一开关的第一通道、所述放大器和所述第三开关的第一通道至天线;
在第五状态下,所述发射信号依次通过所述第二开关和所述第一开关至天线;
在第六状态下,所述接收信号依次通过所述第一开关、所述放大器、所述第三开关的第二通道、所述滤波器和所述第二开关至射频芯片。
2.根据权利要求1所述的射频前端模块,其特征在于,所述第一开关、所述第二开关为双刀双掷开关。
3.根据权利要求1所述的射频前端模块,其特征在于,所述放大器包括:第一放大管和第二放大管所组成的第一放大电路,以及第三放大管和第四放大管组成的第二放大电路,所述第一放大电路为共源共栅放大电路或共射共集放大电路,所述第二放大电路为共源共栅放大电路或共射共集放大电路;
所述第二放大管连接在所述第一放大管和地线之间,所述第四放大管连接在所述第三放大管和地线之间,所述第二放大管在发射状态时的偏置电压高于在接收状态时的偏置电压;所述第四放大管在所述发射状态时的偏置电压高于在所述接收状态时的偏置电压。
4.根据权利要求1所述的射频前端模块,其特征在于,所述放大器包括:第一放大管和第二放大管所组成的第一放大电路,以及第三放大管和第四放大管组成的第二放大电路,所述第一放大电路为共源共栅的放大电路或共射共集的放大电路,所述第二放大电路为共源共栅的放大电路或共射共集的放大电路;
在发射状态时,所述第一放大管、所述第二放大管、所述第三放大管和所述第四放大管均工作;
在接收状态时,所述第一放大管和所述第二放大管工作,且所述第三放大管和所述第四放大管不工作。
5.根据权利要求4所述的射频前端模块,其特征在于,所述第一放大管和所述第二放大管的输出功率的1dB压缩点相同,所述第三放大管和所述第四放大管的输出功率的1dB压缩点相同,所述第一放大管和所述第二放大管的输出功率的1dB压缩点小于所述第三放大管和所述第四放大管的输出功率的1dB压缩点。
6.一种控制射频前端模块的方法,其特征在于,应用于射频前端模块,所述射频前端模块包括:第一开关、第二开关、放大器和滤波器,所述第一开关和所述第二开关为多刀多掷开关,其中,所述第一开关被配置为切换发射信号的通路和接收信号的通路,所述第二开关被配置为切换所述发射信号的通路和所述接收信号的通路,所述放大器用于放大所述发射信号和所述接收信号;
所述射频前端模块还包括第三开关,所述第三开关被配置为切换发射信号的通路和接收信号的通路,所述第三开关为单刀双掷开关;
所述第一开关的第一端和所述第三开关的第二端连接,所述第一开关的第二端和所述放大器的输入端连接,所述第一开关的第三端和所述第二开关的第三端连接,所述第一开关的第四端和所述第二开关的第四端连接,所述第一开关的第一端还用于连接天线,所述第二开关的第二端和射频芯片连接;
所述放大器的输出端和所述第三开关的第一端连接,所述第三开关的第三端和所述滤波器的第一端连接,所述滤波器的第二端和所述第二开关的第一端连接;
所述方法包括:
在第四状态下,控制所述发射信号依次通过所述第二开关的第一通道、所述第一开关的第一通道、所述放大器和所述第三开关的第一通道至天线;
在第五状态下,控制所述发射信号依次通过所述第二开关和所述第一开关至天线;
在第六状态下,控制所述接收信号依次通过所述第一开关、所述放大器、所述第三开关的第二通道、所述滤波器和所述第二开关至射频芯片。
7.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1至5中任一项所述的射频前端模块;或者,
包括:处理器、存储器和接口;
所述处理器、所述存储器和所述接口相互配合,使得所述电子设备执行如权利要求6所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储了计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行权利要求6所述的方法。
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Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20219474U1 (de) * | 2002-07-25 | 2003-06-18 | Integrated Programmable Commun | Drahtlose Kommunikationsschaltungsarchitektur |
CN109802699A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-05-24 | 维沃移动通信有限公司 | 一种信号收发装置及终端设备 |
CN109981119A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-07-05 | Oppo广东移动通信有限公司 | 天线复用射频装置及终端 |
CN110492901A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-22 | 联想(北京)有限公司 | 一种电子设备及信号放大方法 |
CN111600625A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-08-28 | 锐石创芯(深圳)科技有限公司 | 射频前端电路和射频前端装置 |
CN111756399A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-10-09 | Oppo广东移动通信有限公司 | 射频电路及电子设备 |
CN112272044A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-26 | 维沃移动通信有限公司 | 射频电路及电子设备 |
CN112737627A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 维沃移动通信有限公司 | 射频电路、电子设备、信号处理方法和可读存储介质 |
CN113037323A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-25 | 维沃移动通信有限公司 | 射频电路、射频电路的控制方法和电子设备 |
CN114024507A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-02-08 | 荣耀终端有限公司 | 功率放大电路、射频前端电路、电子设备及信号放大方法 |
CN114513225A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-17 | 上海山景集成电路股份有限公司 | 收发复用放大电路及可重构收发通信系统 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5590412A (en) * | 1993-11-19 | 1996-12-31 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Communication apparatus using common amplifier for transmission and reception |
JP2006166277A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Hitachi Media Electoronics Co Ltd | 送受信装置およびモジュール |
US20090088124A1 (en) * | 2007-09-27 | 2009-04-02 | Nanoamp Solutions, Inc. (Cayman) | Radio Frequency Receiver Architecture |
CN103580710A (zh) * | 2012-07-18 | 2014-02-12 | 中兴通讯股份有限公司 | Tdd制式射频收发电路及方法、射频前端电路和终端 |
CN103973356A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-08-06 | 三维通信股份有限公司 | 一种针对TDD系统无线Pico直放站的接收和发射复用电路 |
-
2022
- 2022-06-14 CN CN202211142914.2A patent/CN115694544B/zh active Active
- 2022-06-14 CN CN202210666901.9A patent/CN114759946B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE20219474U1 (de) * | 2002-07-25 | 2003-06-18 | Integrated Programmable Commun | Drahtlose Kommunikationsschaltungsarchitektur |
CN109802699A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-05-24 | 维沃移动通信有限公司 | 一种信号收发装置及终端设备 |
CN109981119A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-07-05 | Oppo广东移动通信有限公司 | 天线复用射频装置及终端 |
CN110492901A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-22 | 联想(北京)有限公司 | 一种电子设备及信号放大方法 |
CN111600625A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-08-28 | 锐石创芯(深圳)科技有限公司 | 射频前端电路和射频前端装置 |
CN111756399A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-10-09 | Oppo广东移动通信有限公司 | 射频电路及电子设备 |
CN112272044A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-26 | 维沃移动通信有限公司 | 射频电路及电子设备 |
CN112737627A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 维沃移动通信有限公司 | 射频电路、电子设备、信号处理方法和可读存储介质 |
CN113037323A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-25 | 维沃移动通信有限公司 | 射频电路、射频电路的控制方法和电子设备 |
CN114024507A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-02-08 | 荣耀终端有限公司 | 功率放大电路、射频前端电路、电子设备及信号放大方法 |
CN114513225A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-17 | 上海山景集成电路股份有限公司 | 收发复用放大电路及可重构收发通信系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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CN114759946A (zh) | 2022-07-15 |
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