CN118098780A - 射频前端模组 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种射频前端模组,包括变压器和功率放大器,所述变压器包括相互耦合的第一绕组和第二绕组,第一绕组包括并联连接的至少两个初级线圈,所述第二绕组包括串联连接的至少两个次级线圈;第一绕组与所述第二绕组被配置为包括相对分离设置的至少两个耦合线圈,每一耦合线圈包括相耦合的至少一个初级线圈和至少一个次级线圈。该变压器能在更宽的频段内能保持耦合系数的平坦,具备更好的宽带特性,从而保证射频前端模组的工作性能。
Description
技术领域
本申请涉及射频技术领域,尤其涉及一种射频前端模组。
背景技术
变压器是一种利用电磁互感应,能够将不平衡信号转换为平衡信号,或者,将平衡信号转换为不平衡信号,实现电压、电流和阻抗变换的器件。变压器是射频前端模组中的重要组件,用于进行阻抗转换或者信号合成。实际应用中,变压器常常由于宽带特性欠佳从而影响射频前端模组的工作性能。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种射频前端模组,旨在解决因变压器宽带特性欠佳而影响射频前端模组的整体性能的问题。
本申请提供一种射频前端模组,包括变压器和功率放大器,所述变压器包括相互耦合的第一绕组和第二绕组,所述功率放大器与所述第一绕组的第一端连接,所述第一绕组的第二端连接至接地端或者供电电源端,所述第二绕组的第一端连接至信号传输端,所述第二绕组的第二端连接至接地端;
所述第一绕组包括并联连接的至少两个初级线圈,所述第二绕组包括串联连接的至少两个次级线圈;
所述第一绕组与所述第二绕组被配置为包括相对分离设置的至少两个耦合线圈,每一所述耦合线圈包括相耦合的至少一个所述初级线圈和至少一个所述次级线圈。
在一实施例中,所述功率放大器的输出端与每一所述耦合线圈中的每一初级线圈的第一端连接,每一所述耦合线圈中的每一初级线圈的第二端连接至接地端,所述功率放大器的输出端与每一所述耦合线圈中的每一初级线圈的第一端临近设置。
在一实施例中,每一所述耦合线圈中的每一初级线圈的第一端与所述功率放大器的输出端之间的走线长度大致相等。
在一实施例中,所述第一绕组与所述第二绕组被配置为包括相对分离设置的第一耦合线圈和第二耦合线圈;以所述功率放大器的输出端所在的虚拟直线为分界线,所述第一耦合线圈和所述第二耦合线圈分别设置在所述分界线的两侧。
在一实施例中,所述第一绕组与所述第二绕组被配置为包括相对分离设置的多个耦合线圈,以所述功率放大器的输出端所在的虚拟直线为分界线,所述多个耦合线圈呈排列形式设置在所述分界线的一侧。
在一实施例中,至少两个所述耦合线圈中的初级线圈和次级线圈均位于同一金属层,每一所述耦合线圈中的初级线圈与对应耦合的次级线圈同层侧边耦合。
在一实施例中,每一所述耦合线圈中的初级线圈均设置在第一金属层,每一所述耦合线圈中的次级线圈均设置在第二金属层,每一所述耦合线圈中的初级线圈与对应耦合的次级线圈电磁耦合。
在一实施例中,所述第一绕组与所述第二绕组被配置为包括相对分离且临近设置的第一耦合线圈和第二耦合线圈;
所述第一耦合线圈中的次级线圈与所述第二耦合线圈的初级线圈耦合;或者,所述第二耦合线圈中的次级线圈与所述第一耦合线圈的初级线圈耦合。
在一实施例中,所述第一耦合线圈中的次级线圈包括第一次级线圈段,所述第一次级线圈段位于所述第一耦合线圈中的初级线圈和所述第二耦合线圈中的初级线圈之间,所述第一次级线圈段分别与所述第一耦合线圈中的初级线圈和所述第二耦合线圈中的初级线圈耦合;或者
所述第二耦合线圈中的次级线圈包括第二次级线圈段,所述第二次级线圈段位于所述第一耦合线圈中的初级线圈和所述第二耦合线圈中的初级线圈之间,所述第二次级线圈段分别与所述第一耦合线圈中的初级线圈和所述第二耦合线圈中的初级线圈耦合。
在一实施例中,所述第一绕组包括并联连接的第一初级线圈和第二初级线圈,所述第二绕组包括串联连接的第一次级线圈和第二次级线圈;
所述第一绕组与所述第二绕组被配置为包括相对分离且临近设置的第一耦合线圈和第二耦合线圈;
所述第一耦合线圈包括相耦合的所述第一初级线圈与所述第一次级线圈,所述第二耦合线圈包括相耦合的所述第二初级线圈与所述第二次级线圈。
在一实施例中,所述第一初级线圈的第一端作为所述第一绕组的第一端,所述第一初级线圈的第二端与接地端连接;所述第二初级线圈的第一端与所述第一初级线圈的第一端连接,所述第二初级线圈的第二端与接地端连接;
所述第一次级线圈的第一端作为所述第二绕组的第一端,所述第一次级线圈的第二端与所述第二次级线圈的第一端连接,所述第二次级线圈的第二端与接地端连接;
所述第一初级线圈的第一端与所述第一次级线圈的第一端为同名端,所述第二初级线圈的第一端与所述第二次级线圈的第一端为同名端。
在一实施例中,所述第一次级线圈包括第一子次级线圈和第二子次级线圈,所述第一初级线圈位于所述第一子次级线圈和第二子次级线圈之间,所述第一子次级线圈和第二子次级线圈均与所述第一初级线圈相耦合;
所述第二次级线圈包括第三子次级线圈和第四子次级线圈,所述第二初级线圈位于所述第三子次级线圈和第四子次级线圈之间,所述第三子次级线圈和第四子次级线圈均与所述第二初级线圈相耦合;
所述第一子次级线圈的第一端连接至信号传输端,所述第一子次级线圈的第二端与所述第三子次级线圈的第一端连接,所述第三子次级线圈的第二端与所述第二子次级线圈的第一端连接,所述第二子次级线圈的第二端与所述第四子次级线圈的第一端连接,所述第四子次级线圈的第二端连接至接地端。
在一实施例中,所述第一初级线圈包括第一子初级线圈和第二子初级线圈,所述第一次级线圈位于所述第一子初级线圈和第二子初级线圈之间,所述第一子初级线圈和第二子初级线圈均与所述第一次级线圈相耦合;
所述第二初级线圈包括第三子初级线圈和第四子初级线圈,所述第二次级线圈位于所述第三子初级线圈和第四子初级线圈之间,所述第三子初级线圈和第四子初级线圈均与所述第二次级线圈相耦合;
所述第一子初级线圈、所述第二子初级线圈、所述第三子初级线圈、所述第四子初级线圈的第一端均与所述第一绕组的第一端连接,所述第一子初级线圈、所述第二子初级线圈、所述第三子初级线圈、所述第四子初级线圈的第二端连接至接地端。
在一实施例中,所述第一绕组与所述第二绕组的匝数比范围为0.5:1至2:1。
在一实施例中,所述变压器的工作频段为500MHz至6000MHz。
在一实施例中,所述射频前端模组还包括基板,所述变压器和所述功率放大器设置于所述基板。
在一实施例中,所述功率放大器集成于功率放大芯片;所述射频前端模组还包括基板,所述变压器和所述功率放大芯片设置于所述基板。
本申请实施例提供的射频前端模组包括变压器和功率放大器,该变压器包括相对分离设置的至少两个耦合线圈,每一耦合线圈包括相耦合的至少一个初级线圈和至少一个次级线圈,使得电磁场分布更均匀对称,能在更宽的频段内能保持耦合系数的平坦,从而具备更好的宽带特性,因此能够保证射频前端模组的工作性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,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他的附图。
图1为本申请实施例提供的射频前端模组的一实施方式的电路示意图;
图2为本申请实施例提供的射频前端模组的一实施方式的版图示意图;
图3为本申请实施例提供的射频前端模组的另一实施方式的版图示意图;
图4为本申请实施例提供的射频前端模组的另一实施方式的版图示意图;
图5为本申请实施例提供的射频前端模组的另一实施方式的版图示意图;
图6为本申请实施例提供的射频前端模组的另一实施方式的版图示意图;
图7为本申请实施例提供的射频前端模组的另一实施方式的版图示意图;
图8为本申请实施例提供的射频前端模组的另一实施方式的电路示意图;
图9为本申请实施例提供的射频前端模组的另一实施方式的版图示意图;
图10为本申请实施例提供的射频前端模组的又一实施方式的版图示意图;
图11为本申请实施例提供的射频前端模组的又一实施方式的电路示意图;
图12为本申请实施例提供的射频前端模组的又一实施方式的版图示意图;
图13为本申请实施例提供的射频前端模组的又一实施方式的版图示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述;显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本实施例提供了一种射频前端模组,射频前端模组是一种将射频开关、低噪声放大器、滤波器、双工器、功率放大器、变压器等两种或者两种以上的分立器件集成为一个独立模组的元件,从而提高射频前端模组的集成度和硬件性能,并使其体积小型化。具体地,射频前端模组可以应用于智能手机、平板电脑、智能手表等4G、5G通信设备。
下面结合附图,对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是本申请实施方式提供的射频前端模组的一实施方式的电路示意图。图2是本申请实施方式提供的射频前端模组的一实施方式的版图示意图。
如图1和图2所示,射频前端模组包括变压器100和功率放大器200。变压器100包括相互耦合的第一绕组110和第二绕组120,功率放大器200与第一绕组110的第一端连接,第一绕组110的第二端连接至接地端或者供电电源端,第二绕组120的第一端连接至信号传输端,第二绕组120的第二端连接至接地端。
在至少一个实施例中,当功率放大器200和第一绕组110之间的连接路径上没有串联电容的情况下,可以将第一绕组110的第二端连接至供电电源端,供电电源端输出供电电压给所述功率放大器200供电,以保证所述功率放大器200的正常工作。
在至少一个实施例中,当功率放大器200和所述第一绕组110之间的连接路径上串联有电容的情况下,可以将第一绕组110的第二端连接至接地端,此时,供电电源端需通过馈电电感连接至功率放大器200的输出端,以输出供电电压给所述功率放大器200供电,以保证所述功率放大器200的正常工作。
其中,第一绕组110包括并联连接的至少两个初级线圈,至少两个初级线圈如初级线圈111至初级线圈112。第二绕组120包括串联连接的至少两个次级线圈,至少两个次级线圈如次级线圈121至次级线圈122。图2所示的变压器100中,以第一绕组110包括两个并联连接的初级线圈以及第二绕组120包括两个串联连接的次级线圈为例进行说明,但第一绕组110不限于只括两个并联连接的初级线圈,还可以包括三个、四个等多个并联连接的初级线圈,第二绕组120也不限于只括两个串联连接的次级线圈,还可以包括三个、四个等多个串联连接的次级线圈。
需要说明的是,功率放大器200可用于对射频信号进行放大处理,变压器100可用于实现平衡(差分)信号与不平衡(单端)信号之间的转换,从而实现电压、电流和阻抗变换。通过设置相互耦合的第一绕组110和第二绕组120,且并联连接的初级线圈以及串联连接的次级线圈均为至少两个,在设置相同线圈匝数比的情况下能够提高变压器100的阻抗转换比,从而提高变压器100的适用性。
如图1和图2所示,第一绕组110与第二绕组120被配置为包括相对分离设置的至少两个耦合线圈,至少两个耦合线圈如耦合线圈101至耦合线圈102。其中,每一耦合线圈包括相耦合的至少一个初级线圈和至少一个次级线圈。如图2所示,耦合线圈101包括相耦合的初级线圈111和次级线圈121,耦合线圈102包括相耦合的初级线圈112和次级线圈122。
在本实施例中,每个初级线圈和次级线圈的长度、实际缠绕的线圈大小和形状可以相同或者不同,本实施例中对每个初级线圈和次级线圈的长度、实际缠绕的线圈大小和形状不做限定。可以理解地,由于本申请实施例中对于设置在不同金属层中的划分为不同线圈,对于同一金属层的不同区域的划分为不同线圈,且对于设置在同一区域的不同层级的也划分为不同线圈。因此,本实施例中的一个线圈可以为缠绕形成一圈的线圈,还可以为缠绕形成半圈、三分之一圈或者三分之二圈等任意长度和形状的线圈。需要说明的是,本实施例中的一圈并非为形成闭环的一圈,即缠绕形成一圈的两个端之间并不连接。例如,第二绕组120包括串联连接的至少两个次级线圈,缠绕形成一圈的线圈划分为一个次级线圈,若所述第二绕组120的两端在缠绕过程中形成非一圈(例如:缠绕形成半圈、三分之一圈或者三分之二圈等任意长度和形状的线圈)也算是一个线圈,只要是设置在不同金属层、或者设置在同一金属层的不同区域、或者是设置同一区域的不同层级均划分为不同线圈。
需要说明的是,每一耦合线圈中的初级线圈和次级线圈的数量可以相同或不相同,且每一耦合线圈中的初级线圈和次级线圈的匝数可以根据实际需求设置。每一耦合线圈可以视为一个独立的耦合中心区域,通过设置至少两个独立的耦合中心区域,电磁场分布能够更均匀对称,变压器的耦合系数在更宽的频段内能保持平坦。
也就是说,本申请实施例提供的射频前端模组中,变压器包括相对分离设置的至少两个耦合线圈,每一耦合线圈包括相耦合的至少一个初级线圈和至少一个次级线圈,使得变压器的电磁场分布更均匀对称,能在更宽的频段内能保持耦合系数的平坦,从而具备更好的宽带特性;因此能够保证射频前端模组的工作性能。
同时,相比于当前的采用单耦合中心区域的变压器,其电磁场分布容易出现不平衡,因此宽带特性和使用范围不如本申请实施例中的变压器。因此,本申请实施例提供的射频前端模组的宽带特性更好,且应用范围更广。
在一实施例中,变压器100的工作频段可以为500MHz至6000MHz。其中,变压器100的工作频段越高,所绕设形成的耦合线圈的半径/面积越小。变压器100的工作频段越低,所绕设形成的耦合线圈的半径/面积越大。也就是说,该变压器100可以在500MHz至6000MHz的较宽频段内工作,极大的提高了变压器100的应用范围。
可选的,变压器100的工作频段可以为1000M~3000MHz,使得绕设形成的耦合线圈的面积较为适宜,且变压器100在该工作频段内耦合系数的变化较小,从而保证变压器工作的稳定性,从而保证射频前端模组的工作性能。
在一实施例中,第一绕组110与第二绕组120的匝数比范围可以为0.5:1至2:1。需要说明的是,第一绕组110与第二绕组120的匝数比可以表示变压器初级线圈的总匝数与次级线圈的总匝数之间的比例关系。低电压侧具有较少的线圈匝数,高电压侧具有较多的线圈匝数。根据实际的阻抗匹配需求,该第一绕组110与第二绕组120的匝数比可以在该匝数比范围内选取,从而保证变压器100的工作可靠性。
在一实施例中,功率放大器的输出端与每一耦合线圈中的每一初级线圈的第一端连接,每一耦合线圈中的每一初级线圈的第二端连接至接地端,功率放大器的输出端与每一耦合线圈中的每一初级线圈的第一端临近设置。
需要说明的是,通过将功率放大器的输出端与每一耦合线圈中的每一初级线圈的第一端临近设置,能够减少每一耦合线圈中的每一初级线圈的第一端与该功率放大器的输出端之间的走线长度,从而确保射频信号的可靠传输,并提升射频前端模组的结构紧凑性,从而预留更多器件布置空间。
示例性的,如图2所示,功率放大器200的输出端与耦合线圈101中的初级线圈111的第一端连接,功率放大器200的输出端还与耦合线圈102中的初级线圈112的第一端连接。耦合线圈101中的初级线圈111的第二端连接至接地端,且耦合线圈102中的初级线圈112的第二端连接至接地端。功率放大器的输出端与初级线圈111、初级线圈112的第一端临近设置。
在一实施例中,每一耦合线圈中的每一初级线圈的第一端与功率放大器的输出端之间的走线长度大致相等。其中,走线长度大致相等可以理解为走线长度之差处于误差允许范围内,该误差允许范围可以通过实验数据确定。
需要说明的是,设置每一耦合线圈中的每一初级线圈的第一端与功率放大器的输出端之间的走线长度大致相等,从而可提高变压器的平衡性,进而提高射频前端模组的功率合成效率。
示例性的,如图2所示,耦合线圈101中的初级线圈111的第一端与功率放大器的输出端之间的走线长度为第一走线长度,耦合线圈102中的初级线圈112的第一端与功率放大器的输出端之间的走线长度为第二走线长度,该第一走线长度与第二走线长度的误差允许范围为[0μm,50μm]。因此,该第一走线长度与第二走线长度之差需要小于或等于50μm。
在一实施例中,至少两个耦合线圈中的初级线圈和次级线圈均位于同一金属层,每一耦合线圈中的初级线圈与对应耦合的次级线圈同层侧边耦合。
需要说明的是,该金属层可以是基板上的金属层,也可以是芯片上的金属层。每一耦合线圈中的初级线圈与对应耦合的次级线圈在同一金属层中缠绕设置,每一耦合线圈中的初级线圈的第一端与功率放大器的输出端之间可以通过跳线连接。
在一实施例中,每一耦合线圈中的初级线圈均设置在第一金属层,每一耦合线圈中的次级线圈均设置在第二金属层,每一耦合线圈中的初级线圈与对应耦合的次级线圈电磁耦合。其中,该第一金属层金和第二金属层可以是相邻的两个金属层。
需要说明的是,每一耦合线圈中的初级线圈在垂直方向上的投影部分与对应耦合的次级线圈在垂直方向上的投影部分至少部分重叠,以实现初级线圈与对应耦合的次级线圈之间的上下耦合。本申请实施例对第一金属层中的初级线圈以及第二金属层中的初级线圈的具体布线方式、连接方式和位置不做具体限制。
可以理解的是,无论耦合线圈中的初级线圈和次级线圈如何设置于金属层,每一耦合线圈中的初级线圈的走线长度可以相同也可以不相同,每一耦合线圈中的次级线圈的走线长度可以相同也可以不相同。可选的,每一耦合线圈中的初级线圈的走线长度相同,每一耦合线圈中的次级线圈的走线长度相同,以提高变压器的耦合度。
在一实施例中,第一绕组与第二绕组被配置为包括相对分离设置的第一耦合线圈和第二耦合线圈。以功率放大器的输出端所在的虚拟直线为分界线,第一耦合线圈和第二耦合线圈分别设置在分界线的两侧。
需要说明的是,虚拟直线的延伸方向可以由技术人员灵活设置,例如可以是X轴方向、Y轴方向等。第一耦合线圈、第二耦合线圈与分界线之间的距离可以相等或不相等。通过设置功率放大器的输出端所在的虚拟直线为分界线,并将第一耦合线圈和第二耦合线圈分别设置在分界线的两侧,从而确保第一耦合线圈和第二耦合线圈的电磁场分布更均匀对称,能在更宽的频段内能保持耦合系数的平坦。
示例性的,如图3所示,第一绕组与第二绕组被配置为包括相对分离设置的第一耦合线圈101和第二耦合线圈102。生成功率放大器200的输出端A所在的虚拟直线L,该虚拟直线L例如是以输出端A为起点并沿X轴方向延伸而生成的。以虚拟直线L作为分界线,第一耦合线圈101和第二耦合线圈102可以分别设置在该分界线的两侧,该第一耦合线圈101和第二耦合线圈102构成日字形的排列方式。
示例性的,如图3所示,以功率放大器200的输出端A所在的虚拟直线L为分界线,将第一耦合线圈101和第二耦合线圈102分别设置在该分界线的两侧,且第一耦合线圈101和第二耦合线圈102可以与功率放大器200的输出端A临近设置,从而减少第一耦合线圈101和第二耦合线圈102中的每一初级线圈的第一端与该功率放大器200的输出端A之间的走线长度,从而确保射频信号的可靠传输,并节省射频前端模组的布置空间。
在一实施例中,第一绕组与第二绕组被配置为包括相对分离设置的第一耦合线圈、第二耦合线圈和第三耦合线圈;以功率放大器的输出端所在的虚拟直线为第一分界线,第一耦合线圈和第二耦合线圈分别设置在第一分界线的两侧;以第一耦合线圈和第二耦合线圈的中点连线为第二分界线,第三耦合线圈设置在第二分界线的一侧。
需要说明的是,虚拟直线的延伸方向可以是功率放大器的输出端的X轴方向、Y轴方向等。第一耦合线圈和第二耦合线圈的中点连线可以与该虚拟直线相垂直或者不垂直。第一耦合线圈、第二耦合线圈和第三耦合线圈之间的距离可以相等或不相等。
通过设置功率放大器的输出端所在的虚拟直线为第一分界线,并将第一耦合线圈和第二耦合线圈分别设置在第一分界线的两侧,再将第一耦合线圈和第二耦合线圈的中点连线为第二分界线,第三耦合线圈可以设置在第二分界线的一侧,从而使得第一耦合线圈、第二耦合线圈和第三耦合线圈构成三角形或品字形的排列方式,确保第一耦合线圈、第二耦合线圈和第三耦合线圈共同生成的电磁场分布更均匀对称,能在更宽的频段内能保持耦合系数的平坦。
示例性的,如图4所示,第一绕组与第二绕组被配置为包括相对分离设置的第一耦合线圈101、第二耦合线圈102和第三耦合线圈103,功率放大器20的输出端A分别与第一耦合线圈101中的初级线圈的第一端A1、第二耦合线圈102中的初级线圈的第一端A2和第三耦合线圈103中的初级线圈的第一端A3连接,第二耦合线圈102中的次级线圈的第二端B1和第三耦合线圈103中的次级线圈的第一端B2连接,其中各端口间的连接方式可以是跳线连接也可以是隔层走线连接。生成功率放大器20的输出端A所在的虚拟直线L1,该虚拟直线L例如是以输出端A为起点并沿X轴方向延伸而生成的。以虚拟直线L1作为第一分界线,第一耦合线圈101和第二耦合线圈102可以分别设置在该第一分界线的两侧。以第一耦合线圈和第二耦合线圈的中点连线L2作为第二分界线,第三耦合线圈103设置在第二分界线的一侧,该第二分界线的一侧可以为临近功率放大器的输出端A的一侧,该第一耦合线圈101、第二耦合线圈102和第三耦合线圈103构成品字形的排列方式。
示例性的,如图4所示,第一耦合线圈101、第二耦合线圈102和第三耦合线圈103中的初级线圈的第一端A1、A2、A3可以与功率放大器的输出端A临近设置,从而减少第一耦合线圈101、第二耦合线圈102和第三耦合线圈103中的每一初级线圈的第一端A1、A2、A3与该功率放大器的输出端A之间的走线长度,从而确保射频信号的可靠传输,并节省射频前端模组的布置空间。
在一实施例中,第一绕组与第二绕组被配置为包括相对分离设置的第一耦合线圈、第二耦合线圈、第三耦合线圈和第四耦合线圈。以功率放大器的输出端所在的虚拟直线为第一分界线,以虚拟直线的垂直线为第二分界线,第一分界线与第二分界线构成四个区间。第一耦合线圈、第二耦合线圈、第三耦合线圈和第四耦合线圈分别设置在四个区间。
需要说明的是,虚拟直线的延伸方向可以是X轴方向、Y轴方向等。将第一耦合线圈、第二耦合线圈、第三耦合线圈和第四耦合线圈分别设置在第一分界线与第二分界线构成的四个区间,四个区间内的耦合线圈之间的距离可以相等或不相等。通过将第一耦合线圈、第二耦合线圈、第三耦合线圈和第四耦合线圈分别设置在第一分界线与第二分界线构成的四个区间内,从而确保第一耦合线圈和第二耦合线圈的电磁场分布更均匀对称,能在更宽的频段内能保持耦合系数的平坦。
示例性的,如图5所示,第一绕组与第二绕组被配置为包括相对分离设置的第一耦合线圈101、第二耦合线圈102、第三耦合线圈103和第四耦合线圈104,功率放大器20的输出端A分别与第一耦合线圈101中的初级线圈的第一端A1、第二耦合线圈102中的初级线圈的第一端A2、第三耦合线圈103中的初级线圈的第一端A3以及第四耦合线圈104中的初级线圈的第一端A4连接。第二耦合线圈102中的次级线圈的第二端B1和第三耦合线圈103中的次级线圈的第一端B2连接,其中各端口间的连接方式可以是跳线连接也可以是隔层走线连接。生成功率放大器200的输出端A所在的虚拟直线L1,该虚拟直线L1例如是以输出端A为起点并沿X轴正负方向延伸而生成的。以虚拟直线L1作为第一分界线,以虚拟直线的垂直线L2为第二分界线,该第一分界线与第二分界线构成四个区间。第一耦合线圈101、第二耦合线圈102、第三耦合线圈103和第四耦合线圈104可以分别设置在该四个区间,且四个区间内的耦合线圈之间的距离大致相等,从而构成田字形的排列方式。
示例性的,如图5所示,第一耦合线圈101、第二耦合线圈102、第三耦合线圈103和第四耦合线圈104中的初级线圈的第一端A1、A2、A3、A4可以与功率放大器的输出端A临近设置,如将第一耦合线圈101、第二耦合线圈102、第三耦合线圈103和第四耦合线圈104分别设置在功率放大器的输出端A为中心的周边区域,从而减少每一耦合线圈中的初级线圈的第一端与该功率放大器200的输出端A之间的走线长度,从而确保射频信号的可靠传输,并节省射频前端模组的布置空间。
在一实施例中,第一绕组与第二绕组被配置为包括相对分离设置的多个耦合线圈,以功率放大器的输出端所在的虚拟直线为分界线,多个耦合线圈呈排列形式设置在分界线的一侧。
需要说明的是,在第一绕组与第二绕组被配置为多个耦合线圈时,可以将该多个耦合线圈呈排列形式设置在功率放大器的输出端的一侧。该排列形式可以是至少一列,在多个耦合线圈排成一列时呈一字形的排列方式,在多个耦合线圈排成二列时呈二字形的排列方式,依此类推。多个耦合线圈呈排列形式时,各耦合线圈之间的距离可以相等或不相等。
通过设置功率放大器的输出端所在的虚拟直线为分界线,并将多个耦合线圈呈排列形式设置在分界线的一侧,从而确保多个耦合线圈的电磁场分布更均匀对称,能在更宽的频段内能保持耦合系数的平坦。
示例性的,如图6所示,第一绕组与第二绕组被配置为包括相对分离设置的多个耦合线圈105,两个耦合线圈105中的次级线圈的端口B1与端口B2连接。生成功率放大器200的输出端A所在的虚拟直线L,该虚拟直线L例如是以输出端A为起点并沿Y轴正方向和Y轴负方向延伸而生成的。以虚拟直线L作为分界线,多个耦合线圈105可以设置在该分界线的第一侧,该第一侧不包括功率放大器,且多个耦合线圈105构成一字形的排列方式。
可以理解的是,上述实施例仅是对第一绕组与第二绕组被配置为不同数量的耦合线圈的具体示例,不构成对本申请实施例的具体限定。实际应用中,可以根据上述实施例和具体情况,对功率放大器的输出端与不同数量的耦合线圈之间的布局进行设置。
在一实施例中,第一绕组与第二绕组被配置为包括相对分离且临近设置的第一耦合线圈和第二耦合线圈。第一耦合线圈中的次级线圈与第二耦合线圈的初级线圈耦合。或者,第二耦合线圈中的次级线圈与第一耦合线圈的初级线圈耦合。
需要说明的是,在相对分离的第一耦合线圈和第二耦合线圈临近设置时,第一耦合线圈和第二耦合线圈中的不同线圈也会相互耦合。通过将相对分离的第一耦合线圈和第二耦合线圈临近设置,从而提升变压器的结构紧凑性,并确保第一耦合线圈和第二耦合线圈的电磁场分布更均匀对称,能在更宽的频段内能保持耦合系数的平坦。
示例性的,如图7所示,第一耦合线圈101中的次级线圈121与第二耦合线圈102的初级线圈112耦合,或者第二耦合线圈102中的次级线圈122与第一耦合线圈101的初级线圈111耦合。
在一些实施例中,第一耦合线圈中的次级线圈包括第一次级线圈段,第一次级线圈段位于第一耦合线圈中的初级线圈和第二耦合线圈中的初级线圈之间,第一次级线圈段分别与第一耦合线圈中的初级线圈和第二耦合线圈中的初级线圈耦合。
示例性的,如图7所示,第一耦合线圈101中的次级线圈121包括第一次级线圈段L21,第一次级线圈段L21位于第一耦合线圈101中的初级线圈111和第二耦合线圈102中的初级线圈112之间,第一次级线圈段L11分别与第一耦合线圈101中的初级线圈111和第二耦合线圈102中的初级线圈112耦合。
在一些实施例中,第二耦合线圈中的次级线圈包括第二次级线圈段,第二次级线圈段位于第一耦合线圈中的初级线圈和第二耦合线圈中的初级线圈之间,第二次级线圈段分别与第一耦合线圈中的初级线圈和第二耦合线圈中的初级线圈耦合。
示例性的,如图7所示,第二耦合线圈102中的次级线圈122包括第二次级线圈段L22,第二次级线圈段L22位于第一耦合线圈101中的初级线圈111和第二耦合线圈102中的初级线圈112之间,第二次级线圈段L22分别与第一耦合线圈101中的初级线圈111和第二耦合线圈102中的初级线圈112耦合。
在一实施例中,如图7和图8所示,第一绕组110包括并联连接的第一初级线圈111和第二初级线圈112,第二绕组120包括串联连接的第一次级线圈121和第二次级线圈122。第一绕组110与第二绕组120被配置为包括相对分离且临近设置的第一耦合线圈101和第二耦合线圈102。第一耦合线圈101包括相耦合的第一初级线圈111与第一次级线圈121,第二耦合线圈102包括相耦合的第二初级线圈112与第二次级线圈122。
如图7和图8所示,第一初级线圈111的第一端作为第一绕组110的第一端,第一初级线圈111的第二端与接地端连接;第二初级线圈112的第一端与第一初级线圈111的第一端连接,第二初级线圈112的第二端与接地端连接。第一次级线圈121的第一端作为第二绕组120的第一端,第一次级线圈121的第二端与第二次级线圈122的第一端连接,第二次级线圈122的第二端与接地端连接。第一初级线圈111的第一端与第一次级线圈121的第一端为同名端,第二初级线圈112的第一端与第二次级线圈122的第一端为同名端。
需要说明的是,在变压器100中,可以设置第一初级线圈111的第一端与第一次级线圈121的第一端为同名端,第二初级线圈112的第一端与第二次级线圈122的第一端为同名端,从而维持第一初级线圈111与第一次级线圈121之间的电压和相位关系,并维持第二初级线圈112与第二次级线圈122之间的电压和相位关系,可以防止误接、接反、漏接等错误操作,使得射频输入信号与射频输出信号之间的相互对应更加明确。
在一实施例中,如图9所示,第一次级线圈121包括第一子次级线圈1211和第二子次级线圈1212,第一初级线圈111位于第一子次级线圈1211和第二子次级线圈1212之间,第一子次级线圈1211和第二子次级线圈1212均与第一初级线圈111相耦合。第二次级线圈122包括第三子次级线圈1221和第四子次级线圈1222,第二初级线圈112位于第三子次级线圈1221和第四子次级线圈1222之间,第三子次级线圈1221和第四子次级线圈1222均与第二初级线圈112相耦合。第一子次级线圈1211的第一端连接至信号传输端,第一子次级线圈1211的第二端与第三子次级线圈1221的第一端连接,第三子次级线圈1221的第二端与第二子次级线圈1212的第一端连接,第二子次级线圈1212的第二端与第四子次级线圈1222的第一端连接,第四子次级线圈1222的第二端连接至接地端。
需要说明的是,通过将上述第一次级线圈121设置为第一子次级线圈1211和第二子次级线圈1212,并将上述第二次级线圈122设置为第三子次级线圈1221和第四子次级线圈1222,能够增加电流流过第一耦合线圈101和第二耦合线圈102的总有效截面,以提高了变压器的电流传输能力和品质因数,进而减小了该变压器的总损耗,达到改善变压器整体性能的目的。
在一实施例中,如图10和图11所示,第一初级线圈111包括第一子初级线圈1111和第二子初级线圈1112,第一次级线圈121位于第一子初级线圈1111和第二子初级线圈1112之间,第一子初级线圈1111和第二子初级线圈1112均与第一次级线圈121相耦合。第二初级线圈112包括第三子初级线圈1121和第四子初级线圈1122,第二次级线圈122位于第三子初级线圈1121和第四子初级线圈1122之间,第三子初级线圈1121和第四子初级线圈1122均与第二次级线圈122相耦合。第一子初级线圈1111、第二子初级线圈1112、第三子初级线圈1121、第四子初级线圈1122的第一端均与第一绕组的第一端连接,第一子初级线圈1111、第二子初级线圈1112、第三子初级线圈1121、第四子初级线圈1122连接至接地端。
需要说明的是,通过将并联的第一子初级线圈1111和第二子初级线圈1112设置为第一初级线圈111,并将并联的第三子初级线圈1121和第四子初级线圈1122设置为第二初级线圈112,能够保证第一耦合线圈101和第二耦合线圈102的电流传输能力,从而提高变压器的品质因数。
在一实施例中,第一初级线圈包括第一子初级线圈和第二子初级线圈,第二初级线圈包括第三子初级线圈和第四子初级线圈。第一子初级线圈的第一端与第一绕组的第一端连接,第一子初级线圈的第二端与第二子初级线圈的第一端连接,第二子初级线圈的第二端连接至接地端;第三子初级线圈的第一端与第一子初级线圈的第一端连接,第三子初级线圈的第二端与第四子初级线圈的第一端连接,第四子初级线圈的第二端连接至接地端。
需要说明的是,第一次级线圈位于第一子初级线圈和第二子初级线圈之间,第一子初级线圈和第二子初级线圈均与第一次级线圈相耦合。第二次级线圈位于第三子初级线圈和第四子初级线圈之间,第三子初级线圈和第四子初级线圈均与第二次级线圈相耦合,从而能够提高变压器的电流传输能力和品质因数,进而减小了该变压器的总损耗,达到改善变压器整体性能的目的。
图12是本申请实施方式提供的射频前端模组的一版图示意图。如图12所示,射频前端模组包括变压器100和功率放大器200。射频前端模组还包括基板,变压器和功率放大器设置于基板。
图13是本申请实施方式提供的射频前端模组的另一版图示意图。如图13所示,射频前端模组包括变压器100和功率放大器200。其中,功率放大器200集成于功率放大芯片210;射频前端模组还包括基板300,变压器100和功率放大芯片210设置于基板300。
需要说明的是,在射频前端模组的版图设计中,可以结合实际情况对基板300上的变压器100和功率放大器200的连接器件进行选择,本申请实施例对此不做具体限定。
本领域技术人员可以理解,本申请方案提供的相关示意图不构成对本申请方案所应用于其上的射频前端模组的限定,具体的射频前端模组可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接。可以是机械连接,也可以是电连接。可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开,上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本申请技术方案的精神和范围。
Claims (17)
1.一种射频前端模组,其特征在于,包括变压器和功率放大器,所述变压器包括相互耦合的第一绕组和第二绕组,所述功率放大器与所述第一绕组的第一端连接,所述第一绕组的第二端连接至接地端或者供电电源端,所述第二绕组的第一端连接至信号传输端,所述第二绕组的第二端连接至接地端;
所述第一绕组包括并联连接的至少两个初级线圈,所述第二绕组包括串联连接的至少两个次级线圈;
所述第一绕组与所述第二绕组被配置为包括相对分离设置的至少两个耦合线圈,每一所述耦合线圈包括相耦合的至少一个所述初级线圈和至少一个所述次级线圈。
2.根据权利要求1所述的射频前端模组,其特征在于,所述功率放大器的输出端与每一所述耦合线圈中的每一初级线圈的第一端连接,每一所述耦合线圈中的每一初级线圈的第二端连接至接地端,所述功率放大器的输出端与每一所述耦合线圈中的每一初级线圈的第一端临近设置。
3.根据权利要求1所述的射频前端模组,其特征在于,每一所述耦合线圈中的每一初级线圈的第一端与所述功率放大器的输出端之间的走线长度大致相等。
4.根据权利要求1所述的射频前端模组,其特征在于,所述第一绕组与所述第二绕组被配置为包括相对分离设置的第一耦合线圈和第二耦合线圈;以所述功率放大器的输出端所在的虚拟直线为分界线,所述第一耦合线圈和所述第二耦合线圈分别设置在所述分界线的两侧。
5.根据权利要求1所述的射频前端模组,其特征在于,所述第一绕组与所述第二绕组被配置为包括相对分离设置的多个耦合线圈,以所述功率放大器的输出端所在的虚拟直线为分界线,所述多个耦合线圈呈排列形式设置在所述分界线的一侧。
6.根据权利要求1所述的射频前端模组,其特征在于,至少两个所述耦合线圈中的初级线圈和次级线圈均位于同一金属层,每一所述耦合线圈中的初级线圈与对应耦合的次级线圈同层侧边耦合。
7.根据权利要求1所述的射频前端模组,其特征在于,每一所述耦合线圈中的初级线圈均设置在第一金属层,每一所述耦合线圈中的次级线圈均设置在第二金属层,每一所述耦合线圈中的初级线圈与对应耦合的次级线圈电磁耦合。
8.根据权利要求1所述的射频前端模组,其特征在于,所述第一绕组与所述第二绕组被配置为包括相对分离且临近设置的第一耦合线圈和第二耦合线圈;
所述第一耦合线圈中的次级线圈与所述第二耦合线圈的初级线圈耦合;或者,所述第二耦合线圈中的次级线圈与所述第一耦合线圈的初级线圈耦合。
9.根据权利要求8所述的射频前端模组,其特征在于,所述第一耦合线圈中的次级线圈包括第一次级线圈段,所述第一次级线圈段位于所述第一耦合线圈中的初级线圈和所述第二耦合线圈中的初级线圈之间,所述第一次级线圈段分别与所述第一耦合线圈中的初级线圈和所述第二耦合线圈中的初级线圈耦合;或者
所述第二耦合线圈中的次级线圈包括第二次级线圈段,所述第二次级线圈段位于所述第一耦合线圈中的初级线圈和所述第二耦合线圈中的初级线圈之间,所述第二次级线圈段分别与所述第一耦合线圈中的初级线圈和所述第二耦合线圈中的初级线圈耦合。
10.根据权利要求1所述的射频前端模组,其特征在于,所述第一绕组包括并联连接的第一初级线圈和第二初级线圈,所述第二绕组包括串联连接的第一次级线圈和第二次级线圈;
所述第一绕组与所述第二绕组被配置为包括相对分离且临近设置的第一耦合线圈和第二耦合线圈;
所述第一耦合线圈包括相耦合的所述第一初级线圈与所述第一次级线圈,所述第二耦合线圈包括相耦合的所述第二初级线圈与所述第二次级线圈。
11.根据权利要求10所述的射频前端模组,其特征在于,所述第一初级线圈的第一端作为所述第一绕组的第一端,所述第一初级线圈的第二端与接地端连接;所述第二初级线圈的第一端与所述第一初级线圈的第一端连接,所述第二初级线圈的第二端与接地端连接;
所述第一次级线圈的第一端作为所述第二绕组的第一端,所述第一次级线圈的第二端与所述第二次级线圈的第一端连接,所述第二次级线圈的第二端与接地端连接;
所述第一初级线圈的第一端与所述第一次级线圈的第一端为同名端,所述第二初级线圈的第一端与所述第二次级线圈的第一端为同名端。
12.根据权利要求10所述的射频前端模组,其特征在于,所述第一次级线圈包括第一子次级线圈和第二子次级线圈,所述第一初级线圈位于所述第一子次级线圈和第二子次级线圈之间,所述第一子次级线圈和第二子次级线圈均与所述第一初级线圈相耦合;
所述第二次级线圈包括第三子次级线圈和第四子次级线圈,所述第二初级线圈位于所述第三子次级线圈和第四子次级线圈之间,所述第三子次级线圈和第四子次级线圈均与所述第二初级线圈相耦合;
所述第一子次级线圈的第一端连接至信号传输端,所述第一子次级线圈的第二端与所述第三子次级线圈的第一端连接,所述第三子次级线圈的第二端与所述第二子次级线圈的第一端连接,所述第二子次级线圈的第二端与所述第四子次级线圈的第一端连接,所述第四子次级线圈的第二端连接至接地端。
13.根据权利要求10所述的射频前端模组,其特征在于,所述第一初级线圈包括第一子初级线圈和第二子初级线圈,所述第一次级线圈位于所述第一子初级线圈和第二子初级线圈之间,所述第一子初级线圈和第二子初级线圈均与所述第一次级线圈相耦合;
所述第二初级线圈包括第三子初级线圈和第四子初级线圈,所述第二次级线圈位于所述第三子初级线圈和第四子初级线圈之间,所述第三子初级线圈和第四子初级线圈均与所述第二次级线圈相耦合;
所述第一子初级线圈、所述第二子初级线圈、所述第三子初级线圈、所述第四子初级线圈的第一端均与所述第一绕组的第一端连接,所述第一子初级线圈、所述第二子初级线圈、所述第三子初级线圈、所述第四子初级线圈的第二端连接至接地端。
14.根据权利要求1-13任一项所述的射频前端模组,其特征在于,所述第一绕组与所述第二绕组的匝数比范围为0.5:1至2:1。
15.根据权利要求14所述的射频前端模组,其特征在于,所述变压器的工作频段为500MHz至6000MHz。
16.根据权利要求1-13任一项所述的射频前端模组,其特征在于,所述射频前端模组还包括基板,所述变压器和所述功率放大器设置于所述基板。
17.根据权利要求1-13任一项所述的射频前端模组,其特征在于,所述功率放大器集成于功率放大芯片;所述射频前端模组还包括基板,所述变压器和所述功率放大芯片设置于所述基板。
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