CN115882892A - 射频前端芯片、电路结构及射频通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了射频前端芯片、电路结构及射频通信装置，该射频前端芯片包括：集成在一个集成电路裸片（DIE）上的逻辑控制电路、开关切换电路以及放大器模组；其中，所述逻辑控制电路连接并控制所述开关切换电路，所述开关切换电路集成于所述放大器模组，且所述开关切换电路前置于所述放大器模组的一个或多个放大器。利用上述射频前端芯片，能够提升了芯片集成度，降低芯片成本。

Description

射频前端芯片、电路结构及射频通信装置

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及射频前端芯片、电路结构及射频通信装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

目前的射频信号放大模组，多采用将放大芯片、开关芯片和控制芯片分别集成于基板的方式，通过设计放大芯片、开关芯片和控制芯片的位置和连接关系实现射频信号放大功能。

然而，尤其是随着价格昂贵的砷化镓（GaAs）材料成为第三代半导体的主流芯片原料，现有的通过放大芯片、开关芯片和控制芯片分别集成于基板的方式，使得设计的射频信号放大模组体积大、集成度不高并且成本高昂。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，提出了射频前端芯片、电路结构及射频通信装置，利用这种射频前端芯片、电路结构及射频通信装置，能够解决上述问题。

本发明提供了以下方案。

第一方面，提供一种射频前端芯片，包括：集成在一个集成电路裸片（DIE）上的逻辑控制电路、开关切换电路以及放大器模组；其中，逻辑控制电路连接并控制开关切换电路，开关切换电路集成于放大器模组，且开关切换电路前置于放大器模组的一个或多个放大器。

在一种实施方式中，放大器模组包括：对应于设定频段的放大器模块；开关切换电路包括：对应于设定频段的子开关电路，设定频段的子开关电路集成于设定频段的放大器模块。

在一种实施方式中，对应于设定频段的放大器模块包括：并行设置的两条以上支路，每条支路设有一个或多个放大器；对应于设定频段的子开关电路包括：集成在每条支路上的开关单元，且开关单元前置于一个或多个放大器。

在一种实施方式中，放大器模组包括：低频放大模块、中频放大模块和高频放大模块；开关切换电路包括一个或多个子开关电路，分别集成在低频放大模块、中频放大模块和高频放大模块中的一个或多个上。

在一种实施方式中，低频放大模块集成第一开关单元和第一放大器单元；第一开关单元前置于第一放大器单元；中频放大模块包括一级放大单元、第二开关单元以及二级放大单元；第二开关单元设置于一级放大单元和二级放大单元之间；高频放大模块包括第二放大器单元。

在一种实施方式中，第一开关单元的第一端用于接收低频带射频信号，第一开关单元的第二端与第一放大器单元的输入端电连接，第一开关单元的控制端与逻辑控制电路连接。

在一种实施方式中，第一开关单元包括第一开关和第二开关，第一放大器单元包括第一路放大器和第二路放大器，第一开关和第二开关的输入端均接收低频带射频信号；第一开关的输出端与第一路放大器电连接，第二开关的输出端与第二路放大器电连接。

在一种实施方式中，第一路放大器包括第一放大器和第二放大器，第二路放大器包括第三放大器和第四放大器；第一开关的第二端与第一放大器的输入端电连接，第一放大器的输出端与第二放大器的输入端电连接，第二放大器的输出端用于输出放大后的低频带射频信号；第二开关的输出端与第三放大器的输入端电连接，第三放大器的输出端与第四放大器的输入端电连接，第四放大器的输出端用于输出放大后的低频带射频信号。

在一种实施方式中，一级放大单元的输入端用于接收中频带射频信号，一级放大单元的输出端通过第二开关单元与二级放大单元电连接，第二开关单元的控制端用于接收第二控制信号。

在一种实施方式中，第二开关单元包括第三开关、第四开关和第五开关；二级放大单元包括第三路放大器、第四路放大器以及第五路放大器；一级放大单元的输出端与第三开关、第四开关和第五开关的输入端均连接，第三开关的输出端与第三路放大器电连接，第四开关的输出端与第四路放大器电连接，第五开关的输出端与第五路放大器电连接。

在一种实施方式中，第三路放大器包括第五放大器，第四路放大器包括第六放大器，第五路放大器包括第七放大器，一级放大单元包括第八放大器。

在一种实施方式中，第二放大器单元包括第九放大器和第十放大器；第九放大器的输入端用于接收高频带射频信号，第九放大器的输出端与第十放大器的输入端电连接，第十放大器的输出端用于输出放大后的高频带射频信号。

在一种实施方式中，射频前端芯片为CMOS集成芯片。

在一种实施方式中，射频前端芯片采用FCLGA倒装。

第二方面，提供一种电路结构，其特征在于，电路结构包括第一方面的射频前端芯片。

第三方面，提供一种射频通信装置，其特征在于，射频芯片包括第一方面的射频前端芯片。

上述实施例的优点之一，通过将射频前端芯片的逻辑控制电路、开关切换电路以及放大器模组集成在一起，设计的射频芯片在保证射频信号放大功能的同时，提升了集成度且体积小，结构紧凑。

本发明的其他优点将配合以下的说明和附图进行更详细的解说。

应当理解，上述说明仅是本发明技术方案的概述，以便能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施。为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举例说明本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文的示例性实施例的详细描述，本领域普通技术人员将明白本文所述的优点和益处以及其他优点和益处。附图仅用于示出示例性实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的标号表示相同的部件。在附图中：

图1为现有技术提供射频前端芯片的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的射频前端芯片的第一结构示意图；

图3为本申请实施例提供的射频前端芯片的第二结构示意图；

图4为本申请实施例提供的射频前端芯片的第三结构示意图；

图5为本申请实施例提供的射频前端芯片的第四结构示意图；

图6为本申请实施例提供的射频前端芯片的第五结构示意图；

图7为本申请实施例提供的射频前端芯片的第六结构示意图；

图8为本申请实施例提供的射频前端芯片的第五结构示意图；

图9为本申请实施例提供的射频前端芯片的第六结构示意图。

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域技术人员。

在本申请实施例的描述中，应理解，诸如“包括”或“具有”等术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不旨在排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在的可能性。

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。

术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

目前的射频信号放大模组，多采用将放大芯片、开关芯片和控制芯片分别集成于基板的方式，通过设计放大芯片、开关芯片和控制芯片的位置和连接关系实现射频信号放大功能。

例如，图1为目前的一种射频前端芯片的结构示意图，射频前端芯片包括第一基板和设置在所述第一基板上的逻辑控制IC电路、射频放大IC电路、以及开关切换IC电路，逻辑控制IC电路、射频放大IC电路、以及开关切换IC电路成品字型排布，逻辑控制IC电路被配置为用于控制射频放大IC电路和开关切换IC电路的工作；射频放大IC电路包括第二基板和设置在第二基板上的多个射频放大电路；开关切换IC电路具有多个射频信号输出端，开关切换IC电路的多个射频信号输出端分别对应于不同的所述子频段；射频放大IC电路输出的射频信号经由开关切换IC电路的射频信号输出端输出。

本发明人发现，目前的这种将放大芯片、开关芯片和控制芯片分别集成于基板形成射频前端芯片的方式，使得设计的射频前端芯片器件分布广，造成射频前端芯片的体积大且集成度不高，并且所需的器件较多造成射频前端芯片的成本高昂。

基于上述问题，本发明人设计一种射频前端芯片，如图2所示，该射频前端芯片包括逻辑控制电路C、开关切换电路K以及放大器模组L。本申请实施例将逻辑控制电路C、开关切换电路K以及放大器模组L集成在一个集成电路裸片（DIE）上，并且将开关切换电路K和放大器模组L集成在一起。其中，逻辑控制电路C连接至开关切换电路K以控制开关切换电路K的开启/关闭，开关切换电路K前置于放大器模组L的一个或多个放大器，以调整放大器模组L的射频放大功能。从而使得设计的射频前端芯片集成度高且体积小，结构紧凑，可以节省空间给其他集成芯片，并且采用的器件少节约器件成本。

进一步地，集成电路裸片（DIE）可以与其他一个或多个匹配电路集成在一基板S上，从而实现其芯片功能。

作为一种可能的实施方式，放大器模组L包括：对应于设定频段的放大器模块；相应地，开关切换电路K可以包括：对应于该设定频段的子开关电路，设定频段的子开关电路集成于设定频段的放大器模块上。

参考图3，本申请实施例提供的射频前端芯片可以是一种多模多频射频芯片，即可以支持多频段多制式的射频功能。假设射频前端芯片支持设定频段A和设定频段B的射频放大功能，则放大器模组L可以包括：对应于设定频段A的放大器模块L_A和对应于设定频段B的放大器模块L_B；相应地，开关切换电路K可以包括：对应于该设定频段A的子开关电路K_A，以及对应于设定频段B的子开关电路K_B，子开关电路K_A集成于放大器模块L_A，子开关电路K_B集成于放大器模块L_B；该放大器模块L_A接收射频信号IN_A，子开关电路K_A根据从逻辑控制电路C接收的控制信号CTL_A，控制放大器模块L_A是否对接收的射频信号IN_A进行放大；相应地，子开关电路K_B根据从逻辑控制电路C接收的控制信号CTL_B，控制放大器模块L_B是否对接收的射频信号IN_B进行放大。

可选地，集成在对应于设定频段的放大器模块上的子开关电路可以放置在该放大器模块的任意位置，比如可以前置于放大器模块中的放大器单元中，也可以放置在两个放大器单元之间，本申请对此不作具体限制。

在实际应用中，通信频段按照频率区间大致划分为几个主频段，例如，划分为三个主频段，分别是低频段、中频段和高频段。其中低频段的范围大致为700MHz 1000MHz，中频段的范围大致为1700MHz 2200MHz，高频段的范围大致为2300MHz 2700MHz。每个主频段又进一步细分为多个子频段。

在一种可能的实施方式中，参考图4，放大器模组L包括：低频放大模块10、中频放大模块20和高频放大模块30；开关切换电路K包括一个或多个子开关电路，分别集成在低频放大模块10、中频放大模块20和高频放大模块30中的一个或多个上。

在一种可能的实施方式中，该低频放大模块10包括第一开关单元110和第一放大器单元120，中频放大模块20包括一级放大单元210、第二开关单元220以及二级放大单元230，该高频放大模块30包括第二放大器单元310。

上述设计的射频放大电路，低频放大模块10可接收低频带射频信号LBIN，第一开关单元110用于根据第一控制信号CTL_LB，控制第一放大器单元120是否对接收的低频带射频信号LBIN进行放大。例如，当第一开关单元110接收的第一控制信号CTL_LB为高电平信号时，第一开关单元110则导通，使得第一放大器单元120对接收的低频带射频信号LBIN进行放大并输出放大后的低频带射频信号LBOUT；当第一开关单元110接收的第一控制信号CTL_LB为低电平信号时，第一开关单元110则不导通，使得第一放大器单元120不对接收的低频带射频信号LBIN进行放大。

中频放大模块10可接收中频带射频信号MBIN，第二开关单元220用于根据第二控制信号CTL_MB，控制一级放大单元210和二级放大单元230是否对接收的中频带射频信号MBIN进行放大。例如，当第二开关单元220接收的第二控制信号CTL_MB为高电平信号时，第二开关单元220则导通，使得一级放大单元210和二级放大单元230对接收的中频带射频信号MBIN进行放大，输出放大后的中频带射频信号MBOUT；当第二开关单元220接收的第二控制信号CTL_MB为低电平信号时，第二开关单元220则不导通，使得一级放大单元210和二级放大单元230不对接收的中频带射频信号MBIN进行放大。

高频放大模块30中的第二放大器单元310用于对接收的高频带射频信号HBIN进行放大。其中，低频带射频信号LBIN、中频带射频信号MBIN以及高频带射频信号HBIN均为射频信号，不同点在于低频带射频信号、中频带射频信号以及高频带射频信号的射频信号的频率不同，从而适应不同频段的传输需求。

本实施例中，将低频放大模块、中频放大模块和高频放大模块集成在一起，并且将开关切换电路包含的多个子开关电路分别集成在各频段放大模块上，从而通过低频放大模块中集成的第一开关单元来对低频带射频信号的放大进行控制，通过中频放大模块中集成的第二开关单元来对中频带射频信号的放大进行控制，从而实现射频放大可控，使得本方案设计的射频前端芯片在保证射频信号放大功能的同时，实现集成度高且体积小，结构紧凑，可以节省射频模组空间给其他集成芯片，并且采用的器件少节约器件成本。

在本实施例的可选实施方式中，请继续参照图4，低频放大模块10中第一开关单元110的第一端用于接收低频带射频信号LBIN，第一开关单元110的第二端与第一放大器单元120电连接，该第一开关单元110的控制端用于接收第一控制信号CTL_LB。

中频放大模块20中一级放大单元210的输入端用于接收中频带射频信号MBIN，一级放大单元210的输出端通过第二开关单元220与二级放大单元230电连接，第二开关单元220的控制端用于接收第二控制信号CTL_MB。

在一种可能的实施方式中，对应于设定频段的放大器模块包括：并行设置的两条以上支路，每条支路设有一个或多个放大器；对应于设定频段的子开关电路包括：集成在每条支路上的开关单元，且开关单元前置于一个或多个放大器。

参考图5，本申请实施例提供的射频前端芯片中，低频放大模块10可以包含有两路低频带放大支路，第一条支路设有第一路放大器1210以及前置于第一路放大支路1210的第一开关K1，第二条支路设有第二路放大器1220以及前置于第二路放大支路1220的第二开关K2。第一开关K1和第二开关K2的输入端均接收低频带射频信号LBIN，第一开关K1的输出端与第一路放大器1210电连接，第二开关K2的输出端与第二路放大器1220电连接，第一开关K1和第二开关K2的控制端均用于接收第一控制信号CTL_LB。从而，当第一开关K1和第二开关K2接收的第一控制信号CTL_LB为高电平信号时，第一开关K1和第二开关K2闭合，使得低频带射频信号LBIN通过第一开关K1传输给第一路放大器1210，以及通过第二开关K2传输给第二路放大器1220，从而通过第一路放大器1210和第二路放大器分别对低频带射频信号LBIN进行放大，进而输出两路放大后的低频带射频信号LBOUT1以及LBOUT2。

作为一种可能的实施方式，请参照图6，该第一路放大器1210可包括第一放大器L1和第二放大器L2，第二路放大器1220可包括第三放大器L3和第四放大器L4，第一开关K1的输出端与第一放大器L1的输入端电连接，第一放大器L1的输出端与第二放大器L2的输入端电连接；第二开关K2的输出端与第三放大器L3的输入端电连接，第三放大器L3的输出端与第四放大器L4的输入端电连接。

作为一种可能的实施方式，请参照图7，中频放大模块20中的第二开关单元220包括第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5；二级放大单元230包括第三路放大器2310、第四路放大器2320以及第五路放大器2330；一级放大单元210的输出端与第三开关K3、第四开关K4和第五开关K5的输入端均连接，第三开关K3的输出端与第三路放大器2310电连接，第四开关K4的输出端与第四路放大器2320电连接，第五开关K5的输出端与第五路放大器2330电连接。

上述设计的中频放大模块20，第三开关K3、第四开关K4以及第五开关K5的控制端均可接收第二控制信号CTL_MB，依照前述的举例，当接收的第二控制信号CTL_MB为高电平信号时，第二开关模块220接收的第二控制信号CTL_MB使得第三开关K3、第四开关K4以及第五开关K5中的一个开关导通，使得导通开关对应路的放大器对中频带射频信号MBIN进行放大，以输出放大后的中频带射频信号，例如输出如图5所示的MBOUT1、MBOUT2以及MBOUT3中的某一路放大信号。

作为一种可能的实施方式，请参照图8，该第三路放大器2310可包括第五放大器L5，第四路放大器2320可包括第六放大器L6，第五路放大器2330可包括第七放大器L7，一级放大单元210包括第八放大器L8。

在本实施的可选实施方式中，请参照图9，第二放大器单元310包括第九放大器L9和第十放大器L10；第九放大器L9的输入端用于接收高频带射频信号HBIN，第九放大器L9的输出端与第十放大器L10的输入端电连接，第十放大器L10的输出端用于输出放大后的高频带射频信号HBOUT。

在本实施例的可选实施方式中，前文描述的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4以及第五开关K5均为可控开关，例如场效应管或其他形式的可控开关等，具体开关器件的选用可根据实际应用场景进行适应性调整。

在本实施例的可选实施方式中，前文描述的第一放大器L1至第十放大器L10所采用的放大器可为目前已有的任意一种放大器，只需实现对射频信号的放大即可，具体型号的选用可根据实际应用场景进行适应性调整。

作为一种可能的实施方式，上述射频前端芯片为CMOS集成芯片。

作为一种可能的实施方式，上述射频前端芯片采用FCLGA倒装封装方式，也即可以通过铜柱连接到集成电路裸片（DIE）。

在本说明书的描述中，参考术语“一些可能的实施方式”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点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表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种电路结构，该电路结构包括上述实施例所描述的射频前端芯片。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种射频通信装置，该射频通信装置包括上述实施例所描述的射频前端芯片。

需要说明的是，本申请实施例中的电路结构、射频通信装置可以实现前述射频前端芯片的实施例相同的效果和功能，这里不再赘述。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备和计算机可读存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以其描述进行了简化，相关之处可参见方法实施例的部分说明即可。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (16)

1.一种射频前端芯片，其特征在于，包括：

集成在一个集成电路裸片（DIE）上的逻辑控制电路、开关切换电路以及放大器模组；

其中，所述逻辑控制电路连接并控制所述开关切换电路，所述开关切换电路集成于所述放大器模组，且所述开关切换电路前置于所述放大器模组的一个或多个放大器。

2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，

所述放大器模组包括：对应于设定频段的放大器模块；

所述开关切换电路包括：对应于所述设定频段的子开关电路，所述设定频段的子开关电路集成于所述设定频段的放大器模块。

3.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，

对应于所述设定频段的放大器模块包括：并行设置的两条以上支路，每条支路设有一个或多个放大器；

对应于所述设定频段的子开关电路包括：集成在每条支路上的开关单元，且所述开关单元前置于所述一个或多个放大器。

4.根据权利要求2所述的芯片，其特征在于，

所述放大器模组包括：低频放大模块、中频放大模块和高频放大模块；

所述开关切换电路包括一个或多个子开关电路，分别集成在所述低频放大模块、所述中频放大模块和所述高频放大模块中。

5.根据权利要求4所述的芯片，其特征在于，

所述低频放大模块集成第一开关单元和第一放大器单元；所述第一开关单元前置于所述第一放大器单元；

所述中频放大模块包括一级放大单元、第二开关单元以及二级放大单元；所述第二开关单元设置于所述一级放大单元和所述二级放大单元之间；

所述高频放大模块包括第二放大器单元。

6.根据权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述第一开关单元的第一端用于接收低频带射频信号，所述第一开关单元的第二端与所述第一放大器单元的输入端电连接，所述第一开关单元的控制端与所述逻辑控制电路连接。

7.根据权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关和第二开关，所述第一放大器单元包括第一路放大器和第二路放大器，所述第一开关和第二开关的输入端均接收低频带射频信号；

所述第一开关的输出端与所述第一路放大器电连接，所述第二开关的输出端与所述第二路放大器电连接。

8.根据权利要求7所述的芯片，其特征在于，所述第一路放大器包括第一放大器和第二放大器，所述第二路放大器包括第三放大器和第四放大器；所述第一开关的第二端与所述第一放大器的输入端电连接，所述第一放大器的输出端与所述第二放大器的输入端电连接，所述第二放大器的输出端用于输出放大后的低频带射频信号；

所述第二开关的输出端与所述第三放大器的输入端电连接，所述第三放大器的输出端与所述第四放大器的输入端电连接，所述第四放大器的输出端用于输出放大后的低频带射频信号。

9.根据权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述一级放大单元的输入端用于接收中频带射频信号，所述一级放大单元的输出端通过所述第二开关单元与所述二级放大单元电连接，所述第二开关单元的控制端用于接收第二控制信号。

10.根据权利要求9所述的芯片，其特征在于，所述第二开关单元包括第三开关、第四开关和第五开关；

所述二级放大单元包括第三路放大器、第四路放大器以及第五路放大器；

所述一级放大单元的输出端与第三开关、第四开关和第五开关的输入端均连接，所述第三开关的输出端与所述第三路放大器电连接，所述第四开关的输出端与所述第四路放大器电连接，所述第五开关的输出端与所述第五路放大器电连接。

11.根据权利要求10所述的芯片，其特征在于，所述第三路放大器包括第五放大器，所述第四路放大器包括第六放大器，所述第五路放大器包括第七放大器，所述一级放大单元包括第八放大器。

12.根据权利要求5所述的芯片，其特征在于，所述第二放大器单元包括第九放大器和第十放大器；

所述第九放大器的输入端用于接收高频带射频信号，所述第九放大器的输出端与所述第十放大器的输入端电连接，所述第十放大器的输出端用于输出放大后的高频带射频信号。

13.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述射频前端芯片为CMOS集成芯片。

14.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述射频前端芯片采用FCLGA倒装工艺封装。

15.一种电路结构，其特征在于，所述电路结构包括权利要求1-14中任一项所述的射频前端芯片。

16.一种射频通信装置，其特征在于，所述射频芯片包括权利要求1-14中任一项所述的射频前端芯片。

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