CN116865773A - 一种射频前端装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种射频前端装置，该射频前端装置包括：至少一个发射模块、至少一个耦合模块、至少一个耦合输出模块以及至少一个天线；发射模块，用于输出发射信号；耦合模块包括第一耦合电感以及第二耦合电感，耦合模块用于将发射信号通过第一耦合电感传输至天线，还用于将发射信号通过第二耦合电感的第一端耦合至耦合输出模块，且将天线反射的信号通过第二耦合电感的第二端耦合至耦合输出模块；耦合输出模块，用于输出耦合信号。采用上述技术手段，通过第二耦合电感的第一端与第二端能够实现双路耦合，此外，将第一耦合电感和第二耦合电感设置在射频前端装置内，能够实现射频前端装置的集成化及小型化设置。

Description

一种射频前端装置

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种射频前端装置。

背景技术

射频通讯技术是无线通信领域的一个重要组成部分，目前射频通讯技术广泛应用于自动识别、监控、军事、局域通信等领域。

现阶段，射频前端装置需要额外增加耦合器器件，特别是当前射频前端装置呈现集成化趋势，通过外加耦合器实现，会增加装置成本。此外，传统的耦合器方案，无法实现双向耦合，即无法检测天线反射回来的回波信号。

发明内容

本发明实施例提供了一种射频前端装置，以通过第二耦合电感的第一端与第二端实现双路耦合，并且能够实现射频前端装置的集成化及小型化设置。

本发明实施例提供了一种射频前端装置，包括：至少一个发射模块、至少一个耦合模块、至少一个耦合输出模块以及至少一个天线；

所述发射模块，用于输出发射信号；

所述耦合模块包括第一耦合电感以及第二耦合电感，所述耦合模块用于将所述发射信号通过所述第一耦合电感传输至所述天线，还用于将所述发射信号通过所述第二耦合电感的第一端耦合至所述耦合输出模块，且将所述天线反射的信号通过所述第二耦合电感的第二端耦合至所述耦合输出模块；

所述耦合输出模块，用于输出耦合信号。

可选的，所述射频前端装置还包括基板；

所述第一耦合电感与所述第二耦合电感的在所述基板的正投影至少部分交叠。

可选的，所述发射模块包括至少一个发射信号输出端口、至少一个滤波单元以及至少一个第一开关，且所述发射信号输出端口、所述滤波单元以及所述第一开关对应设置且数量相同；

所述发射信号输出端口与所述滤波单元的输入端电连接，所述滤波单元的输出端通过所述第一开关与所述第一耦合电感的第一端电连接，所述第一耦合电感的第二端与所述天线电连接。

可选的，所述耦合输出模块包括第一耦合输出单元；

所述第一耦合输出单元包括双刀双掷开关、第一电阻、第一电容以及耦合输出端口；

所述双刀双掷开关包括第一接收端、第一连接触头、第二接收端、第二连接触头、调节端和输出端，所述第一接收端分别与所述第二耦合电感的第一端以及所述第一连接触头的第一端电连接，所述第一连接触头的第二端用于与所述调节端和所述输出端电连接，所述第二接收端分别与所述第二耦合电感的第二端以及所述第二连接触头的第一端电连接，所述第二连接触头的第二端用于与所述调节端和所述输出端电连接；所述调节端分别与所述第一电阻的第一端以及所述第一电容的第一端电连接，所述第一电阻的第二端以及所述第一电容的第二端均接地；

所述输出端与所述耦合输出端口电连接。

可选的，所述耦合输出模块还包括第二耦合输出单元；

所述第二耦合输出单元包括至少一个耦合连接端、耦合扩展端、第二开关、第三电感以及第二电容；所述耦合连接端与所述发射模块一一对应；所述耦合扩展端用于与外界耦合装置电连接；

所述耦合连接端分别与所述输出端和所述第二开关的第一端电连接，所述第二开关的第二端通过所述第三电感与所述第二电容的第一端以及所述耦合输出端口电连接，所述第二电容的第二端接地。

可选的，所述第一耦合电感与所述第二耦合电感之间的耦合度为H；

其中，-30dB≤H≤-20dB。

可选的，所述第一耦合电感包括至少两层第一耦合绕线层，且所述第一耦合绕线层通过第一过孔连接。

可选的，所述第二耦合电感包括至少两层第二耦合绕线层，且所述第二耦合绕线层通过第二过孔连接。

可选的，所述第一耦合电感输出的阻抗为50Ω。

可选的，所述第一耦合电感和所述第二耦合电感至少包括绝缘层以及位于绝缘层一侧的金属绕线。

本发明实施例提供的技术方案，射频前端装置包括至少一个发射模块、至少一个耦合模块、至少一个耦合输出模块以及至少一个天线。通过发射模块输出发射信号，发射信号通过第一耦合电感传输至天线，发射信号还可以通过第二耦合电感的第一端耦合至耦合输出模块，并且天线反射的信号通过第二耦合电感的第二端耦合至耦合输出模块，即通过第一耦合电感和第二耦合电感的相互耦合，能够通过第二耦合电感的两端实现双路耦合，如此一方面能够实现射频前端装置的集成化以及小型化设置，另一方面能够提高耦合度，实现信号的高效传输。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种射频前端装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种射频前端装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种射频前端装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种第一耦合电感的俯视图；

图5为本发明实施例提供的一种第二耦合电感的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种射频前端装置的结构示意图，如图1所示，该射频前端装置包括：至少一个发射模块10、至少一个耦合模块20、至少一个耦合输出模块30以及至少一个天线40；发射模块10，用于输出发射信号；耦合模块20包括第一耦合电感L1以及第二耦合电感L2，耦合模块20用于将发射信号通过第一耦合电感L1传输至天线40，还用于将发射信号通过第二耦合电感L2的第一端A耦合至耦合输出模块30，且将天线40反射的信号通过第二耦合电感L2的第二端B耦合至耦合输出模块30；耦合输出模块30，用于输出耦合信号。

具体的，发射模块10可以包括用于输出多个频段发射信号的发射信号输出端口TX，示例性的，第一发射信号输出端口TX1和第一接收端口RX1分别表示某一频段信号的发射和接收端口，第二发射信号输出端口TX2、第二接收端口RX2以及第三发射信号输出端口TX3、第三接收端口RX3可以分别发射及接收另外两个频段信号，本发明实施例对发射模块10中发射信号输出端口TX的数量以及接收端口的数量不进行具体限定。可以理解的是，每个发射信号输出端口TX对应一个接收端口RX。

具体的，耦合模块20包括第一耦合电感L1以及第二耦合电感L2，第一耦合电感L1以及第二耦合电感L2进行耦合。发射模块10输出的发射信号可以通过第一耦合电感L1传输至天线40，此外，发射模块10输出的发射信号可以通过第二耦合电感L2的第一端A，即右侧端，耦合至耦合输出模块30，进而耦合输出模块30可以输出耦合信号，并且天线40反射回来的信号可以经过天线端口ANT通过第二耦合电感L2的第二端B，即左侧端，耦合至耦合输出模块30，进而耦合输出模块30可以输出耦合信号。也就是说，第二耦合电感L2的第一端A与第二端B均可以实现信号的耦合，如此能够实现双路耦合。

可以理解的是，第一耦合电感L1既可以作为匹配电感与发射模块10中的第一开关102进行匹配，进而消除第一开关102的容性，第一耦合电感L1还可以作为耦合电感，根据耦合电感的向外辐射扩散的磁场特性，能够与第二耦合电感进行耦合，如此一方面能够将两个耦合电感直接设置在射频前端装置的内部，进而实现射频前端装置的小型化和集成化设置，另一方面能够通过第二耦合电感L2的两端分别实现双路耦合，进而实现耦合信号的高效输出。

需要说明的是，图1仅示出了射频前端装置包括一个发射模块10、一个耦合模块20、一个耦合输出模块30以及一个天线40的技术方案。示例性的，图2为本发明实施例提供的另一种射频前端装置的结构示意图，如图2所示，该种射频前端装置包括两个发射模块10、两个耦合模块20、两个耦合输出模块30以及两个天线40。示例性的，两个发射模块20可以分别通过发射信号输出端口TX输出中高频(TX1、TX2以及TX3)和低频(TX4和TX5)的发射信号，如此两个耦合模块20可以分别对低频和中高频信号进行双路耦合。可以理解的是，第四发射信号输出端口TX4和第五发射信号输出端口TX5对应的接收端口分别是RX4和RX5。需要说明的是，继续参考图2，该射频前装装置可以共用一个第二耦合输出单元302，并通过耦合输出端口OUT进行耦合单路输出，进而可以提高射频前端装置对耦合信号的高效输出。

本发明实施例提供的一种射频前端装置包括：至少一个发射模块、至少一个耦合模块、至少一个耦合输出模块以及至少一个天线。通过发射模块输出发射信号，发射信号通过第一耦合电感传输至天线，发射信号还可以通过第二耦合电感的第一端耦合至耦合输出模块，并且天线反射的信号通过第二耦合电感的第二端耦合至耦合输出模块，即通过第一耦合电感和第二耦合电感的相互耦合，能够通过第二耦合电感的两端实现双路耦合，如此一方面能够实现射频前端装置的集成化以及小型化设置，另一方面能够提高耦合度，实现信号的高效传输。

可选的，继续参考图1，射频前端装置还包括基板50；第一耦合电感L1与第二耦合电感L2的在基板50的正投影至少部分交叠。

具体的，第一耦合电感L1与第二耦合电感L2的在基板50的正投影至少部分交叠。作为一种可行的实施方式，第一耦合电感L1与第二耦合电感L2的在基板50的正投影可以完全交叠，示例性的，第二耦合电感L2可以位于第一耦合电感L1的正下方，如此能够保证第一耦合电感L1与第二耦合电感L2的在基板50的正投影的交叠面积最大，如此二者的耦合度也最大。作为另一种可行的实施方式，第一耦合电感L1与第二耦合电感L2的在基板50的正投影可以只有部分交叠，如此可以根据二者的交叠面积调整两个耦合电感的耦合度，交叠面积越大，说明第一耦合电感L1和第二耦合电感L2的耦合度越高。

可选的，继续参考图1，发射模块10包括至少一个发射信号输出端口TX、至少一个滤波单元101以及至少一个第一开关102，且发射信号输出端口TX、滤波单元101以及第一开关102对应设置且数量相同；发射信号输出端口TX滤波单元101的输入端电连接，滤波单元101的输出端通过第一开关102与第一耦合电感L1的第一端电连接，第一耦合电感L1的第二端与天线40电连接。

具体的，发射信号输出端口TX输出的发射信号经过滤波单元101进行滤波，能够保证特定频率的发射信号依次经过滤波单元101以及第一开关102后进入耦合模块20，有利于保证发射模块10输出的发射信号的质量。此外，发射信号输出端口TX、滤波单元101以及第一开关102对应设置且数量相同，如此能够保证射频前端装置结构的紧凑型，有利于实现小型化设计。

可选的，继续参考图1，耦合输出模块30包括第一耦合输出单元301；第一耦合输出单元301包括双刀双掷开关3011、第一电阻R1、第一电容C1以及耦合输出端口OUT；双刀双掷开关3011包括第一接收端a1、第一连接触头b1、第二接收端a2、第二连接触头b2、调节端c和输出端d，第一接收端a1分别与第二耦合电感L2的第一端A以及第一连接触头b1的第一端电连接，第一连接触头b1的第二端用于与调节端c和输出端d电连接，第二接收端a2分别与第二耦合电感L2的第二端B以及第二连接触头b2的第一端电连接，第二连接触头b2的第二端用于与调节端c和输出端d电连接；调节端c分别与第一电阻R1的第一端以及第一电容C1的第一端电连接，第一电阻R1的第二端以及第一电容C1的第二端均接地；输出端d与耦合输出端口OUT电连接。

具体的，双刀双掷开关3011的第一接收端a1分别与第二耦合电感L2的第一端A以及第一连接触头b1的第一端电连接，第一连接触头b1的第二端用于与调节端c和输出端d电连接。也就是说，第一接收端a1能够接收第二耦合电感L2的第一端A的耦合信号，当耦合输出模块30的耦合输出端口OUT需要输出第二耦合电感L2的第一端A的耦合信号时，第二耦合电感L2的第一端A的耦合信号依次通过第一接收端a1和第一连接触头b1输出至耦合输出端口OUT。

具体的，双刀双掷开关3011的第二接收端a2分别与第二耦合电感L2的第二端B以及第二连接触头b2的第一端电连接，第二连接触头b2的第二端用于与调节端c和输出端d电连接。也就是说，第二接收端a2能够接收第二耦合电感L2的第二端B的耦合信号，当耦合输出模块30的耦合输出端口OUT需要输出第二耦合电感L2的第二端B的耦合信号时，第二耦合电感L2的第二端B的耦合信号依次通过第二接收端a2和第二连接触头b2输出至耦合输出端口OUT。如此能够通过双刀双掷开关3011选择性的控制第二耦合电感L2的第一端A或者第二端B的耦合信号的输出。

可以理解的是，调节端c分别与第一电阻R1的第一端以及第一电容C1的第一端电连接，第一电阻R1的第二端以及第一电容C1的第二端均接地，即通过调整第一电阻R1的阻值和/或第一电容C1的电容值，能够调节耦合信号的质量。

可选的，图3为本发明实施例提供的又一种射频前端装置的结构示意图，结合图2和图3所示，耦合输出模块30还包括第二耦合输出单元302；第二耦合输出单元302包括至少一个耦合连接端e、耦合扩展端f、第二开关g、第三电感L3以及第二电容C2；耦合连接端e与发射模块10一一对应；耦合扩展端f用于与外界耦合装置电连接；耦合连接端e分别与输出端d和第二开关g的第一端电连接，第二开关g的第二端通过第三电感L3与第二电容C2的第一端以及耦合输出端口OUT电连接，第二电容C2的第二端接地。

具体的，耦合连接端e分别与输出端d和第二开关g的第一端电连接，即经过第一耦合输出单元301输出的耦合信号可以传输至耦合连接端e，在第二开关g闭合时，该耦合信号能够通过调整第三电感L3的电感值和/或第二电容C2的电容值来优化耦合输出模块30工作频带内的耦合度和隔离度等性能，进而输出耦合信号。

进一步的，耦合扩展端f用于与外界耦合装置电连接，有利于外界耦合装置通过端口IN与耦合扩展端f进行电连接，进而能够进一步通过外界耦合装置实现耦合信号的输出。如此一方面能够实现对射频前端装置的多样化设置，另一方面能够保证射频前端装置的可扩展性。

可以理解的是，耦合连接端e与发射模块10一一对应，可以理解为耦合连接端e与发射模块10的数量可以相同，如此当射频前端装置包括多个发射模块10以及多个天线40时，能够将多个发射模块10输出的发射信号以及天线40反射回来的回波信号通过多个输出端d分别传输至多个耦合连接端e，并通过第二开关g进行耦合信号的选择性输出。

可选的，继续参考图1，第一耦合电感L1与第二耦合电感L2之间的耦合度为H；其中，-30dB≤H≤-20dB。

具体的，第一耦合电感L1与第二耦合电感L2之间的耦合度为H满足-30dB≤H≤-20dB，如此能够保证第一耦合电感L1与第二耦合电感L2之间的耦合效果，进而保证耦合信号的输出。

可选的，图4为本发明实施例提供的一种第一耦合电感的俯视图，如图4所示，第一耦合电感L1包括至少两层第一耦合绕线层103，且第一耦合绕线层103通过第一过孔M连接。

具体的，采用至少两层第一耦合绕线层103可以增大第一耦合电感L1的电感量。此外，第一耦合绕线层103之间可以通过第一过孔M连接，如此能够增加各个第一耦合绕线层103之间连接的稳定性，进而保证第一耦合电感L1的稳定性与可靠性。

可选的，图5为本发明实施例提供的一种第二耦合电感的俯视图，如图5所示，第二耦合电感L2包括至少两层第二耦合绕线层104，且第二耦合绕线层104通过第二过孔V连接。

具体的，采用至少两层第二耦合绕线层104可以增大第二耦合电感L2的电感量。此外，第二耦合绕线层104之间可以通过第二过孔V连接，如此能够增加各个第二耦合绕线层104之间连接的稳定性，进而保证第二耦合电感L2的稳定性与可靠性。

可选的，继续参考图1，第一耦合电感L1输出的阻抗为50Ω。

具体的，通过改变第一耦合电感L1绕线的大小，可以实现对第一耦合电感L1阻抗值的调整，使其匹配第一开关102所带来的容性，进而能够抵消第一开关102的容性，避免需要引入额外的电感来实现电路的匹配，如此可以保证信号的高效传输。

可选的，第一耦合电感和第二耦合电感至少包括绝缘层以及位于绝缘层一侧的金属绕线。也就是说，第一耦合电感和第二耦合电感的膜层结构均可以包括绝缘层以及位于绝缘层一侧的金属绕线，不包括位于绝缘层下表面以及位于金属绕线上表面的铜层，即本发明实施例均去除掉第一耦合电感以及第二耦合电感上表面以及下表面中的铜层，如此能够进一步增加第一耦合电感以及第二耦合电感的Q值及耦合度。

综上，本发明实施例提供的一种射频前端装置，通过在装置中集成第一耦合电感以及第二耦合电感，使得该装置结构紧凑，进而实现射频前端装置的小型化设置。进一步的，通过第一耦合电感和第二耦合电感的相互耦合，能够通过第二耦合电感的两端实现双路耦合，实现对天线反射回来的回波信号进行检测。此外，通过第一耦合电感与第二耦合电感的在基板的正投影至少部分交叠，能够提高两个耦合电感之间的耦合度，并且可以根据二者的交叠面积来改变耦合度。此外，通过去除第一耦合电感和第二耦合电感上表面以及下表面的铜层，能够进一步增加第一耦合电感以及第二耦合电感的Q值及耦合度，有利于保证信号的高效传输。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种射频前端装置，其特征在于，包括：至少一个发射模块、至少一个耦合模块、至少一个耦合输出模块以及至少一个天线；

所述发射模块，用于输出发射信号；

所述耦合模块包括第一耦合电感以及第二耦合电感，所述耦合模块用于将所述发射信号通过所述第一耦合电感传输至所述天线，还用于将所述发射信号通过所述第二耦合电感的第一端耦合至所述耦合输出模块，且将所述天线反射的信号通过所述第二耦合电感的第二端耦合至所述耦合输出模块；

所述耦合输出模块，用于输出耦合信号。

2.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于，所述射频前端装置还包括基板；

所述第一耦合电感与所述第二耦合电感的在所述基板的正投影至少部分交叠。

3.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于，所述发射模块包括至少一个发射信号输出端口、至少一个滤波单元以及至少一个第一开关，且所述发射信号输出端口、所述滤波单元以及所述第一开关对应设置且数量相同；

所述发射信号输出端口与所述滤波单元的输入端电连接，所述滤波单元的输出端通过所述第一开关与所述第一耦合电感的第一端电连接，所述第一耦合电感的第二端与所述天线电连接。

4.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于，所述耦合输出模块包括第一耦合输出单元；

所述第一耦合输出单元包括双刀双掷开关、第一电阻、第一电容以及耦合输出端口；

所述双刀双掷开关包括第一接收端、第一连接触头、第二接收端、第二连接触头、调节端和输出端，所述第一接收端分别与所述第二耦合电感的第一端以及所述第一连接触头的第一端电连接，所述第一连接触头的第二端用于与所述调节端和所述输出端电连接，所述第二接收端分别与所述第二耦合电感的第二端以及所述第二连接触头的第一端电连接，所述第二连接触头的第二端用于与所述调节端和所述输出端电连接；所述调节端分别与所述第一电阻的第一端以及所述第一电容的第一端电连接，所述第一电阻的第二端以及所述第一电容的第二端均接地；

所述输出端与所述耦合输出端口电连接。

5.根据权利要求4所述的射频前端装置，其特征在于，所述耦合输出模块还包括第二耦合输出单元；

所述第二耦合输出单元包括至少一个耦合连接端、耦合扩展端、第二开关、第三电感以及第二电容；所述耦合连接端与所述发射模块一一对应；所述耦合扩展端用于与外界耦合装置电连接；

所述耦合连接端分别与所述输出端和所述第二开关的第一端电连接，所述第二开关的第二端通过所述第三电感与所述第二电容的第一端以及所述耦合输出端口电连接，所述第二电容的第二端接地。

6.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于，所述第一耦合电感与所述第二耦合电感之间的耦合度为H；

其中，-30dB≤H≤-20dB。

7.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于，所述第一耦合电感包括至少两层第一耦合绕线层，且所述第一耦合绕线层通过第一过孔连接。

8.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于，所述第二耦合电感包括至少两层第二耦合绕线层，且所述第二耦合绕线层通过第二过孔连接。

9.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于，所述第一耦合电感输出的阻抗为50Ω。

10.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于，所述第一耦合电感和所述第二耦合电感至少包括绝缘层以及位于绝缘层一侧的金属绕线。