CN117526992A - 一种射频收发电路、射频前端模组及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种射频收发电路、射频前端模组及电子设备，属于射频技术领域，其包括所述收发公共电路，用于将发射端与公共端之间或接收端与公共端之间中的一路导通；当发射端与公共端导通的状态下对待发射信号进行频率段选择得到第一带通信号；电源调制电路向发射电路或接收电路中一个输出供电电压；发射电路对第一带通信号进行放大操作以及滤波操作得到发射信号OUT；接收电路响应于供电电压接收外部射频信号IN，对外部射频信号IN进行衰减操作以及线性增益放大处理得到接收信号；收发公共电路在接收端与公共端导通的状态下对接收信号进行频率段选择，得到第二带通信号。本申请具有便于在提高集成度的同时减小射频信号干扰的效果。
Description
技术领域
本发明涉及射频技术领域，尤其是涉及一种射频收发电路、射频前端模组及电子设备。
背景技术
射频收发电路是用于处理和传输射频信号的电路。射频信号是一种高频信号，其频率范围通常在数十兆赫兹到数吉兹之间，广泛应用于无线通信、雷达、射频识别等领域。
射频收发电路还用于对毫米波的传输，毫米波是指频率在30-300 GHz之间的电磁波，其波长很短，约为1-10mm，使得毫米波在传输过程中容易受到干扰。目前，对于毫米波收发电路通常由分离器件模块组成，尺寸较大，集成度低，而当射频收发电路的集成度提高时，内部组件之间的距离会变得更近，增加了射频信号传输时的干扰。所以如何在提高集成度的同时减小射频信号的干扰是目前亟待解决的问题。
发明内容
为了便于在提高集成度的同时减小射频信号的干扰，本申请提供了一种射频收发电路、射频前端模组及电子设备。
第一方面，本申请提供的一种射频收发电路，采用如下的技术方案：
一种射频收发电路，包括收发公共电路、发射电路、接收电路以及电源调制电路；
所述收发公共电路，包括发射端、接收端以及公共端，用于将发射端与公共端之间或接收端与公共端之间中的一路导通；当发射端与公共端导通的状态下，接收待发射信号，对待发射信号进行频率段选择，得到第一带通信号；
所述电源调制电路，连接于发射电路和接收电路，用于向发射电路或接收电路的其中一个输出供电电压；
所述发射电路，连接于电源调制电路以及收发公共电路的发射端，响应于第一带通信号以及供电电压，对第一带通信号进行放大操作以及滤波操作，以得到发射信号OUT；
所述接收电路，连接于电源调制电路以及收发公共电路的接收端，响应于供电电压，接收外部射频信号IN，对外部射频信号IN进行衰减操作以及线性增益放大处理，得到接收信号；所述收发公共电路在接收端与公共端导通的状态下，响应于接收信号，并对接收信号进行频率段选择，得到第二带通信号。
通过采用上述技术方案，发射电路和接收电路相互独立，且发射电路和接收电路均由电源调制电路供电，即在同一时间电源调制电路仅向发射电路供电或仅向接收电路供电，避免了发射电路和接收电路均处于上电状态而导致的电磁干扰。利用收发公共电路既对发射电路输出的信号进行频段选择，又对接收电路所接收的信号进行频段选择，提高了杂散抑制能力和谐波抑制能力，并且收发公共电路由接收电路和发射电路共用，减小了所需元器件的数量，从而实现了提高集成度的同时减小信号干扰的效果。
可选的，所述收发公共电路第一单刀多掷开关SW1、第二单刀多掷开关SW2、单刀双掷开关SW3以及包含至少一个带通滤波器的滤波器组；
所述第一单刀多掷开关SW1的公共端与所述收发公共电路的公共端连接、每个触发端对应与一个带通滤波器的第一端连接；
所述第二单刀多掷开关SW2的公共端与所述单刀双掷开关SW3的公共端连接、每个触发端对应与一个带通滤波器的第二端连接；
所述单刀双掷开关SW3的第一触发端与所述收发公共电路的发射端连接、第二触发端与所述收发公共电路的接收端连接。
通过采用上述技术方案，利用第一单刀多掷开关SW1和第二单刀多掷开关SW2共同对带通滤波器进行选择，以实现对发射电路和接收电路所传输的信号进行频率段选择，使得对通带外的杂散信号进行有效的抑制，再利用单刀双掷开关SW3选择带通滤波器与收发公共电路的发射端导通或与收发公共电路的接收端导通，以对接收电路和发射电路进行选择，从而使得接收电路和发射电路能够共用收发公共电路以实现杂散信号的抑制的频率段的选择。
可选的，所述发射电路包括第一驱动放大器U1、第二驱动放大器U2、高通滤波器HPF1、中功率放大器U3以及耦合器U4；
第一驱动放大器U1的输入端与收发公共电路的发射端连接、接收端与第二驱动放大器U2的输入端连接；所述第二驱动放大器U2的输出端与高通滤波器HPF1的输入端连接；所述高通滤波器HPF1的输出端与中功率放大器U3的输入端连接；所述中功率放大器U3的输出端与耦合器U4连接；所述耦合器U4的输出端用于输出发射信号OUT。
通过采用上述技术方案，利用第一驱动放大器U1和第二驱动放大器U2对第一带通信号进行线性增益放大处理，线性增益放大后利用高通滤波器HPF1对低频杂散信号进一步抑制，通过高通滤波器HPF1的第一带通信号再利用中功率放大器U3进行功率放大，最后利用耦合器U4对功率放大后的第一带通信号进行耦合，以得到发射信号OUT。
可选的，所述接收电路包括数控衰减器U5以及低噪声放大器U6；所述数控衰减器U5的输入端用于接收外部射频信号IN、输出端与低噪声放大器U6的输入端连接；所述低噪声放大器U6的输出端与收发公共电路的接收端连接。
通过采用上述技术方案，利用数控衰减器U5对接收信号进行幅度调整，以扩展接收信号的动态范围，利用低噪声放大器U6再对接收信号进行线性增益放大处理，以便保障接收信号正常工作的线性区，并且同时保证较低的噪声恶化量。
可选的，所述电源调制电路包括双路驱动器U7、第一开关管Q1以及第二开关管Q2；
所述双路驱动器U7，第一输入端连接于供电电源VCC、第一开关管Q1的源极以及第二开关管Q2的源极，第二输入端用于接收供电控制信号Con，第一输出端连接于第一开关管Q1的栅极，第二输出端连接于第二开关管Q2的栅极；
所述第一开关管Q1的漏极连接于发射电路的电源端，以向发射电路提供供电电压；
所述第二开关管Q2的漏极连接于接收电路的电源端，以向接收电路提供供电电压。
通过采用上述技术方案，利用供电控制信号Con对双路驱动器U7进行控制，使得双路驱动器U7的第一输出端和第二输出端输出相反电平的信号，即当第一输出端输出高电平时，第二输出端输出低电平；当第一输出端输出低电平时，第二输出端输出高电平，通过第一输出端和第二输出端的输出信号分别控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的通断，从而使得第一开关管Q1和第二开关管Q2在同一时间只有一个导通，即保证了发射电路和接收电路在同一时间仅有一个上电工作。
可选的，还包括检波电路，所述检波电路包括检波器U8、运算放大器U9、第一电阻器Rf1以及第二电阻器Rf2；
所述运算放大器U9的第一输入端连接于检波器U8的输出端，所述运算放大器U9的第二输入端连接于第一电阻器Rf1的一端和第二电阻器Rf2的一端，运算放大器U9的输出端连接于第一电阻器Rf1的另一端以及检波电平输出端口；
所述第二电阻器Rf2的另一端接地，所述检波器U8的输入端连接于发射电路。
通过采用上述技术方案，利用检波器U8对发射信号OUT的射频功率进行峰值检波，以将发射信号OUT转换为直流电压信号，再利用运算放大器U9对直流电压信号进行放大，并通过第一电阻器Rf1和第二电阻器Rf2对放大倍数进行调节，从而得到检波电平以便对发射信号OUT进行监测。
可选的，还包括温度检测电路，用于监测射频收发电路的工作温度并对工作温度进行上报；所述温度检测电路包括单线制温度传感器U10以及上拉电阻器Rt；
所述上拉电阻器Rt的一端连接于供电电源VCC以及单线制温度传感器U10的电源端，所述上拉电阻器Rt的另一端连接于单线制温度传感器U10的数据端和温度传输端口。
通过采用上述技术方案，利用单线制温度传感器U10便于对温度数据进行传输，从而实现工作温度的检测。
第二方面，本申请提供一种射频前端模组，采用如下技术方案：
一种射频前端模组，包括基板以及如上述的一种射频收发电路；
所述基板包括至少四个电路层结构，所述电路层结构上开设有用于电路层结构间信号传输的垂直过孔；每个所述电路层结构内设置用于电路层结构内信号传输的传输线；其中，电路层结构包括电源层、接地层、控制信号层以及射频信号层；
所述射频收发电路设置在射频信号层。
可选的，所述射频信号层上设置隔离框，所述隔离框用于将射频信号层分为第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域；所述收发电路还包括栅压调制芯片；
所述收发公共电路、发射电路以及接收电路设置在射频信号层的第一区域；所述电源调制电路设置在射频信号层的第二区域；所述检波电路设置在射频信号层的第三区域；所述栅压调制芯片设置在射频信号层的第四区域。
第三方面，本申请提供一种电子设备，采用如下技术方案：
一种电子设备，包括如上述的一种射频收发电路或如上述的一种射频前端模组。
附图说明
图1是本申请其中一实施例的射频收发电路的框图。
图2是本申请其中一实施例的收发公共电路的电路结构图。
图3是本申请其中一实施例的发射电路的电路结构图。
图4是本申请其中一实施例的接收电路的电路结构图。
图5是本申请其中一实施例的电源调制电路的电路结构图。
图6是本申请其中一实施例的检波电路的电路结构图。
图7是本申请其中一实施例的温度检测电路的电路结构图。
图8（a）是本申请其中一实施例的发射的实验波形图。
图8（b）是本申请其中一实施例的接收的实验波形图。
图9是本申请其中一实施例的射频前端模组的剖面结构图。
图10是本申请其中一实施例的射频信号层的剖面结构图。
附图标记说明：101、收发公共电路；1011、滤波器组；102、电源调制电路；103、发射电路；104、接收电路；105、检波电路；106、温度检测电路；1、基板；2、裸芯片；3、键合金丝；4、射频传输线；5、射频垂直过孔；6、QFN射频引脚；7、第一过孔；8、第一QFN接地焊盘；9、第二过孔；10、电源走线；11、第三过孔；12、QFN电源引脚；13、控制线；14、第四过孔；15、控制走线；16、第五过孔；17、QFN控制引脚；18、第六过孔；19、第二QFN接地焊盘；20、第七过孔；21、第三QFN接地焊盘；22、第八过孔；23、第九过孔；24、第十过孔；25、金属围框；26、金属隔墙；27、金属盖板；28、焊料；29、陶瓷内腔。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例公开一种射频收发电路。参照图1，一种射频收发电路包括收发公共电路101、发射电路103、接收电路104以及电源调制电路102；
收发公共电路101，包括发射端、接收端以及公共端，用于将发射端与公共端之间或接收端与公共端之间中的一路导通；当发射端与公共端导通的状态下，接收待发射信号，对待发射信号进行频率段选择，得到第一带通信号；
电源调制电路102，连接于发射电路103和接收电路104，用于向发射电路103或接收电路104的其中一个输出供电电压；
发射电路103，连接于电源调制电路102以及收发公共电路101的发射端，响应于第一带通信号以及供电电压，对第一带通信号进行放大操作以及滤波操作，以得到发射信号OUT；
接收电路104，连接于电源调制电路102以及收发公共电路101的接收端，响应于供电电压，接收外部射频信号IN，对外部射频信号IN进行衰减操作以及线性增益放大处理，得到接收信号；收发公共电路101在接收端与公共端导通的状态下，响应于接收信号，并对接收信号进行频率段选择，得到第二带通信号。
上述实施方式中，发射电路103和接收电路104相互独立，且发射电路103和接收电路104均由电源调制电路102供电，即在同一时间电源调制电路102仅向发射电路103供电或仅向接收电路104供电，避免了发射电路103和接收电路104均处于上电状态而导致的电磁干扰。利用收发公共电路101既对发射电路103输出的信号进行频段选择，又对接收电路104所接收的信号进行频段选择，提高了杂散抑制能力和谐波抑制能力，并且收发公共电路101由接收电路104和发射电路103共用，减小了所需元器件的数量，从而实现了提高集成度的同时减小信号干扰的效果。
参照图2，作为收发公共电路101的一种实施方式，收发公共电路101第一单刀多掷开关SW1、第二单刀多掷开关SW2、单刀双掷开关SW3以及包含至少一个带通滤波器的滤波器组1011；
第一单刀多掷开关SW1的公共端与所述收发公共电路101的公共端连接、每个触发端对应与一个带通滤波器的第一端连接；
第二单刀多掷开关SW2的公共端与单刀双掷开关SW3的公共端连接、每个触发端对应与一个带通滤波器的第二端连接；
单刀双掷开关SW3的第一触发端与收发公共电路101的发射端连接、第二触发端与所述收发公共电路101的接收端连接。
其中，第一单刀多掷开关SW1的触发端的数量、第二单刀多掷开关SW2的触发端的数量以及带通滤波器的数量均一致。在本实施例中滤波器组1011包含有四个带通滤波器，并且每个带通滤波器的工作频率不一致。例如，射频收发电路所需的信号工作带宽为18-40GHz，将工作带宽有重叠的分配在每一带通滤波器中，并且滤波器组1011支持的带宽范围应当大于所需的工作带宽。当带通滤波器有四个时，即滤波器组1011包括第一带通滤波器BPF1、第二带通滤波器BPF2、第三带通滤波器BPF3以及第四带通滤波器BPF4，则第一带通滤波器BPF1的通带范围是18-25.5GHz，第二带通滤波器BPF2的通带范围是23.6-29.5GHz，第三带通滤波器BPF3的通带范围是28.2-35.4GHz，第四带通滤波器BPF4的通带范围是33.2-42.5GHz。将18-40GHz的工作带宽分成4个相对窄的通带范围，对通带外的杂散信号实现有效的抑制作用。
需要说明的是，滤波器组1011中包含的带通滤波器的数量可以根据实际情况的进行预设，带通滤波器的数量也可以是两个、三个或更多，在此不做限定。
还需要说明的是，第一单刀多掷开关SW1的触发端、第二单刀多掷开关SW2的触发端以及带通滤波器之间具有唯一对应关系，即每个带通滤波器均有唯一对应的第一单刀多掷开关SW1的触发端和唯一对应的第二单刀多掷开关SW2的触发端。通过选择对应的第一单刀多掷开关SW1的触发端以及第二单刀多掷开关SW2的触发端，使得对应的带通滤波器导通，从而实现了对宽带频率段的选择。
上述实施方式中，利用第一单刀多掷开关SW1和第二单刀多掷开关SW2共同对带通滤波器进行选择，以实现对发射电路103和接收电路104所传输的信号进行频率段选择，使得对通带外的杂散信号进行有效的抑制，再利用单刀双掷开关SW3选择带通滤波器与收发公共电路101的发射端导通或与收发公共电路101的接收端导通，以对接收电路104和发射电路103进行选择，从而使得接收电路104和发射电路103能够共用收发公共电路101以实现杂散信号的抑制的频率段的选择。
参照图3，作为发射电路103的一种实施方式，发射电路103包括第一驱动放大器U1、第二驱动放大器U2、高通滤波器HPF1、中功率放大器U3以及耦合器U4；
第一驱动放大器U1的输入端与收发公共电路101的发射端连接、接收端与第二驱动放大器U2的输入端连接；所述第二驱动放大器U2的输出端与高通滤波器HPF1的输入端连接；所述高通滤波器HPF1的输出端与中功率放大器U3的输入端连接；中功率放大器U3的输出端与耦合器U4连接；耦合器U4的输出端用于输出发射信号OUT。
上述实施方式中，利用第一驱动放大器U1和第二驱动放大器U2对第一带通信号进行线性增益放大处理，线性增益放大后利用高通滤波器HPF1对低频杂散信号进一步抑制，通过高通滤波器HPF1的第一带通信号再利用中功率放大器U3进行功率放大，最后利用耦合器U4对功率放大后的第一带通信号进行耦合，以得到发射信号OUT。
参照图4，作为接收电路104的一种实施方式，接收电路104包括数控衰减器U5以及低噪声放大器U6；数控衰减器U5的输入端用于接收外部射频信号IN、输出端与低噪声放大器U6的输入端连接；低噪声放大器U6的输出端与收发公共电路101的接收端连接。
在本实施例中，数控衰减器U5可以采用六位数控衰减器。具体地，六位数控衰减器具有6个TTL（Transistor-Transistor Logic）控制位，均为高电平有效，对应的控制关系如表1所示。D1位对应0.5dB衰减量，D2位对应1dB衰减量，D3位对应2dB衰减量，D4位对应4dB衰减量，D5位对应8dB衰减量，D6位对应16dB衰减量，从而实现了对接收信号衰减量的控制。
表1
在其他实施例中，数控衰减器U5也可以采用“开关直通+衰减”的方案实施，用两只单刀双掷开关分别构建直通支路和衰减支路，同样可以扩展接收电路104的输入动态范围。但采用“开关直通+衰减”的方案，扩展的动态范围由衰减支路的固定衰减量决定，不可随输入功率的变化而调谐，灵活性稍差。
上述实施方式中，利用数控衰减器U5对接收信号进行幅度调整，能够准确控制接收信号的衰减量，从而扩展了接收信号的动态范围，同时保证了接收信号正常工作在线性区；利用低噪声放大器U6再对接收信号进行线性增益放大处理，以便保障接收信号正常工作的线性区，并且同时保证较低的噪声恶化量。
参照图5，作为电源调制电路102的一种实施方式，电源调制电路102包括双路驱动器U7、第一开关管Q1以及第二开关管Q2；
双路驱动器U7，第一输入端连接于供电电源VCC、第一开关管Q1的源极以及第二开关管Q2的源极，第二输入端用于接收供电控制信号Con，第一输出端连接于第一开关管Q1的栅极，第二输出端连接于第二开关管Q2的栅极；
具体地，双路驱动器U7采用高速驱动器，供电电源VCC可以选用+5V电压信号，供电控制信号Con与双路驱动器U7的第一输出端时同向输出关系，供电控制信号Con与双路驱动器U7的第二输出端时反向输出关系。
第一开关管Q1的漏极连接于发射电路103的电源端，以向发射电路103提供供电电压；
第二开关管Q2的漏极连接于接收电路104的电源端，以向接收电路104提供供电电压。
其中，第一开关管Q1和第二开关管Q2均选用PMOS管。并且第一开关管Q1的栅极与双路驱动器U7之间以及第二开关管Q2的栅极与双路驱动器U7之间均串联设置有保护电阻器。
具体地，当供电控制信号Con为高电平时，双路驱动器U7的第一输出端输出高电平（+5V）状态，第一开关管Q1的的栅源电压差为0V，小于第一开关管Q1的导通阈值电压，第一开关管Q1处于截止状态，即第一开关管Q1无输出，对应的发射电路103电源关断，发射电路103不工作。且此时双路驱动器U7的第二输出端输出低电平（0V）状态，第二开关管Q2的栅源电压差为-5V，大于第二开关管Q2的导通阈值电压，第二开关管Q2处于导通状态，第二开关管Q2输出供电电压，使得对应的接收电路104电源正常，接收电路104工作。
当供电控制信号Con为低电平时，双路驱动器U7的第一输出端输出低电平状态，此时第一开关管Q1的栅源电压差为-5V，大于第一开关管Q1的导通阈值电压，第一开关管Q1处于导通状态，第一开关管Q1输出供电电压，对应的发射电路103电源正常，发射电路103工作；且此时双路驱动器U7的第二输出端输出高电平状态，此时第二开关管Q2的栅源电压差为0V，小于第二开关管Q2的导通阈值电压，第二开关管Q2处于截止状态，第二开关管Q2无输出，对应的接收电路104电源关断，接收电路104不工作，以实现发射电路103和接收电路104的交替供电。
应当理解，在本实施例中，发射子电路和接收子电路是分时工作模式，即发射电路103的电源开通时，接收电路104的电源处于关断状态；接收电路104的电源开通时，发射电路103的电源处于关断状态。电源调制电路102的开通和关断采用第一开关管Q1和第二开关管Q2实现，提高了开关响应速度，开关时间可控制在100ns以内。
上述实施方式中，利用供电控制信号Con对双路驱动器U7进行控制，使得双路驱动器U7的第一输出端和第二输出端输出相反电平的信号，即当第一输出端输出高电平时，第二输出端输出低电平；当第一输出端输出低电平时，第二输出端输出高电平，通过第一输出端和第二输出端的输出信号分别控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的通断，从而使得第一开关管Q1和第二开关管Q2在同一时间只有一个导通，即保证了发射电路103和接收电路104在同一时间仅有一个上电工作。
参照图6，作为射频收发电路的进一步实施方式，射频收发电路还包括检波电路105，检波电路105包括检波器U8、运算放大器U9、第一电阻器Rf1以及第二电阻器Rf2；
运算放大器U9的第一输入端连接于检波器U8的输出端，所述运算放大器U9的第二输入端连接于第一电阻器Rf1的一端和第二电阻器Rf2的一端，运算放大器U9的输出端连接于第一电阻器Rf1的另一端以及检波电平输出端口；
第二电阻器Rf2的另一端接地，所述检波器U8的输入端连接于发射电路103。
具体地，运算放大器U9的放大倍数可通过第一电阻器Rf1以及第二电阻器Rf2进行调谐，使得放大倍数为1-15倍。放大倍数、第一电阻器Rf1的阻值以及第二电阻器Rf2的阻值的关系为：放大倍数=2×（1+R1/R2）。其中，R1是第一电阻器Rf1的阻值，R2为第二电阻器Rf2的阻值。
上述实施方式中，利用检波器U8对发射信号OUT的射频功率进行峰值检波，以将发射信号OUT转换为直流电压信号，再利用运算放大器U9对直流电压信号进行放大，并通过第一电阻器Rf1和第二电阻器Rf2对放大倍数进行调节，从而得到检波电平以便对发射信号OUT进行监测。
参照图7，作为射频收发电路的进一步实施方式，射频收发电路还包括温度检测电路106，用于监测射频收发电路的工作温度并对工作温度进行上报；所述温度检测电路106包括单线制温度传感器U10以及上拉电阻器Rt；
上拉电阻器Rt的一端连接于供电电源VCC以及单线制温度传感器U10的电源端VDD，上拉电阻器Rt的另一端连接于单线制温度传感器U10的数据端DQ和温度传输端口，单线制温度传感器U10的接地端接地GND。
其中，温度传输端口连接至外部微处理器，微处理器解析温度数据后获取准确的温度信息。
上述实施方式中，利用单线制温度传感器U10和上拉电阻器Rt器便于对温度数据进行传输，从而实现工作温度的检测。
参照图8，图8（a）是发射状态增益仿真曲线，图8（b）是接收状态增益仿真曲线。图8（a）和图8（b）中的每一条曲线代表一个频率段下的信号的增益曲线。即图8（a）为发射状态下4个频率分段的增益曲线，带内增益典型值为25dB，增益平坦度≤±1.5dB。图8（b）接收状态下4个频率分段的增益曲线，带内增益典型值为1dB，增益平坦度≤±1.5dB。
本申请实施例公开一种射频前端模组。参照图9，一种射频前端模组包括基板1以及如上述的一种射频收发电路；
所述基板1包括至少四个电路层结构，所述电路层结构上开设有用于电路层结构间信号传输的垂直过孔；每个所述电路层结构内设置用于电路层结构内信号传输的传输线；其中，电路层结构包括电源层、接地层、控制信号层以及射频信号层；
射频收发电路设置在射频信号层。
具体地，电路层结构包括七层，分别是L0层-L6层，且每一层电路层结构的厚度可以不相同。其中，L0层、L2层、L3层和L6层为接地层，L1层为射频信号层，L4层为电源层，L5层为控制信号层。其中，L0层供隔离框焊接；L1层供表层的射频、电源和控制等信号走线；L2层使裸芯片2背面接地良好，裸芯片2是指射频收发电路中所用到芯片，具体的，在L1层上开设陶瓷内腔29，使得陶瓷内腔29贯穿至L2层，便于裸芯片2的定位和装配；L3层为统一的射频参考地；L4层供电源信号在该层上互连走线；L5层供控制信号在该层上互连走线；L6层是基板1背面层，提供QFN的接地焊盘、射频、电源和控制等引脚。其中，QFN是指方形扁平无引脚封装。
其中，传输线包括电源走线10、控制线13、射频传输线4和控制走线15，电源走线10设置在L4层，实现基板1内部的电源布线。控制线13设置在L1层，用于控制信号在L1层的传输走线。射频传输线4设置在L1层，用于射频信号在L1层的传输走线。控制走线15设置在L5层，实现基板1内部的控制布线。具体地，垂直过孔包括第一过孔7、第二过孔9、第三过孔11、第四过孔14、第五过孔16、第六过孔18、第七过孔20、第八过孔22、第九过孔23和第十过孔24。
其中，第一过孔7和第二过孔9共同用于传输电路层结构之间的射频信号。第一过孔7在L0层-L6层垂直开设，实现射频信号从L1层到L6层的垂直传输。第二过孔9在L0层-L6层垂直开设，是第一过孔7中类同轴结构的外围屏蔽地孔，与第一过孔7共同组成射频垂直传输过渡结构。垂直传输过渡结构通常用类同轴结构或类微带结构。类同轴结构的外面一圈地孔围绕中心导体，使电场能够得到很好的屏蔽，传输性能良好。类微带结构是半开放式的结构，电场会向外辐射，屏蔽效果较差。
第三过孔11和第四过孔14共同用于传输电路层结构之间的电源信号。具体地，第三过孔11在L1层-L4层垂直开设，实现电源走线10在L4层和L1层间的垂直传输过渡。第四过孔14在L4层-L6层垂直开设，实现电源走线10在L4层和L6层间的垂直传输过渡。
第五过孔16和第六过孔18共同用于传输电路层结构之间的控制信号。第五过孔16在L1层-L5层垂直开设，实现控制信号走线在L1层和L5层间的垂直传输过渡。第六过孔18在L5层-L6层垂直开设，实现控制信号走线在L5层和L6层间的垂直传输过渡。
第七过孔20、第八过孔22、第九过孔23和第十过孔24共同用于传输电路层结构之间的接地信号。第七过孔20在L0层-L6层垂直开设，将L0层的地垂直过渡到L6层，同时与L1-L5层的地进行共地处理。第八过孔22在L3层-L6层垂直开设，将L3层的地垂直过渡到L6层，同时与L4-L5层的地进行共地处理。第九过孔23在L0层-L3层垂直开设，将L0层的地垂直过渡到L3层，同时与L1-L2层的地进行共地处理。第十过孔24在L2层-L3层垂直开设，将L2层的地垂直过渡到L3层，用于芯片背面在L2层接地和在L3层射频共地。
上述实施方式中，通过电源走线10、控制线13、射频传输线4和控制走线15实现信号在同一电路层结构上的传输。通过第一过孔7、第二过孔9、第三过孔11、第四过孔14、第五过孔16、第六过孔18、第七过孔20、第八过孔22、第九过孔23和第十过孔24实现了射频信号、控制信号、电源信号和电信号在各个电路层结构之间的传输互通，且无需设置连接器等元器件。
参照图9、10，作为射频信号层的一种实施方式，射频信号层上设置隔离框，隔离框用于将射频信号层分为第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域；收发电路还包括栅压调制芯片；收发公共电路101、发射电路103以及接收电路104设置在射频信号层的第一区域；所述电源调制电路102设置在射频信号层的第二区域；检波电路105设置在射频信号层的第三区域；栅压调制芯片设置在射频信号层的第四区域。在图10中，A区域为第一区域，B区域为第二区域，C区域为第三区域，D区域为第四区域。
其中，隔离框包括金属围框25和金属隔墙26，金属围框25设置在基板1的外边缘处，金属隔墙26设置在基板1上，用于对基板1进行分隔。
具体地，射频信号层上还设置有键合金丝3，键合金丝3连接在射频传输线4和收发电路的芯片之间以及传输线和芯片之间，且键合金丝3利用超声热压焊工艺固定在芯片焊盘上，用于实现信号在射频传输线4和芯片间的传输以及控制信号在传输线和芯片间的传输。
更进一步的，为了提高射频前端模组的气密性，射频前端模组还包括金属盖板27和焊料28，金属盖板27与金属围框25采用平行封焊工艺进行气密焊接，可用金锡合金或银铜合金作为焊料28，实现金属围框25和基板1的气密焊接。
更进一步的，为了便于对射频前端模组进行装配，本实施例采用QFN封装形式。具体的，L6层还设置有第一QFN接地焊盘8、第二QFN接地焊盘19、第三QFN接地焊盘21、QFN射频引脚6、QFN电源引脚12以及QFN控制引脚17。QFN射频引脚6是将射频信号从基板1内部引出的端口，用于与外部PCB射频端口互连，实现射频信号的板级传输。QFN电源引脚12，是将电源信号从基板1内部引出的端口，用于与外部PCB电源端口互连，实现电源信号的板级传输。QFN控制引脚17，是将控制信号从基板1内部引出的端口，用于与外部PCB控制端口互连，实现控制信号的板级传输。第一QFN接地焊盘8是将第一过孔7统一连接到基板1的L6层背面，实现射频信号共地；第二QFN接地焊盘19和第三QFN接地焊盘21将基板1内部地孔统一引至背面大的接地区域。其中，PCB是指印制电路板。
应当理解，通过设置第一QFN接地焊盘8、第二QFN接地焊盘19、第三QFN接地焊盘21、QFN射频引脚6、QFN电源引脚12以及QFN控制引脚17，使得射频前端模组可以采用标准的回流焊工艺直接焊接在外部PCB板上，外部互连同样不需要额外的电缆和连接器，极大的减小了系统集成难度和空间，适合微系统集成应用。
本申请实施例公开一种电子设备。一种电子设备包括如上述的一种射频收发电路或如上述的一种射频前端模组。
本申请提供的一种电子设备能够实现上述一种射频收发电路，且一种电子设备的具体工作过程可参考上述方法实施例中的对应过程。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上均为本申请的较佳实施例，并非以此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
Claims (10)
1.一种射频收发电路，其特征在于：包括收发公共电路(101)、发射电路(103)、接收电路(104)以及电源调制电路(102)；
所述收发公共电路(101)，包括发射端、接收端以及公共端，用于将发射端与公共端之间或接收端与公共端之间中的一路导通；当发射端与公共端导通的状态下，接收待发射信号，对待发射信号进行频率段选择，得到第一带通信号；
所述电源调制电路(102)，连接于发射电路(103)和接收电路(104)，用于向发射电路(103)或接收电路(104)的其中一个输出供电电压；
所述发射电路(103)，连接于电源调制电路(102)以及收发公共电路(101)的发射端，响应于第一带通信号以及供电电压，对第一带通信号进行放大操作以及滤波操作，以得到发射信号OUT；
所述接收电路(104)，连接于电源调制电路(102)以及收发公共电路(101)的接收端，响应于供电电压，接收外部射频信号IN，对外部射频信号IN进行衰减操作以及线性增益放大处理，得到接收信号；所述收发公共电路(101)在接收端与公共端导通的状态下，响应于接收信号，并对接收信号进行频率段选择，得到第二带通信号。
2.根据权利要求1所述的一种射频收发电路，其特征在于：所述收发公共电路(101)第一单刀多掷开关SW1、第二单刀多掷开关SW2、单刀双掷开关SW3以及包含至少一个带通滤波器的滤波器组(1011)；
所述第一单刀多掷开关SW1的公共端与所述收发公共电路(101)的公共端连接、每个触发端对应与一个带通滤波器的第一端连接；
所述第二单刀多掷开关SW2的公共端与所述单刀双掷开关SW3的公共端连接、每个触发端对应与一个带通滤波器的第二端连接；
所述单刀双掷开关SW3的第一触发端与所述收发公共电路(101)的发射端连接、第二触发端与所述收发公共电路(101)的接收端连接。
3.根据权利要求1所述的一种射频收发电路，其特征在于：所述发射电路(103)包括第一驱动放大器U1、第二驱动放大器U2、高通滤波器HPF1、中功率放大器U3以及耦合器U4；
第一驱动放大器U1的输入端与收发公共电路(101)的发射端连接、接收端与第二驱动放大器U2的输入端连接；所述第二驱动放大器U2的输出端与高通滤波器HPF1的输入端连接；所述高通滤波器HPF1的输出端与中功率放大器U3的输入端连接；所述中功率放大器U3的输出端与耦合器U4连接；所述耦合器U4的输出端用于输出发射信号OUT。
4.根据权利要求1所述的一种射频收发电路，其特征在于：所述接收电路(104)包括数控衰减器U5以及低噪声放大器U6；所述数控衰减器U5的输入端用于接收外部射频信号IN、输出端与低噪声放大器U6的输入端连接；所述低噪声放大器U6的输出端与收发公共电路(101)的接收端连接。
5.根据权利要求1所述的一种射频收发电路，其特征在于：所述电源调制电路(102)包括双路驱动器U7、第一开关管Q1以及第二开关管Q2；
所述双路驱动器U7，第一输入端连接于供电电源VCC、第一开关管Q1的源极以及第二开关管Q2的源极，第二输入端用于接收供电控制信号Con，第一输出端连接于第一开关管Q1的栅极，第二输出端连接于第二开关管Q2的栅极；
所述第一开关管Q1的漏极连接于发射电路(103)的电源端，以向发射电路(103)提供供电电压；
所述第二开关管Q2的漏极连接于接收电路(104)的电源端，以向接收电路(104)提供供电电压。
6.根据权利要求1所述的一种射频收发电路，其特征在于：还包括检波电路(105)，所述检波电路(105)包括检波器U8、运算放大器U9、第一电阻器Rf1以及第二电阻器Rf2；
所述运算放大器U9的第一输入端连接于检波器U8的输出端，所述运算放大器U9的第二输入端连接于第一电阻器Rf1的一端和第二电阻器Rf2的一端，运算放大器U9的输出端连接于第一电阻器Rf1的另一端以及检波电平输出端口；
所述第二电阻器Rf2的另一端接地，所述检波器U8的输入端连接于发射电路(103)。
7.根据权利要求5所述的一种射频收发电路，其特征在于：还包括温度检测电路(106)，用于监测射频收发电路的工作温度并对工作温度进行上报；所述温度检测电路(106)包括单线制温度传感器U10以及上拉电阻器Rt；
所述上拉电阻器Rt的一端连接于供电电源VCC以及单线制温度传感器U10的电源端，所述上拉电阻器Rt的另一端连接于单线制温度传感器U10的数据端和温度传输端口。
8.一种射频前端模组，其特征在于：包括基板(1)以及如权利要求1-7任一项所述的一种射频收发电路；
所述基板(1)包括至少四个电路层结构，所述电路层结构上开设有用于电路层结构间信号传输的垂直过孔；每个所述电路层结构内设置用于电路层结构内信号传输的传输线；其中，电路层结构包括电源层、接地层、控制信号层以及射频信号层；
所述射频收发电路设置在射频信号层。
9.根据权利要求8所述的一种射频前端模组，其特征在于：所述射频信号层上设置隔离框，所述隔离框用于将射频信号层分为第一区域、第二区域、第三区域以及第四区域；所述收发电路还包括栅压调制芯片；
所述收发公共电路(101)、发射电路(103)以及接收电路(104)设置在射频信号层的第一区域；所述电源调制电路(102)设置在射频信号层的第二区域；检波电路(105)设置在射频信号层的第三区域；所述栅压调制芯片设置在射频信号层的第四区域。
10.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求1-7任一项所述的一种射频收发电路或如权利要求8-9任一项所述的一种射频前端模组。
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