CN115913273B - 一种5g nr射频接收前端模组 - Google Patents

一种5g nr射频接收前端模组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种5G NR射频接收前端模组，包括三刀十掷开关、第一滤波器、第二滤波器、第一低噪声放大器、第二低噪声放大器以及数据控制接口；所述三刀十掷开关的不动端设置有第一输出口和第二输出口分别与第一滤波器的输入口和第二滤波器的输入口连接，所述第一滤波器的输出口与第一低噪声放大器的输入口连接，所述第二滤波器的输出口与第二低噪声放大器的输入口连接，所述三刀十掷开关、第一低噪声放大器、第二低噪声放大器均与数据控制接口连接。本发明设计根据隔离度的不同要求，Die的不同尺寸设计等，可选择不同的晶圆模块组合方式，灵活多变，满足性能要求。

Description

一种5G NR射频接收前端模组
技术领域
本发明属于射频集成电路技术领域，具体涉及一种5G NR(new radio)射频前接收前端模组。
背景技术
射频前端模组是5G通信的核心组件，分为主集发射模组和分集接收模组，主要包括功率放大器(PA)、天线开关(Switch)、滤波器(Filter)、双工器(Duplexer和Diplexer)和低噪声放大器(LNA)等，直接影响着手机的信号收发，其中分集接收模组中的5G NR(NewRadio)部分称为5G NR LFEM，主要以 Switch、LNA、N77/N79滤波器为核心。
在5G NR LFEM接收模组中，主流常用5G 接收频段为Bnad N77（3.3GHz~4.2GHz）和N79（4.4GHz~5GHz），伴随着多载波、高阶的调制、4x4 MIMO等技术的融入令前端设计复杂度直线提升，复杂度的提升直接意味着成本的增加，并且伴随着单频1T2R和双频2T4R的终端要求，5G NR LFEM模组的集成度也越来越高，射频模组架构中除了对集成度提出了较强的要求外，不同裸晶圆的布局组合方式也对性能指标有着较强的影响。
现有技术中射频开关和低噪声放大器一般使用RF CMOS、SOI、砷化镓、锗硅等衬底材料，滤波器一般使用LTCC或IPD技术，通常同一种工艺的射频器件会被集成到同一个模块上，虽然这样占用面积小，但是寄生影响大，调试困难，隔离度差。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的种5G NR(new radio)射频前接收前端模组解决了采用同一种工艺的射频器件造成的寄生影响大、调试困难以及隔离度差的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种5G NR射频接收前端模组，包括三刀十掷开关3P10T、第一滤波器Filter 1、第二滤波器Filter 2、第一低噪声放大器LNA1、第二低噪声放大器LNA2以及数据控制接口MIPI；
所述三刀十掷开关3P10T的不动端设置有第一输出口RX1和第二输出口RX2分别与第一滤波器Filter 1的输入口和第二滤波器Filter 2的输入口连接，所述第一滤波器Filter 1的输出口与第一低噪声放大器LNA1的输入口连接，所述第二滤波器Filter 2的输出口与第二低噪声放大器LNA2的输入口连接，所述三刀十掷开关3P10T、第一低噪声放大器LNA1、第二低噪声放大器LNA2均与数据控制接口MIPI连接；
所述第一低噪声放大器LNA1的输出口和第二低噪声放大器LNA2的输出口分别作为模组的第一输出口RFOUT1和第二输出口RFOUT2；所述三刀十掷开关3P10T的三个动端分别作为模组的开关输入口ANT1、ANT2以及DSDS；所述三刀十掷开关3P10T的不动端还设置有模组的开关输出口MIMO1、MIMO2、SRS1、SRS2；所述数据控制接口MIPI设置有模组的VDD接口、VIO接口、SDATA接口、SCLK接口以及GND接口。
进一步地，所述第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2均为N77或N79频段滤波器。
进一步地，所述5G NR射频接收前端模组根据所述三刀十掷开关3P10T、第一滤波器Filter 1、第二滤波器Filter 2、第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺由2颗、3颗或4颗裸Die构成。
进一步地，当所述5G NR射频接收前端模组由2颗裸Die构成时：
所述三刀十掷开关3P10T、第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2工艺相同，均采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2。
进一步地，当所述5G NR射频接收前端模组由3颗裸Die构成时：
所述第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RFCMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2工艺相同，均采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述三刀十掷开关3P10T采用RF CMOS或SOI工艺，集成第三颗裸Die 3。
进一步地，当所述5G NR射频接收前端模组由3颗裸Die构成时：
所述三刀十掷开关3P10T、第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二滤波器Filter 2采用LTCC或IPD工艺，集成第三颗裸Die3。
进一步地，当所述5G NR射频接收前端模组由3颗裸Die构成时：
将所述三刀十掷开关3P10T拆分为一颗单刀四掷开关SP4T和一颗双刀六掷开关DP6T；
所述单刀四掷开关SP4T的不动端作为模组的开关输入口ANT1，所述单刀四掷开关SP4T的动端设置有第一输出口RX1依次与第一滤波器Filter 1和第一低噪声放大器LNA1连接；所述双刀六掷开关DP6T的两个不动端分别作为模组的开关输入口ANT2以及DSDS，所述双刀六掷开关DP6T的动端设置有第二输出口RX2依次与第二滤波器Filter 2和第二低噪声放大器LNA2连接；
所述第一低噪声放大器LNA1和单刀四掷开关SP4T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2的工艺相同，均采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二低噪声放大器LNA2和双刀六掷开关DP6T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第三颗裸Die3。
进一步地，当所述5G NR射频接收前端模组由4颗裸Die构成时：
所述第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RFCMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二滤波器Filter 2采用LTCC或IPD工艺，集成第三颗裸Die3；
所述三刀十掷开关3P10T采用RF CMOS或SOI工艺，集成第四颗裸Die 4。
进一步地，当所述5G NR射频接收前端模组由4颗裸Die构成时：
将所述三刀十掷开关3P10T拆分为一颗单刀四掷开关SP4T和一颗双刀六掷开关DP6T；
所述单刀四掷开关SP4T的不动端作为模组的开关输入口ANT1，所述单刀四掷开关SP4T的动端设置有第一输出口RX1依次与第一滤波器Filter 1和第一低噪声放大器LNA1连接；所述双刀六掷开关DP6T的两个不动端分别作为模组的开关输入口ANT2以及DSDS，所述双刀六掷开关DP6T的动端设置有第二输出口RX2依次与第二滤波器Filter 2和第二低噪声放大器LNA2连接；
所述第一低噪声放大器LNA1和单刀四掷开关SP4T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二低噪声放大器LNA2和双刀六掷开关DP6T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第三颗裸Die3；
所述第二滤波器Filter 2采用LTCC或IPD工艺，集成第四颗裸Die4。
本发明的有益效果为：
根据隔离度的不同要求，Die的不同尺寸设计等，可选择不同的Die组合方式，灵活多变，满足性能要求；当ANT1到RFOUT1此路导通，ANT2到RFOUT2同时导通，RFOUT1到RFOUT2之间隔离度要求较低时，可采用2颗、第一种和第二种3颗Die的组合方式；当ANT1到RFOUT1此路导通，ANT2到RFOUT2同时导通，RFOUT1到RFOUT2之间隔离度要求较高时，可采用第三种3颗或4颗Die的组合方式。
附图说明
图1为本发明提供的5G NR射频接收前端通路功能示意图。
图2为本发明提供的2颗裸Die构成5G NR射频接收前端模组示意图。
图3为本发明提供的第一种3颗裸Die构成5G NR射频接收模组通路。
图4为本发明提供的第二种3颗裸Die构成5G NR射频接收模组通路。
图5为本发明提供的第三种3颗裸Die构成5G NR射频接收模组通路。
图6为本发明提供的第一种4颗裸Die构成5G NR射频接收模组通路。
图7为本发明提供的第二种4颗裸Die构成5G NR射频接收模组通路。
图8为本发明提供的图2方案与图7方案隔离度对比图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1：
如图1所示，本发明实施例提供了一种5G NR射频接收前端模组，包括三刀十掷开关3P10T、第一滤波器Filter 1、第二滤波器Filter 2、第一低噪声放大器LNA1、第二低噪声放大器LNA2以及数据控制接口MIPI；
所述三刀十掷开关3P10T的不动端设置有第一输出口RX1和第二输出口RX2分别与第一滤波器Filter 1的输入口和第二滤波器Filter 2的输入口连接，所述第一滤波器Filter 1的输出口与第一低噪声放大器LNA1的输入口连接，所述第二滤波器Filter 2的输出口与第二低噪声放大器LNA2的输入口连接，所述三刀十掷开关3P10T、第一低噪声放大器LNA1、第二低噪声放大器LNA2均与数据控制接口MIPI连接；
所述第一低噪声放大器LNA1的输出口和第二低噪声放大器LNA2的输出口分别作为模组的第一输出口RFOUT1和第二输出口RFOUT2；所述三刀十掷开关3P10T的三个动端分别作为模组的开关输入口ANT1、ANT2以及DSDS；所述三刀十掷开关3P10T的不动端还设置有模组的开关输出口MIMO1、MIMO2、SRS1、SRS2；所述数据控制接口MIPI设置有模组的VDD接口、VIO接口、SDATA接口、SCLK接口以及GND接口。
本发明实施例中的第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2均为N77或N79频段滤波器。
本发明实施例中的5G NR射频接收前端模组根据所述三刀十掷开关3P10T、第一滤波器Filter 1、第二滤波器Filter 2、第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺由2颗、3颗或4颗裸Die构成。
如图2所示，当所述5G NR射频接收前端模组由2颗裸Die构成时：
所述三刀十掷开关3P10T、第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2工艺相同，均采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2。
如图3所示，当所述5G NR射频接收前端模组由3颗裸Die构成时：
所述第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RFCMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2工艺相同，均采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述三刀十掷开关3P10T采用RF CMOS或SOI工艺，集成第三颗裸Die 3。
如图4所示，当所述5G NR射频接收前端模组由3颗裸Die构成时：
所述三刀十掷开关3P10T、第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二滤波器Filter 2采用LTCC或IPD工艺，集成第三颗裸Die3。
如图5所示，当所述5G NR射频接收前端模组由3颗裸Die构成时：
将所述三刀十掷开关3P10T拆分为一颗单刀四掷开关SP4T和一颗双刀六掷开关DP6T；
所述单刀四掷开关SP4T的不动端作为模组的开关输入口ANT1，所述单刀四掷开关SP4T的动端设置有第一输出口RX1依次与第一滤波器Filter 1和第一低噪声放大器LNA1连接；所述双刀六掷开关DP6T的两个不动端分别作为模组的开关输入口ANT2以及DSDS，所述双刀六掷开关DP6T的动端设置有第二输出口RX2依次与第二滤波器Filter 2和第二低噪声放大器LNA2连接；
所述第一低噪声放大器LNA1和单刀四掷开关SP4T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2的工艺相同，均采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二低噪声放大器LNA2和双刀六掷开关DP6T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第三颗裸Die3。
如图6所示，当所述5G NR射频接收前端模组由4颗裸Die构成时：
所述第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RFCMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二滤波器Filter 2采用LTCC或IPD工艺，集成第三颗裸Die3；
所述三刀十掷开关3P10T采用RF CMOS或SOI工艺，集成第四颗裸Die 4。
如图7所示，当所述5G NR射频接收前端模组由4颗裸Die构成时：
将所述三刀十掷开关3P10T拆分为一颗单刀四掷开关SP4T和一颗双刀六掷开关DP6T；
所述单刀四掷开关SP4T的不动端作为模组的开关输入口ANT1，所述单刀四掷开关SP4T的动端设置有第一输出口RX1依次与第一滤波器Filter 1和第一低噪声放大器LNA1连接；所述双刀六掷开关DP6T的两个不动端分别作为模组的开关输入口ANT2以及DSDS，所述双刀六掷开关DP6T的动端设置有第二输出口RX2依次与第二滤波器Filter 2和第二低噪声放大器LNA2连接；
所述第一低噪声放大器LNA1和单刀四掷开关SP4T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二低噪声放大器LNA2和双刀六掷开关DP6T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第三颗裸Die3；
所述第二滤波器Filter 2采用LTCC或IPD工艺，集成第四颗裸Die4。
实施例2：
以图2所示方案为例，当ANT1到RFOUT1此路导通，ANT2到RFOUT2同时导通，在3.3GHz~4.2GHz 频段，RFOUT1到RFOUT2之间的隔离Isolation1小于-22dB；以图7所示方案为例，当ANT1到RFOUT1此路导通，ANT2到RFOUT2同时导通，在3.3GHz~4.2GHz 频段，RFOUT1到RFOUT2之间的隔离Isolation2小于-60dB；详细对比图如图8所示。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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隐含指明的技术特征的数量。因此，限定由“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。

Claims (9)

1.一种5G NR射频接收前端模组，其特征在于，包括三刀十掷开关3P10T、第一滤波器Filter 1、第二滤波器Filter 2、第一低噪声放大器LNA1、第二低噪声放大器LNA2以及数据控制接口MIPI；
所述三刀十掷开关3P10T的不动端设置有第一输出口RX1和第二输出口RX2分别与第一滤波器Filter 1的输入口和第二滤波器Filter 2的输入口连接，所述第一滤波器Filter 1的输出口与第一低噪声放大器LNA1的输入口连接，所述第二滤波器Filter 2的输出口与第二低噪声放大器LNA2的输入口连接，所述三刀十掷开关3P10T、第一低噪声放大器LNA1、第二低噪声放大器LNA2均与数据控制接口MIPI连接；
所述第一低噪声放大器LNA1的输出口和第二低噪声放大器LNA2的输出口分别作为模组的第一输出口RFOUT1和第二输出口RFOUT2；所述三刀十掷开关3P10T的三个动端分别作为模组的开关输入口ANT1、ANT2以及DSDS；所述三刀十掷开关3P10T的不动端还设置有模组的开关输出口MIMO1、MIMO2、SRS1、SRS2；所述数据控制接口MIPI设置有模组的VDD接口、VIO接口、SDATA接口、SCLK接口以及GND接口。
2.根据权利要求1所述的5G NR射频接收前端模组，其特征在于，所述第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2均为N77或N79频段滤波器。
3.根据权利要求1所述的5G NR射频接收前端模组，其特征在于，所述5G NR射频接收前端模组根据所述三刀十掷开关3P10T、第一滤波器Filter 1、第二滤波器Filter 2、第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺由2颗、3颗或4颗裸Die构成。
4.根据权利要求3所述的5G NR射频接收前端模组，其特征在于，当所述5G NR射频接收前端模组由2颗裸Die构成时：
所述三刀十掷开关3P10T、第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2工艺相同，均采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2。
5.根据权利要求3所述的5G NR射频接收前端模组，其特征在于，当所述5G NR射频接收前端模组由3颗裸Die构成时：
所述第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2工艺相同，均采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述三刀十掷开关3P10T采用RF CMOS或SOI工艺，集成第三颗裸Die 3。
6.根据权利要求3所述的5G NR射频接收前端模组，其特征在于，当所述5G NR射频接收前端模组由3颗裸Die构成时：
所述三刀十掷开关3P10T、第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二滤波器Filter 2采用LTCC或IPD工艺，集成第三颗裸Die3。
7.根据权利要求3所述的5G NR射频接收前端模组，其特征在于，当所述5G NR射频接收前端模组由3颗裸Die构成时：
将所述三刀十掷开关3P10T拆分为一颗单刀四掷开关SP4T和一颗双刀六掷开关DP6T；
所述单刀四掷开关SP4T的不动端作为模组的开关输入口ANT1，所述单刀四掷开关SP4T的动端设置有第一输出口RX1依次与第一滤波器Filter 1和第一低噪声放大器LNA1连接；所述双刀六掷开关DP6T的两个不动端分别作为模组的开关输入口ANT2以及DSDS，所述双刀六掷开关DP6T的动端设置有第二输出口RX2依次与第二滤波器Filter 2和第二低噪声放大器LNA2连接；
所述第一低噪声放大器LNA1和单刀四掷开关SP4T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1和第二滤波器Filter 2的工艺相同，均采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二低噪声放大器LNA2和双刀六掷开关DP6T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第三颗裸Die3。
8.根据权利要求3所述的5G NR射频接收前端模组，其特征在于，当所述5G NR射频接收前端模组由4颗裸Die构成时：
所述第一低噪声放大器LNA1和第二低噪声放大器LNA2的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二滤波器Filter 2采用LTCC或IPD工艺，集成第三颗裸Die3；
所述三刀十掷开关3P10T采用RF CMOS或SOI工艺，集成第四颗裸Die 4。
9.根据权利要求3所述的5G NR射频接收前端模组，其特征在于，当所述5G NR射频接收前端模组由4颗裸Die构成时：
将所述三刀十掷开关3P10T拆分为一颗单刀四掷开关SP4T和一颗双刀六掷开关DP6T；
所述单刀四掷开关SP4T的不动端作为模组的开关输入口ANT1，所述单刀四掷开关SP4T的动端设置有第一输出口RX1依次与第一滤波器Filter 1和第一低噪声放大器LNA1连接；所述双刀六掷开关DP6T的两个不动端分别作为模组的开关输入口ANT2以及DSDS，所述双刀六掷开关DP6T的动端设置有第二输出口RX2依次与第二滤波器Filter 2和第二低噪声放大器LNA2连接；
所述第一低噪声放大器LNA1和单刀四掷开关SP4T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第一颗裸Die1；
所述第一滤波器Filter 1采用LTCC或IPD工艺，集成第二颗裸Die2；
所述第二低噪声放大器LNA2和双刀六掷开关DP6T的工艺相同，均采用RF CMOS或SOI工艺，集成第三颗裸Die3；
所述第二滤波器Filter 2采用LTCC或IPD工艺，集成第四颗裸Die4。
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