CN118199665A - 收发匹配网络和射频前端电路、芯片 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种收发匹配网络和射频前端电路、芯片，该收发匹配网络包括：依次连接的发射端输出匹配网络、接收端耦合谐振式开关网络和第一传输线；所述发射端输出匹配网络，用于发射端阻抗匹配且在接收模式下提供第一谐振点；所述接收端耦合谐振式开关网络，用于接收端阻抗匹配，切换收发模式；所述第一传输线用于在接收模式下提供第二谐振点。本申请实施例通过去除发射支路的开关有效提升前端发射线性输出功率及效率，同时在接收支路利用耦合谐振式开关结构保证接收具有宽带、低插入损耗特性，综合提升射频前端的射频收发性能。本申请实施例可以广泛应用于无线通信技术领域。

Description

收发匹配网络和射频前端电路、芯片

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种收发匹配网络和射频前端电路、芯片。

背景技术

射频前端(Rad i o Frequency Front-End,RF FE)作为无线通信收发机中的关键器件之一，其性能对整个通信系统的信息传输产生重大影响。相控阵雷达通信系统及时分双工(T ime Di vi s i on Dup l ex，TDD)通信系统中的射频前端通常由功率放大器(Power Amp l i f i er，PA)、低噪声放大器(Low No i se Amp l i f i er，LNA)以及收发开关(Transmit/Rece i ve Switch，TR SW)组成，其中TR SW连接PA、LNA并可以复用一副天线(Antenna，ANT)，可以有效减小系统天线数量。传统射频前端电路架构，通过工作在不同模式下的开关切换信号路径，实现系统收发信号的目的。因此，为保证信号具有较低的泄漏，需要收发开关具有足够的隔离度，降低对前端收发性能的影响。

相关技术中，射频前端架构中对称型开关插入损耗较高，从而导致发射端PA输出功率及效率下降，降低收发机系统能效。集成非对称型开关的射频前端考虑到TDD接收模式下信号功率较小，即便开关发射支路隔离度较低，信号泄漏至PA的功率也不足以损坏有源器件，故而可以通过降低发射支路隔离度换取更高的发射端匹配自由度，降低发射端匹配网络及开关的损耗，以此提升发射端PA输出功率及效率。相关技术中的非对称型的收发开关结构，实现了高质量的射频收发性能。然而非对称型收发开关结构对前端性能的改进依然有限，且在性能折中考虑方面，实现接收开关具有宽带、低插入损耗特性的同时，保证发射支路的带宽及低插入损耗性能颇具难度。因此，相关技术中的开关结构导致发射支路的带宽及低插入损耗性能不佳，影响了射频前端的收发性能。

发明内容

针对传统射频前端面临的收发开关与匹配网络导致的射频性能恶化问题，本申请实施例提出一种高性能的收发匹配网络和射频前端电路、芯片，通过去除发射支路的开关有效提升前端发射线性输出功率及效率，同时在接收支路利用耦合谐振式开关结构保证接收具有宽带、低插入损耗特性，综合提升射频前端的射频收发性能。

为实现上述目的，本申请实施例的一方面提出了一种收发匹配网络，包括：依次连接的发射端输出匹配网络、接收端耦合谐振式开关网络和第一传输线；所述发射端输出匹配网络，用于发射端阻抗匹配且在接收模式下提供第一谐振点；所述接收端耦合谐振式开关网络，用于接收端阻抗匹配，切换收发模式；所述第一传输线用于在接收模式下提供第二谐振点。本申请实施例通过去除发射支路的开关有效提升前端发射线性输出功率及效率，同时在接收支路利用耦合谐振式开关结构保证接收具有宽带、低插入损耗特性，综合提升射频前端的射频收发性能。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，所述接收端耦合谐振式开关网络包括谐振单元和耦合单元；所述谐振单元的数量大于或等于1，所述耦合单元的数量大于或等于2。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，所述接收端耦合谐振式开关网络包括第一谐振单元、第二谐振单元、第一耦合单元、第二耦合单元和第三耦合单元；

所述第一耦合单元的一端连接所述低噪声放大器，所述第一耦合单元的另一端通过所述第一谐振单元连接所述第二耦合单元的一端，所述第二耦合单元的另一端通过所述第二谐振单元连接所述第三耦合单元的一端，所述第三耦合单元的另一端连接所述天线。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，所述第一谐振单元包括第二传输线和第一开关；

所述第二传输线的一端接地，所述第二传输线的另一端连接所述第一耦合单元的另一端，所述第二传输线的另一端还连接所述第二耦合单元的一端；所述第一开关的一端接地，所述第一开关的另一端连接所述第一耦合单元的另一端，所述第一开关的另一端还连接所述第二耦合单元的一端；

所述第一开关用于在断开状态时，所述射频前端电路工作于接收模式，所述第一开关和所述第二传输线在接收模式下提供第三谐振点。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，所述发射端输出匹配网络包括第四传输线、第五传输线、第六传输线和第一电容：

所述第四传输线的一端连接所述功率放大器，所述第五传输线的一端接地，所述第六传输线的一端连接所述天线；所述第四传输线的另一端、所述第五传输线的另一端和所述第六传输线的另一端连接于第一连接点；所述第六传输线的一端还通过所述第一电容接地。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，所述接收端耦合谐振式开关网络包括第三谐振单元、第二电容和电感；

所述第二电容的一端连接所述低噪声放大器，所述第二电容的另一端通过所述第三谐振单元连接所述电感的一端，所述电感的另一端连接所述天线。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，所述第一耦合单元包括第七传输线，所述第二耦合单元包括第八传输线，所述第三耦合单元包括第九传输线。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，所述低噪声放大器包括偏置电路，所述偏置电路包括所述第一传输线。

为实现上述目的，本申请实施例的另一方面提出了一种射频前端电路，包括上述的收发匹配网络，所述射频前端电路还包括功率放大器和低噪声放大器，所述功率放大器通过所述收发匹配网络连接所述天线，所述低噪声放大器通过所述收发匹配网络连接所述天线。

为实现上述目的，本申请实施例的另一方面提出了一种芯片，包括上述的射频前端电路。

本申请实施例至少包括以下有益效果：首先，与传统射频前端相比，融合开关的收发匹配网络去除发射支路的开关，发射端线性输出功率及效率得到提升，同时，发射端匹配网络接收模式下提供谐振点，可以实现匹配网络复用。其次，与现有发射支路去除开关的射频前端相比，融合开关的收发匹配网络利用包含晶体管开关的谐振单元，通过耦合单元连接，构成高阶带通滤波器结构，可以实现宽带、低噪声的接收特性，并保证发射端特性不变。最后，融合开关的收发匹配网络与现有技术相比，不会增加面积，设计自由度较高。因此，本发明提出的融合开关的收发匹配网络、射频前端电路方案在时分双工通信系统及相控阵雷达系统中具有良好的应用潜力与前景。

附图说明

图1是相关技术中提供的射频前端电路的一种实施例的电原理示意图；

图2是本申请提供的实施例一的发射模式的等效电原理示意图；

图3是本申请提供的实施例一的接收模式的等效电原理示意图；

图4是本申请提供的实施例二基于发射端输出匹配网络的一种形式的电原理示意图；

图5是本申请提供的实施例二基于发射端输出匹配网络的另一种形式的电原理示意图；

图6是本申请提供的实施例三的电原理示意图；

图7是本申请提供的实施例四的电原理示意图。

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仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请实施例相一致的所有实施方式，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种概念，但除非特别说明，这些概念不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个概念与另一个概念区分。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“若”、“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本申请所使用的术语“至少一个”、“多个”、“每个”、“任一”等，至少一个包括一个、两个或两个以上，多个包括两个或两个以上，每个是指对应的多个中的每一个，任一是指多个中的任意一个。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

射频前端(Rad i o Frequency Front-End,RF FE)作为无线通信收发机中的关键器件之一，其性能对整个通信系统的信息传输产生重大影响。相控阵雷达通信系统及时分双工(T ime Di vi s i on Dup l ex，TDD)通信系统中的射频前端通常由功率放大器(Power Amp l i f i er，PA)、低噪声放大器(Low No i se Amp l i f i er，LNA)以及收发开关(Transmit/Rece i ve Switch，TR SW)组成，其中TR SW连接PA、LNA并可以复用一副天线(Antenna，ANT)，可以有效减小系统天线数量。图1所示的为传统射频前端电路架构，通过工作在不同模式下的开关切换信号路径，实现系统收发信号的目的。因此，为保证信号具有较低的泄漏，需要收发开关具有足够的隔离度，降低对前端收发性能的影响。

相关技术中，射频前端架构中对称型开关插入损耗较高，从而导致发射端PA输出功率及效率下降，降低收发机系统能效。集成非对称型开关的射频前端考虑到TDD接收模式下信号功率较小，即便开关发射支路隔离度较低，信号泄漏至PA的功率也不足以损坏有源器件，故而可以通过降低发射支路隔离度换取更高的发射端匹配自由度，降低发射端匹配网络及开关的损耗，以此提升发射端PA输出功率及效率。相关技术中的非对称型的收发开关结构，实现了高质量的射频收发性能。然而非对称型收发开关结构对前端性能的改进依然有限，且在性能折中考虑方面，实现接收开关具有宽带、低插入损耗特性的同时，保证发射支路的带宽及低插入损耗性能颇具难度。因此，相关技术中的开关结构导致发射支路的带宽及低插入损耗性能不佳，影响了射频前端的收发性能。

有鉴于此，本申请实施例中提供一种收发匹配网络，旨在提升射频前端的收发性能。

本申请实施例提供的收发匹配网络的一个实施例，包括：依次连接的发射端输出匹配网络、接收端耦合谐振式开关网络和第一传输线；

所述发射端输出匹配网络，用于发射端阻抗匹配且在接收模式下提供第一谐振点；

所述接收端耦合谐振式开关网络，用于接收端阻抗匹配，切换收发模式；

所述第一传输线用于在接收模式下提供第二谐振点。

本申请实施例中的收发匹配网络用于射频前端电路，具体连接关系为：功率放大器通过收发匹配网络连接天线，低噪声放大器通过收发匹配网络连接天线。发射端输出匹配网络的一端与功率放大器相连，发射端输出匹配网络的另一端与天线相连。接收端耦合谐振式开关网络的一端与低噪声放大器相连接，接收端耦合谐振式开关网络的另一端与天线相连，接收端耦合谐振式开关网络的另一端还与发射端输出匹配网络的另一端相连。第一传输线的一端射频接地，第一传输线的另一端与低噪声放大器相连，第一传输线的另一端还与接收端耦合谐振式开关网络的一端相连。

可以理解的是，本申请实施例中的发射端输出匹配网络，用于在发射模式时进行功率放大器与天线的输出匹配；在接收模式下提供第一谐振点。接收端耦合谐振式开关网络用于提供收发模式切换功能，以降低发射模式下泄漏至低噪声放大器输入端的功率。

本方案去除发射端开关，在保证发射端阻抗匹配的同时，通过复用发射端匹配网络，结合接收耦合谐振开关网络以及第一传输线，在接收模式下构成高阶带通滤波器结构，实现宽带阻抗匹配，综合提升了射频前端的射频收发性能。

本申请实施例中的发射端输出匹配网络在接收模式下产生至少一个谐振点，进而对接收模式射频前端电路进行阻抗匹配或者构成滤波器谐振单元，实现射频前端电路宽带工作，且具有一定的带外抑制能力。本申请的发射端输出匹配网络可与接收端耦合谐振式开关网络、第一传输线协同设计，实现接收模式下低噪声放大器的输入匹配网络，从而融合收发开关以及匹配网络，基于此可以有效实现带宽、噪声系数、线性输出功率等性能提升，同时保持紧凑的电路面积。

需要说明的是，本申请的收发匹配网络也可称为收发匹配电路，或者收发匹配结构等。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，接收端耦合谐振式开关网络包括谐振单元和耦合单元；谐振单元的数量大于或等于1，耦合单元的数量大于或等于2。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，接收端耦合谐振式开关网络包括第一谐振单元、第二谐振单元、第一耦合单元、第二耦合单元和第三耦合单元；

第一耦合单元的一端连接低噪声放大器，第一耦合单元的另一端通过第一谐振单元连接第二耦合单元的一端，第二耦合单元的另一端通过第二谐振单元连接第三耦合单元的一端，第三耦合单元的另一端连接天线。

实施例一：

参照图2提供的收发匹配网络的电原理图，射频前端电路100包括PA102、LNA103、天线101与融合开关的收发匹配网络TRSW104。TRSW104包括发射端输出匹配网络TX_OMN，第一传输线TL1，接收端耦合谐振式开关网络RXSW。其中，通过开关的动作进行模式切换(如第一开关S1和第二开关S2，位于接收端耦合谐振式开关网络)，以使接收/发射模式时，只有一个放大器处于工作状态。第一传输线用于在接收模式下提供第二谐振点；示例性地，参照图2所示，第一传输线还可以与低噪声放大器输入寄生电容Ci n共同提供第二谐振点。

在实际应用中，接收端耦合谐振式开关网络RXSW包括至少一个谐振单元和至少两个耦合单元，且发射端输出匹配网络除实现发射模式PA102与天线100的阻抗匹配以外，还需要在接收模式下提供至少一个谐振点，为描述方便，实施例一设定为提供一个谐振点。

需要说明的是，本申请对接收端耦合谐振式开关网络RXSW中的谐振单元和耦合单元的具体个数不作限定，无论RXSW中的谐振单元和耦合单元数量具体取何值，均属于本申请的保护范围。此外，本申请对发射端输出匹配网络TX_OMN在接收模式下提供谐振点的数量也不作限制，无论其取何值，均属于本申请的保护范围。

示例性地，参照图2所示的一种实施例，RXSW设置为两个谐振单元和三个耦合单元，包括第一耦合单元J12，第二耦合单元J23，第三耦合单元J34，第一谐振单元FBR1，第二谐振单元FBR2。其中，第一谐振单元FBR1包括第一开关S1和第二传输线TL2，第二谐振单元FBR2包括第二开关S2和第三传输线TL3。

其中，第一传输线TL1一端射频接地，另一端连接LNA103输入端相连，连接点与第一耦合单元J12相连。第一耦合单元J12与第二耦合单元J23中间通过第一谐振单元FBR1相连，第二耦合单元J23与第三耦合单元J34中间通过第二谐振单元FBR2相连，第三耦合单元J34另一端电连接至发射端输出匹配网络TX_OMN，连接点与天线100相连。此外，第一谐振单元FBR1中的第一开关S1以及第二传输线TL2一端接地，第一开关S1与第二传输线TL2另一端同时并联于信号通路。第二谐振单元FBR2中的第二开关S2以及第三传输线TL3一端接地，第二开关S2与第三传输线TL3另一端同时并联于信号通路。

可以理解的是，通过设置以上耦合单元、谐振单元相互连接，使得收发匹配网络实现高阶滤波器结构，抑制带外信号。具体工作过程如下所示：

第一开关S1、第二开关S2均闭合时，接收谐振式耦合开关RXSW等效阻抗为Zrx，该阻抗与发射端输出匹配网络共同将天线101端50Ω阻抗匹配至PA102的最佳阻抗Zopt，进而实现前端发射模式工作，将经过PA102放大的信号通过天线100发射出去，由于此时第一开关S1和第二开关S2均闭合，产生信号隔离作用，因此泄漏至LNA103输入端的射频信号足够低。

请参考图3，为实施例一在接收模式下的等效电路图。当第一开关S1、第二开关S2均断开时，PA102不工作，射频前端处于接收模式。此时发射端输出匹配网络TX_OMN产生第一谐振点，第一传输线TL1与LNA103输入等效电容Ci n产生第二谐振点。而第一开关S1等效电容Cs1与第二传输线TL2构成第一谐振单元FBR1，产生第三谐振点，第二开关S2等效电容Cs2与第三传输线TL3构成第二谐振单元FBR2，产生第四谐振点。从而使得接收端耦合谐振式开关网络RXSW在工作频段构成等效高阶带通滤波器，并包括至少一个谐振点，如图3所示实施例中的四个谐振点。由此实现天线端50Ω与LNA103输入宽带阻抗匹配。此外，上述第一传输线TL1可以集成至LNA103的偏置电路中，减小电路面积。可以理解的是，本申请并不限制谐振单元与耦合单元的具体数量以及具体组成，图2和图3所示的实施例一中，只是谐振单元组成的一种实施例，本领域技术人员还可以设计其他组成/构成/结构的谐振单元，以实现收发模式切换和输出匹配，本申请并不作具体限制。

从以上内容可知，本申请提供的融合开关的收发匹配网络及射频前端电路，由于发射端去除开关，可以实现PA102直接匹配至天线100，相较于现有发射端存在开关的射频前端而言，可以避免开关寄生损耗，降低发射端阻抗匹配网络及开关的整体无源损耗，有效提升射频前端的发射线性输出功率和效率性能。而在接收模式下，复用了发射端的输出匹配网络产生额外的谐振点，如第一谐振点，且利用LNA输入端的传输线与等效电容产生第二谐振点，结合耦合谐振式开关网络自身的谐振点，显著增大接收带宽性能的同时，保证了LNA的阻抗匹配，以此实现宽带低噪声的接收性能，具有广泛的适用性。现有技术中存在一种基于后匹配架构的射频前端，该电路去除发射端开关，并利用简单的后匹配及集总参数π型网络等效λ/4传输线结构，实现了高性能的射频前端，但接收端采用的λ/4并联型开关未与LNA输入匹配网络融合设计。本申请提供的融合开关的收发匹配网络及射频前端电路，不但去除发射端开关，同时具备复用、融合放大器匹配电路与开关的特性，对射频前端发射与接收性能有很好的提升。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，第一谐振单元包括第二传输线和第一开关；

第二传输线的一端接地，第二传输线的另一端连接第一耦合单元的另一端，第二传输线的另一端还连接第二耦合单元的一端；第一开关的一端接地，第一开关的另一端连接第一耦合单元的另一端，第一开关的另一端还连接第二耦合单元的一端；

第一开关用于在断开状态时，射频前端电路工作于接收模式，第一开关和第二传输线在接收模式下提供第三谐振点。

具体地，该方案中，通过第一开关的寄生参数与第二传输线构成第一谐振单元。可以理解的是，参照图2所示的实施例，第二谐振单元包括第三传输线TL3和第二开关S2。第二开关用于在断开状态时，射频前端电路工作于接收模式，第二开关和第三传输线在接收模式下提供第四谐振点。该设计中，通过第二开关的寄生参数与第三传输线构成第二谐振单元。该实施例中射频前端电路接收工作带宽内包括四个谐振点，实现射频前端接收宽带工作。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，发射端输出匹配网络包括第四传输线、第五传输线、第六传输线和第一电容：

第四传输线的一端连接功率放大器，第五传输线的一端接地，第六传输线的一端连接天线；第四传输线的另一端、第五传输线的另一端和第六传输线的另一端连接于第一连接点；第六传输线的一端还通过第一电容接地。

实施例二：

可选地，请参考图4，基于发射端输出匹配网络的一种电原理图，其中，发射端输出匹配网络TX_OMN包括第四传输线TL4、第五传输线TL5、第六传输线TL6及第一电容CT。

该实施例中，第四传输线TL4的一端与PA102输出端相连，另一端与第五传输线TL5一端相连，连接点连接第六传输线TL6一端。第六传输线TL6另一端连接第一电容CT一端，连接点分别与天线101及耦合单元J34相连。第五传输线TL5另一端、第一电容CT另一端均接地。该结构的发射端输出匹配网络实际工作过程中：

当射频前端电路处于发射模式时，第一开关S1、第二开关S2均闭合，接收支路等效为阻抗Zrx，并与发射端输出匹配网络TX_OMN一起将天线101端50Ω阻抗匹配至PA102的最佳阻抗Zopt。值得注意的是，第四传输线TL4、第五传输线TL5、第六传输线TL6共同组成T型匹配结构，吸收PA102的输出电容的同时，与第一电容CT共同组成双极点调谐的带通滤波结构，也就是说，该网络具备阻抗匹配及带通滤波功能，由此可以对射频前端输出端带外频率信号进行抑制，从而提升发射端射频性能。更进一步，上述第五传输线TL5可以集成至PA101的偏置电路中，减小电路面积。

当射频前端电路处于接收模式时，第一开关S1、第二开关S2均断开，PA102不工作，射频前端处于接收模式。此时发射端输出匹配网络中第一电容CT往PA101看进去的等效阻抗ZLeq与第一电容CT组成谐振网络，并产生第一谐振点，余下的接收支路工作原理与图3所示的实施例一相同，此处不再赘述。

可选地，请参考图5，基于发射端输出匹配网络的另一种电原理图，发射端输出匹配网络TX_OMN包括第四传输线TL4、第五传输线TL5、第六传输线TL6、第七传输线TL7及第一电容CT。

其中，第四传输线TL4的一端与PA102输出端相连，另一端与第五传输线TL5一端相连，连接点连接第六传输线TL6一端。第六传输线TL6另一端连接第七传输线TL7一端，连接点分别与天线101及耦合单元J34相连。第七传输线TL7另一端连接第一电容CT一端。第五传输线TL5另一端、第一电容CT另一端均接地。

需要说明的是，为了抑制PA101输出功率中的二次谐波功率，提升基波输出功率与效率，在图4对应实施例提供的发射端输出匹配网络TX_OMN基础上，增加第七传输线TL7，与第一电容CT产生传输零点，提升射前端发射射频性能。

该实施例的实际工作过程中：

当射频前端电路处于发射模式时，第一开关S1、第二开关S2均闭合，接收支路等效为阻抗Zrx，并与发射端输出匹配网络TX_OMN一起将天线101端50Ω阻抗匹配至PA102的最佳阻抗Zopt。值得注意的是，在基波频率处，增加的第七传输线TL7与第一电容CT串联到地，其阻抗以容性为主导，而在二次谐波频率处，通过合理设置参数，使得第七传输线TL7与第一电容CT发生谐振，使阻抗为0，产生传输零点，抑制二次谐波功率。可以理解，第四传输线TL4、第五传输线TL5、第六传输线TL6共同组成T型匹配结构，吸收PA102的输出电容的同时，在基波频率处与第一电容CT、共同组成双极点调谐的带通滤波结构，且具体地，抑制带外二次谐波信号，从而提升发射端射频性能。更进一步，上述第五传输线TL5可以集成至PA101的偏置电路中，减小电路面积。

当射频前端电路处于接收模式时，第一开关S1、第二开关S2均断开，PA102不工作。此时发射端输出匹配网络中第一电容CT往PA101看进去的等效阻抗ZLeq与第一电容CT组成谐振网络，并产生第一谐振点，余下的接收支路工作原理与图3所示的实施例一相同，此处不再赘述。

需要说明的是，本申请实施例中的图4和图5中的发射端输出匹配网络的具体结构属于示例性举例，也可以通过一段传输线结合电容的结构实现。设计重点在于：同时满足接收模式产生谐振点，并完成发射模式输出匹配即可。本申请并不限制发射端输出匹配网络的具体组成和结构。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，接收端耦合谐振式开关网络包括第三谐振单元、第二电容和电感；

第二电容的一端连接低噪声放大器，第二电容的另一端通过第三谐振单元连接电感的一端，电感的另一端连接天线。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，第一耦合单元包括第七传输线，第二耦合单元包括第八传输线，第三耦合单元包括第九传输线。

实施例三：

请参考图6，结合图4实施例二中的发射端输出匹配网络TX_OMN，提出一种可能的接收端耦合谐振开关RXSW结构，具体为RXSW中第一至第三耦合单元的电路实现。当然，也可以结合图5所示的发射端输出匹配网络的结构，本申请并不限制发射端输出匹配网络与接收端耦合谐振式开关网络的具体组合形式。

如图6所示，第一耦合单元J12用第七传输线TL12实现，第二耦合单元用第八传输线TL23实现，第三耦合单元用第九传输线TL34实现。

当射频前端电路处于发射模式时，工作原理与图4实施例二中的射频前端相同。

当射频前端电路处于接收模式时，第一开关S1、第二开关S2均断开，通过调节传输线TL12、传输线TL23及传输线TL34的电长度及特性阻抗，改变第一谐振单元和第二谐振单元之间、第一谐振单元和第二谐振单元两端与其对应负载的耦合强度，来实现阻抗匹配。其余元件工作原理与图4中实施例二相同，此处不再赘述。

实施例四：

请参考图7，结合图4实施例二中的发射端输出匹配网络TX_OMN，提出一种可能的接收端耦合谐振开关RXSW结构。

如图7所示，接收端耦合谐振开关RXSW包括第一开关S1，第二传输线TL2组成的第三谐振单元FBR3，第二电容C12，电感L34。其中，第二传输线一端与第一开关S1一端相连，连接点分别与电感L34一端、第二电容C12一端相连。电感L34另一端连接天线101。第二电容C12另一端连接LNA103输入端。

需要说明的是，本实施例四中接收端耦合谐振开关RXSW中仅采用一个谐振单元，以此减少电路元件数量，并且耦合单元的实现采取混合集总参数电感、电容的形式，进一步实现电路小型化。实际工作过程中：

当射频前端电路处于发射模式时，第一开关S1闭合，余下的发射支路工作原理与图4实施例二中的射频前端相同，此处不再赘述。

当射频前端电路处于接收模式时，第一开关S1断开，PA102不工作。此时发射端输出匹配网络中第一电容CT往PA101看进去的等效阻抗ZLeq与第一电容CT组成谐振网络，并产生第一谐振点，第一传输线与LNA103的等效输入电容产生第二谐振点，第一开关S1的等效电容与第二传输线TL2产生第三谐振点，通过调节电感L34、第二电容C12的参数使不同谐振点分布于工作频带内，实现射频前端的接收宽带、低噪声系数特性。

基于以上实施例方案实现的射频前端电路，可以作为单片集成电路(MMI C)，也可异构或者异质集成，即本发明的内容应当与集成电路工艺、组装方式无关，如采用CMOS、GaAs、GaN等工艺，单片集成或者通过裸片打线的方式集成于PCB板等。

需要说明的是，以上提及的电感、电容及传输线并不仅限于实际的电子器件，还可以是通过串联、并联、耦合等电气连接方式的等效。

在一些实施例中，本申请实施例提供的收发匹配网络，低噪声放大器包括偏置电路，偏置电路包括第一传输线。

显然，该设计通过复用第一传输线，对低噪声放大器进行直流偏置，降低电路尺寸。

本发明一种融合开关的收发匹配网络与现有技术相比具有一定的优势。首先，与传统射频前端相比，融合开关的收发匹配网络去除发射支路的开关，发射端线性输出功率及效率得到提升，同时，发射端匹配网络接收模式下提供谐振点，可以实现匹配网络复用。其次，与现有发射支路去除开关的射频前端相比，融合开关的收发匹配网络利用包含晶体管开关的谐振单元，通过耦合单元连接，构成高阶带通滤波器结构，可以实现宽带、低噪声的接收特性，并保证发射端特性不变。最后，融合开关的收发匹配网络与现有技术相比，不会增加面积，设计自由度较高。因此，本发明提出的融合开关的收发匹配网络、射频前端电路方案在时分双工通信系统及相控阵雷达系统中具有良好的应用潜力与前景。

本申请实施例还提供一种射频前端电路，包括上述的收发匹配网络，射频前端电路还包括功率放大器和低噪声放大器，功率放大器通过收发匹配网络连接天线，低噪声放大器通过收发匹配网络连接天线。

在一种可能的设计中，低噪声放大器包括偏置电路，偏置电路耦合至接收端耦合谐振式开关网络，并构成共源极架构或共栅极架构或共源共栅架构。

可以理解的是，射频前端元件集成在同一颗单片集成电路(MM I C)，或者异构集成于不同的裸片和PCB板。

可以理解的是，上述收发匹配网络实施例中的内容均适用于本射频前端电路实施例中，本射频前端电路实施例所具体实现的功能与上述收发匹配网络实施例相同，并且达到的有益效果与上述收发匹配网络实施例所达到的有益效果也相同。

本申请实施例还提供一种芯片，包括上述的射频前端电路。

可以理解的是，上述收发匹配网络实施例中的内容均适用于本芯片实施例中，本芯片实施例所具体实现的功能与上述收发匹配网络实施例相同，并且达到的有益效果与上述收发匹配网络实施例所达到的有益效果也相同。

本申请实施例还提供了一种无线通信系统，包括上述的芯片。

可以理解的是，上述收发匹配网络实施例中的内容均适用于本无线通信系统实施例中，本无线通信系统实施例所具体实现的功能与上述收发匹配网络实施例相同，并且达到的有益效果与上述收发匹配网络实施例所达到的有益效果也相同。

本申请实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本申请实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的步骤，或者组合某些步骤，或者不同的步骤。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上参照附图说明了本申请实施例的优选实施例，并非因此局限本申请实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请实施例的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种收发匹配网络，其特征在于，包括：依次连接的发射端输出匹配网络、接收端耦合谐振式开关网络和第一传输线；

所述发射端输出匹配网络，用于发射端阻抗匹配且在接收模式下提供第一谐振点；

所述接收端耦合谐振式开关网络，用于接收端阻抗匹配，切换收发模式；

所述第一传输线用于在接收模式下提供第二谐振点。

2.根据权利要求1所述的收发匹配网络，其特征在于，所述接收端耦合谐振式开关网络包括谐振单元和耦合单元；所述谐振单元的数量大于或等于1，所述耦合单元的数量大于或等于2。

3.根据权利要求1所述的收发匹配网络，其特征在于，所述接收端耦合谐振式开关网络包括第一谐振单元、第二谐振单元、第一耦合单元、第二耦合单元和第三耦合单元；

所述第一耦合单元的一端连接低噪声放大器，所述第一耦合单元的另一端通过所述第一谐振单元连接所述第二耦合单元的一端，所述第二耦合单元的另一端通过所述第二谐振单元连接所述第三耦合单元的一端，所述第三耦合单元的另一端连接天线。

4.根据权利要求3所述的收发匹配网络，其特征在于，所述第一谐振单元包括第二传输线和第一开关；

所述第二传输线的一端接地，所述第二传输线的另一端连接所述第一耦合单元的另一端，所述第二传输线的另一端还连接所述第二耦合单元的一端；所述第一开关的一端接地，所述第一开关的另一端连接所述第一耦合单元的另一端，所述第一开关的另一端还连接所述第二耦合单元的一端；

所述第一开关用于在断开状态时，射频前端电路工作于接收模式，所述第一开关和所述第二传输线在接收模式下提供第三谐振点。

5.根据权利要求1所述的收发匹配网络，其特征在于，所述发射端输出匹配网络包括第四传输线、第五传输线、第六传输线和第一电容：

所述第四传输线的一端连接功率放大器，所述第五传输线的一端接地，所述第六传输线的一端连接天线；所述第四传输线的另一端、所述第五传输线的另一端和所述第六传输线的另一端连接于第一连接点；所述第六传输线的一端还通过所述第一电容接地。

6.根据权利要求1所述的收发匹配网络，其特征在于，所述接收端耦合谐振式开关网络包括第三谐振单元、第二电容和电感；

所述第二电容的一端连接低噪声放大器，所述第二电容的另一端通过所述第三谐振单元连接所述电感的一端，所述电感的另一端连接天线。

7.根据权利要求3所述的收发匹配网络，其特征在于，所述第一耦合单元包括第七传输线，所述第二耦合单元包括第八传输线，所述第三耦合单元包括第九传输线。

8.根据权利要求3所述的收发匹配网络，其特征在于，所述低噪声放大器包括偏置电路，所述偏置电路包括所述第一传输线。

9.一种射频前端电路，其特征在于，所述射频前端电路包括如权利要求1至8中任一项所述的收发匹配网络，所述射频前端电路还包括功率放大器和低噪声放大器，所述功率放大器通过所述收发匹配网络连接天线，所述低噪声放大器通过所述收发匹配网络连接所述天线。

10.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求9所述的射频前端电路。