CN116707570A - 一种基于传统射频器件实现的5g产品射频前端系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统，属于5G技术领域。本发明包括设有双天线端口的前端模块FEM、射频开关、耦合器和合路器，其中，所述前端模块FEM设有两支分别与射频开关相连的中主集第一链路和主集第二链路，所述前端模块FEM设有与射频处理器相连的用于检测其中一个链路发射功率的第一检测链路，所述前端模块FEM的另一个链路上设有耦合器，所述耦合器设有与射频处理器相连的、用于检测该链路发射功率的第二检测链路，所述合路器一端与射频开关相连，另一端设有两个输出端口。本发明基于传统成熟且大量应用的器件能够尽可能低成本，实现包含多种ENDC组合，增加产品的竞争力。

Description

一种基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统
技术领域
本发明涉及5G技术领域，具体涉及一种基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统。
背景技术
目前移动通讯5G组网技术包含SA(独立组网)及NSA(非独立组网)两种组网架构，随着全球5G技术的进一步发展和普及，5G产品对NSA下支持的ENDC组合越来越多，在Opention3系列的非独立(NSA)组网架构下，和4G核心网对接的5G基站，就叫en-gNB，这种架构由于是4GeNB(E)和5GNR(N)的双连接(DC)，且4GeNB为锚点，因此叫做ENDC(eNBNRDualConnection)。
适应NSA下支持多种ENDC组合这种需求的集成器件应需而生，前端模块FEM就是其中一种必不可少的器件，因这种器件需要基于5G技术重新开发，存在价格昂贵、普及率低、适配程度有限等缺点，如果能够在传统射频器件的基础上实现的包含多种ENDC组合的5G产品射频前端设计，则能够最大化利用已有的成熟器件去克服这些弊端，提升产品竞争力。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统。
本发明基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统，包括设有双天线端口的前端模块FEM、射频开关、耦合器和合路器，其中，所述前端模块FEM设有两支分别与射频开关相连的中主集第一链路和主集第二链路，所述前端模块FEM设有与射频处理器相连的用于检测其中一个链路发射功率的第一检测链路，所述前端模块FEM的另一个链路上设有耦合器，所述耦合器设有与射频处理器相连的、用于检测该链路发射功率的第二检测链路，
所述合路器一端与射频开关相连，另一端设有用于构建分集第一采集链路的第一端口，及用于构建分集第二采集链路的第二端口。
进一步地，所述主集第一链路为主集中高频链路，主集第二链路为主集低频链路，所述前端模块FEM通过ANT_MHB引脚构建主集中高频链路，通过ANT_LB引脚构建主集低频链路。
进一步地，所述第一检测链路为中高频链路检测链路，所述耦合器设置在所述主集低频链路上。
进一步地，所述合路器设有与射频开关相连的输入引脚COM，还设有第一输出引脚HB和第二输出引脚LB，所述合路器的分集第一采集链路为与所述第一输出引脚HB相连的分集中高频采集链路，所述分集第二采集链路为与所述第二输出引脚LB相连的低频采集链路。
进一步地，还包括开关单元，所述开关单元设有一组输入端和若干组输出端，一组输入端分别与所述合路器U2312的两个输出引脚相连，若干组输出端分别接射频处理器。
进一步地，所述射频开关与两条以上的天线相连，用于灵活选用接收或发送天线。
进一步地，所述天线的数量为3个，所述射频开关采用3P3T射频开关，主集第一链路的发射和接收、主集第二链路的发射和接收、分集接收通过3P3T射频开关灵活的分布到三个天线上。
进一步地，还包括滤波模块，所述滤波模块设置在所述主集第一链路和主集第二链路的信号输出端与射频开关信号输入端之间。
进一步地，所述滤波模块包括滤波器U2230和滤波器U2231，其中，所述滤波器U2230的输入端与所述前端模块FEM的ANT_MHB引脚相连，所述滤波器U2230的输出端与射频开关相连，所述滤波器U2231的输入端通过耦合器接所述前端模块FEM的ANT_LB引脚，所述滤波器U2231的输出端与射频开关相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用都是传统的射频器件，一方面供应链物料选型占据主动，另一方面利用射频开关拆分开的频段可以降低整机端天线的调试难度。无需重新研发，就能够尽可能低成本，实现供应链端主动的同时还能灵活设计实现包含多种ENDC组合，增加产品的竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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它附图。
图1为本发明一实施例结构框图；
图2为本发明前端模块FEM和耦合器一实施例电路原理图；
图3为射频开关一实施例电路原理图；
图4为分频模块电路原理图。
具体实施方式
除非另有定义，本发明所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“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。
在本发明中提及“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发明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，本发明所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，作为本发明的一个实施例，本例基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统包括设有双天线端口的前端模块FEM、射频开关和耦合器，其中，所述前端模块FEM设有两支分别与射频开关相连的中主集中高频链路Ant_MHBand和主集低频链路Ant_LBand，所述前端模块FEM设有与射频处理器相连的、用于检测主集中高频链路Ant_MHBand发射功率的第一检测链路CPL_MHBand，所述前端模块FEM的主集低频链路Ant_LBand上设有耦合器，所述耦合器设有与射频处理器相连的、用于检测该链路发射功率的第二检测链路CPL_LBand。
本例还设有分集接收链路，所述分集接收链路上设有合路器，所述合路器的信号输入端与射频开关的信号输出端相连。
优选的，为了实现与主集对应的分集频段信号的接收，所述合路器相对所述射频开关的另一端设有分别与射频处理器相连的第一输出端口和第二输出端口，所述射频处理器通过所述第一输出端口和第二输出端口分别构建分集第一采集链路Div_RX_MHBand和分集第二采集链路Div_RX_LBand。
本系统采用了区别于使用高集成性器件来设计5G产品射频，利用DualantportFront EndModule(双天线端口FEM)、射频合路器、射频开关、射频耦合器等进行射频链路搭建，实现Sub3GHz频率下Low+MiddleBand、Low+HighBand间隔比较宽泛的频段间的上行ENDC组合。此方案的优势在于一方面供应链物料选型占据主动，另一方面利用射频开关拆分开的频段(高频)可以降低整机端天线的调试难度。这样在一套设计上，能够尽可能低成本，实现供应链端主动的同时还能灵活设计实现包含多种ENDC组合，增加产品的竞争力。
当然，本例的第一检测链路也可以用来设置检测主集低频链路Ant_LBand，而将耦合器设置在主集中高频链路Ant_MHBand上，同样能够实现本发明的技术方案。
本例的工作原理为：
当产品工作在5G网络NSA制式下时，产品会有LTE和NR两种制式频段同时工作，即产品上行链路里同时有LTE和NR频段。在实际网络使用场景下，产品里的处理器芯片会根据接收到通信基站的信号质量，动态调整产品端的发射功率实现性能和能耗的平衡。此时需要同时调整LTE和NR频段的功率，本例采用的传统射频FEM器件，内部含有的DualAntport(双天线端口)可以满足链路端LTE和NR主集发射和接收同时工作，但只能满足其中一个制式(LTE或NR)频段和射频处理器芯片进行上行工作状态下的功率检测进而实现动态功率控制功能，具体见图1前端模块FEM上的虚线显示的第一检测链路CPL_MHBand，此检测链路最终与处理器芯片相连。如图1所示，本例创新性的在主集低频链路Ant_LBand上增加一个耦合器，使此链路也能完成和射频处理器芯片的功率检测进而实现动态功率控制功能，本例在耦合器器件耦合出一路虚线第二检测链路CPL_LBand，此检测链路最终与处理器芯片相连。如此NSA下LTE和NR频段均能实现动态功率控制，确保主集发射和接收相关射频指标正常。
另外，分集接收链路合路器，使得NSA制式下Low+MiddleBand、Low+HighBand的ENDC组合时，LTE和NR分集接收能同时工作，具体见图1合路器及两条黑色虚线链路——分集第一采集链路Div_RX_MHBand和分集第二采集链路Div_RX_LBand，这两条采集链路最终和处理器芯片相连。
此外，本例主集中高频的发射和接收、主集低频的发射和接收、分集接收通过3P3T射频开关灵活的分布到ANT1、ANT2、ANT3中，增加天线的可选择性降低天线调试难度。
以下结合具体实施电路对本发明的搭建进行详细说明。
如图2所示，本例的前端模块FEM采用品牌是Smartermicro，型号为S25920-12的FEM芯片U2206，其其功能之一为将FEM芯片U2206的ANT_MHBpin脚与MH_TRX1-9pin脚中的其中一个端口、ANT_LBpin脚与L_TRX1-6pin脚中的其中一个端口进行内部软件控制切换导通，另一个功能是通过CPLpin脚相关链路，实施芯片端的功率检测及调节功能。
本例的耦合器包括耦合器芯片U2232，其为在正向传输链路中耦合出一部分功率，通过其CPLpin脚相关链路，实施芯片端的功率检测及调节功能。
优选地，本例还包括滤波模块，所述滤波模块设置在所述主集第一链路和主集第二链路的信号输出端与射频开关信号输入端之间。
本例滤波模块包括滤波器U2230和滤波器U2231，其中，所述滤波器U2230的输入端与所述前端模块FEM的ANT_MHB引脚相连，所述滤波器U2230的输出端与射频开关相连，所述滤波器U2231的输入端通过耦合器接所述前端模块FEM的ANT_LB引脚，所述滤波器U2231的输出端与射频开关相连。
滤波器U2230使用物料的品牌是ACX,型号为LF1005-W2R5NBAT/LF,功能是抑制1800-2700MHz频率范围外信号的能量；滤波器U2231位号使用物料的品牌是ACX,型号为LF1005-LR83NBAT/LF,功能是抑制698-960MHz频率范围外信号的能量，抑制干扰，提高通信质量。
如图3所示，本例的射频开关采用3P3T射频开关U2306，其RF1/RF3/RF5Pin脚通过软件控制机制可与RF2/RF4/RF6连通。通过该电路，可以将不同的频段规划到前端不同的天线上，增加天线可选择性的同时降低天线调试难度。
如图4所示，本例的合路器U2312具体作用是分频，实现链路上频率范围在698-960MHz、1710-2710MHz的信号同时工作，本例还可以包括双端口的射频开关U2307，射频开关U2307通过内部配置，使ANTAPin脚与RFA1-6Pin脚的其中一个端口、ANTBPin脚与RFB1-6Pin脚中的其中一个端口连通，实现分集采集信号的接收和发送。
本例利用耦合器U2312的双输出端口及射频开关U2307双端口的特性，确保Low+Middle Band、Low+HighBand工作在ENDC时，LTE和NR两个频段的分集能同时正常工作。
与现有技术相比，本发明具有如下创新点及优势：
1、基于传统成熟且大量应用的器件，品牌选型多样；
2、器件国产化率100％，供应链稳定且成本优势突出；
3、灵活的天线设计降低相应调试难度，提升产品适配性。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统，其特征在于：包括设有双天线端口的前端模块FEM、射频开关、耦合器和合路器，其中，所述前端模块FEM设有两支分别与射频开关相连的中主集第一链路和主集第二链路，所述前端模块FEM设有与射频处理器相连的用于检测其中一个链路发射功率的第一检测链路，所述前端模块FEM的另一个链路上设有耦合器，所述耦合器设有与射频处理器相连的、用于检测该链路发射功率的第二检测链路，
所述合路器一端与射频开关相连，另一端设有用于构建分集第一采集链路的第一端口，及用于构建分集第二采集链路的第二端口。
2.根据权利要求1所述的基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统，其特征在于：所述主集第一链路为主集中高频链路，主集第二链路为主集低频链路，所述前端模块FEM通过ANT_MHB引脚构建主集中高频链路，通过ANT_LB引脚构建主集低频链路。
3.根据权利要求2所述的基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统，其特征在于：所述第一检测链路为中高频链路检测链路，所述耦合器设置在所述主集低频链路上。
4.根据权利要求2所述的基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统，其特征在于：所述合路器设有与射频开关相连的输入引脚COM，还设有第一输出引脚HB和第二输出引脚LB，所述合路器的分集第一采集链路为与所述第一输出引脚HB相连的分集中高频采集链路，所述分集第二采集链路为与所述第二输出引脚LB相连的低频采集链路。
5.根据权利要求4所述的基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统，其特征在于：还包括开关单元，所述开关单元设有一组输入端和若干组输出端，一组输入端分别与所述合路器U2312的两个输出引脚相连，若干组输出端分别接射频处理器。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统，其特征在于：所述射频开关与两条以上的天线相连，用于灵活选用接收或发送天线。
7.根据权利要求6所述的基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统，其特征在于：所述天线的数量为3个，所述射频开关采用3P3T射频开关，主集第一链路的发射和接收、主集第二链路的发射和接收、分集接收通过3P3T射频开关灵活的分布到三个天线上。
8.根据权利要求1-5任一项所述的基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统，其特征在于：还包括滤波模块，所述滤波模块设置在所述主集第一链路和主集第二链路的信号输出端与射频开关信号输入端之间。
9.根据权利要求8所述的基于传统射频器件实现的5G产品射频前端系统，其特征在于：所述滤波模块包括滤波器U2230和滤波器U2231，其中，所述滤波器U2230的输入端与所述前端模块FEM的ANT_MHB引脚相连，所述滤波器U2230的输出端与射频开关相连，所述滤波器U2231的输入端通过耦合器接所述前端模块FEM的ANT_LB引脚，所述滤波器U2231的输出端与射频开关相连。
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