CN205986855U - 射频装置和数据传输系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种射频装置和数据传输系统，所述射频装置包括：天线；射频模块，其具有第一端口和第二端口，该第一端口与天线相连，射频模块包括发射单元和/或接收单元，其中，发射单元用以通过第二端口接收射频信号并通过天线发射射频信号，接收单元用以通过天线接收射频信号并通过第二端口输出射频信号；信号检测电路，其用以耦合至射频模块的第二端口以检测第二端口的信号接收状态；控制电路，其与信号检测电路相连，控制电路用于根据第二端口的信号接收状态控制发射单元和/或接收单元的开启和关闭，从而可以有效降低装置空闲时的功耗，且无需通过处理器的I/O引脚进行控制，该装置的电路结构简单，易于实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信控制技术领域，特别涉及一种射频装置和数据传输系统。
背景技术
相关的射频装置通常在通电时即开始工作，功耗较大，浪费能源。为降低功耗，相关技术提出了一种降低射频装置空闲时的功耗的方法，即通过处理器的I/O引脚来控制射频装置的使能引脚或者芯片电源来降低射频装置的功耗。但是，相关技术存在的缺点是，当处理器的I/O引脚资源不够时，需要采用更多I/O引脚资源的处理器，导致成本增加，并且当射频装置是一个独立模块(只有射频输入、射频输出和电源)时，无法通过处理器的I/O引脚降低射频装置的功耗。因此，相关技术需要进行改进。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种可以有效降低功耗的射频装置。
为达到上述目的，本实用新型一方面提出的一种射频装置，包括：天线；射频模块，所述射频模块具有第一端口和第二端口，所述第一端口与所述天线相连，所述射频模块包括发射单元和/或接收单元，其中，所述发射单元用以通过所述第二端口接收射频信号并通过所述天线发射所述射频信号，所述接收单元用以通过所述天线接收射频信号并通过所述第二端口输出所述射频信号；信号检测电路，所述信号检测电路用以耦合至所述射频模块的第二端口以检测所述第二端口的信号接收状态；控制电路，所述控制电路与信号检测电路相连，所述控制电路用于根据所述第二端口的信号接收状态控制所述发射单元和/或接收单元的开启和关闭。
根据本实用新型提出的射频装置，射频模块的发射单元通过第二端口接收射频信号并通过天线发射射频信号，射频信号的接收单元通过天线接收射频信号并通过第二端口输出射频信号，信号检测电路耦合射频模块的第二端口以检测第二端口的信号接收状态，进而控制电路根据第二端口的接收状态控制发射单元和/或接收单元的开启或关闭，从而可以有效降低装置空闲时的功耗，且无需通过处理器的I/O引脚进行控制，节能环保，降低成本。而且，该装置的电路结构简单，易于实现。
进一步地，所述发射单元可包括功率放大器，所述接收单元可包括低噪声放大器。
进一步地，所述信号检测电路包括：定向耦合器，所述定向耦合器用以耦合至所述射频模块的第二端口，以检测所述第二端口的信号接收状态；检波单元，所述检波单元与所述定向耦合器相连，所述检波单元用以根据所述第二端口的信号接收状态生成检波信号；比较单元，所述比较单元分别与所述检波单元和所述控制电路相连，所述比较单元用于根据所述检波信号生成比较信号，以使所述控制电路根据所述比较信号控制所述发射单元和/或接收单元。
进一步地，当所述射频模块包括所述发射单元和所述接收单元时，所述射频模块还包括第一射频开关和第二射频开关，其中，所述第一射频开关的第一触点与所述功率放大器的输出端相连，所述第一射频开关的第二触点与所述低噪声放大器的输入端相连，所述第一射频开关的公共端与所述射频模块的第一端口相连；所述第二射频开关的第一触点与所述功率放大器的输入端相连，所述第一射频开关的第二触点与所述低噪声放大器的输出端相连，所述第二射频开关的公共端与所述射频模块的第二端口相连。
优选地，所述第一射频开关和所述第二射频开关均可为单刀双掷开关。
进一步地，所述控制电路包括：第一控制单元，所述第一控制单元分别与所述信号检测电路和所述功率放大器相连，所述第一控制单元用于控制所述功率放大器的开启和关闭；非门，所述非门的一端与所述信号检测电路相连；第二控制单元，所述第二控制单元分别与所述非门的另一端和所述低噪声放大器相连，所述第二控制单元用以控制所述低噪声放大器的开启和关闭。
进一步地，当所述射频模块包括所述发射单元时，所述功率放大器的输入端与所述射频模块的第二端口相连，所述功率放大器的输出端与所述射频模块的第一端口相连。
进一步地，所述控制电路包括：第三控制单元，所述第三控制单元分别与所述信号检测电路和所述功率放大器相连，所述第三控制单元用于控制所述功率放大器的开启和关闭。
优选地，所述信号检测电路和所述控制电路可设置在所述射频模块之内。
本实用新型另一方面提出一种数据传输系统，包括上述射频装置。
附图说明
图1a是根据本实用新型实施例的射频装置的方框示意图；
图1b是根据本实用新型一个实施例的射频装置的方框示意图；
图1c是根据本实用新型另一个实施例的射频装置的方框示意图；
图1d是根据本实用新型又一个实施例的射频装置的方框示意图；
图2是根据本实用新型一个具体实施例的射频装置的方框示意图；
图3是根据本实用新型一个具体实施例的射频装置的方框示意图，其中，射频模块包括发射单元和接收单元；
图4是根据本实用新型另一个具体实施例的射频装置的方框示意图，其中，射频模块包括发射单元；以及
图5是根据本实用新型一个具体实施例的射频装置的方框示意图。
附图标记：
天线10、射频模块20、信号检测电路30、控制电路40和供电电源50；
发射单元201和接收单元202；功率放大器201A和低噪声放大器202A；
定向耦合器301、检波单元302和比较单元303；
第一射频开关203和第二射频开关204；
第一控制单元401、非门402和第二控制单元403；第三控制单元404。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面参考附图来描述本实用新型实施例提出的射频装置。
图1a是根据本实用新型实施例的射频装置的方框示意图。如图1a-d所示，该射频装置包括：天线10、射频模块20、信号检测电路30和控制电路40。
其中，射频模块20具有第一端口A和第二端口B，第一端口A与天线10相连，射频模块20包括发射单元201和/或接收单元202，其中，发射单元201用以通过第二端口B接收射频信号并通过天线10发射射频信号，接收单元202用以通过天线10接收射频信号并通过第二端口B输出射频信号；信号检测电路30用以耦合至射频模块20的第二端口B以检测第二端口B的信号接收状态；控制电路40与信号检测电路30相连，控制电路40用于根据第二端口B的信号接收状态控制发射单元201和/或接收单元202的开启和关闭。
具体来说，射频模块20包括两种工作状态，即发射状态和接收状态，当射频模块20处于发射状态时，发射单元201处于工作状态且接收单元202处于空闲状态；当射频模块20处于接收状态时，发射单元201处于空闲状态且接收单元202处于工作状态。
更具体地，当信号检测电路30检测到第二端口B有射频信号输入射频模块20时，控制电路40控制发射单元201开启，并控制接收单元202关闭，以使发射单元201通过第二端口B接收射频信号并通过天线10发射射频信号，此时射频模块20处于发射状态；当信号检测电路30检测到第二端口B没有射频信号输入射频模块时，控制电路40控制发射单元201关闭，控制接收单元202开启，以使接收单元202通过天线10接收射频信号并通过第二端口B输出射频信号，此时射频模块20处于接收状态。
由此，通过对发射单元201和/或接收单元202的启停进行控制，可有效降低装置在空闲时的功耗。
根据本实用新型的一个具体实施例，如图2-4所示，发射单元201可包括功率放大器201A(Power Amplifier，PA)，接收单元202可包括低噪声放大器202A(Low NoiseAmplifier，LNA)，其中，功率放大器201A的功耗较大，低噪声放大器202A的功耗较小，这样，可以通过降低空闲时的功率放大器201A的功耗来降低装置的功耗。
需要说明的是，市面上的功率放大器201A主要有芯片模块类功率放大器和功放管类功率放大器，其中，芯片模块类功率放大器与预设电源VDD相连，预设电源VDD用于为芯片模块类功率放大器供电。如果芯片模块类功率放大器具有使能引脚，则通过控制使能引脚控制芯片模块类功率放大器的开启和关闭；如果芯片模块类功率放大器没有使能引脚，则通过控制芯片模块类功率放大器的预设电源VDD的通断控制芯片模块类功率放大器的开启和关闭。功放管类功率放大器具有控制端例如开关管的栅极，通过控制功放管类功率放大器的控制端的电压使功放管类功率放大器处于静态工作点，并通过调整控制端的电压控制功放管类功率放大器的开启和关闭。
另外，市面上的低噪声放大器202A主要有芯片模块类低噪声放大器，其中，芯片模块类低噪声放大器与预设电源VDD相连，预设电源VDD用于为芯片模块类低噪声放大器供电。如果芯片模块类低噪声放大器具有使能引脚，则通过控制使能引脚控制芯片模块类低噪声放大器的开启和关闭；如果芯片模块类低噪声放大器没有使能引脚，则通过控制芯片模块类低噪声放大器的预设电源VDD的通断控制芯片模块类低噪声放大器的开启和关闭。
在本实用新型的一个实施例中，如图1d所示，射频装置还包括为射频模块20、信号检测电路30和控制电路40供电的供电电源50。其中，供电电源50可作为功率放大器201A和低噪声放大器202A的预设电源VDD。
在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，信号检测电路30包括：定向耦合器301、检波单元302和比较单元303，其中，定向耦合器301用以耦合至射频模块20的第二端口B，以检测第二端口B的信号接收状态；检波单元302与定向耦合器301相连，检波单元302用以根据第二端口B的信号接收状态生成检波信号；比较单元303分别与检波单元302和控制电路40相连，比较单元303用于根据检波信号生成比较信号，以使控制电路40根据比较信号控制发射单元201和/或接收单元202。
在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，当射频模块20包括发射单元201和接收单元202时，射频模块20还包括第一射频开关203和第二射频开关204，其中，第一射频开关203的第一触点a1与功率放大器201A的输出端相连，第一射频开关203的第二触点b1与低噪声放大器202A的输入端相连，第一射频开关203的公共端c1与射频模块2的第一端口A相连；第二射频开关204的第一触点a2与功率放大器201A的输入端相连，第一射频开关203的第二触点b2与低噪声放大器202A的输出端相连，第二射频开关204的公共端c2与射频模块2的第二端口B相连。
根据本实用新型的一个具体实施例，第一射频开关203和第二射频开关204均可为单刀双掷开关。
具体来说，如图3所示，第二射频开关204、功率放大器201A、第一射频开关203和天线10构成第一支路101，天线10、第一射频开关203、低噪声放大器202A和第二射频开关204构成第二支路102，当信号检测电路30检测到第二端口B有射频信号输入射频模块20时，控制电路40控制第一支路101开通，即第二射频开关204、功率放大器201A、第一射频开关203和天线10形成通路，射频模块20通过第二端口B接收射频信号后，射频信号首先经过第二射频开关204，然后由功率放大器201A放大处理后经过第一射频开关203，最后从天线10发射出去，此时，射频模块20处于发射状态；当信号检测电路30检测到第二端口B没有射频信号输入射频模块时，控制电路40控制第二支路102开通，即天线10、第一射频开关203、低噪声放大器202A和第二射频开关204形成通路，天线10接收射频信号，射频信号首先经过第一射频开关203，然后由低噪声放大器202A进行放大处理后经过第二射频开关204，最后通过第二端口B输出射频信号，此时，射频模块20处于接收状态。
进一步地，在实用新型的一个实施例中，如图3所示，当射频模块20包括发射单元201和接收单元202时，控制电路40包括：第一控制单元401、非门402和第二控制单元403，其中，第一控制单元401分别与信号检测电路30和功率放大器201A相连，第一控制单元401用于控制功率放大器201A的开启和关闭；非门402的一端与信号检测电路30相连；第二控制单元403分别与非门402的另一端和低噪声放大器202A相连，第二控制单元403用以控制低噪声放大器202A的开启和关闭。
具体来说，如图3所示，定向耦合器301耦合至射频模块20的第二端口B，在第二端口B有射频信号输入射频模块20时，定向耦合器301耦合到输入的射频信号，检波单元302可以把定向耦合器301耦合到的射频信号转换成电压信号，并将该电压信号作为检波信号输出给比较单元303。比较电路303将检波信号的电压与预设基准电压进行比较，当检波信号的电压大于预设基准电压时，比较电路303判定输入的射频信号为有效的射频信号，比较电路303输出高电平至第一控制电路401，进而，第一控制电路401控制第一支路101开通，并控制功率放大器201A开启即控制功率放大器201A进行工作；同时比较电路303输出的高电平经过非门402的处理变为低电平，非门402输出低电平至第二控制电路403，进而，第二控制电路403控制第二支路102关断，并控制低噪声放大器202A关闭即控制低噪声放大器202A停止工作。
由此，当射频模块20处于发射状态时，控制电路40控制第二支路102关断，同时控制低噪声放大器202A停止工作，可以降低装置的功耗，并防止低噪声放大器202A受到第一射频开关203耦合到的大功率信号影响而损坏。
在第二端口B有射频信号输入射频模块20时，定向耦合器301耦合到输入的射频信号，检波单元302把定向耦合器301耦合到的射频信号转换成电压信号，并将该电压信号作为检波信号输出给比较单元303。比较电路303将检波信号的电压与预设基准电压进行比较，当检波信号的电压小于预设基准电压时，比较电路303判定输入的射频信号为无效的射频信号，比较电路303输出低电平至第一控制电路401，进而，第一控制电路401控制第一支路101关断，并控制功率放大器201A关闭即控制功率放大器201A停止工作；同时比较电路303输出的低电平经过非门402的处理变为高电平，非门402输出高电平至第二控制电路403，进而，第二控制电路402控制第二支路102开通，并控制低噪声放大器202A开启即控制低噪声放大器202A进行工作。
由此，可以防止出现干扰信号进入射频模块20而导致功耗提升。
并且，在第二端口B没有射频信号输入射频模块20时，定向耦合器301没有耦合到射频信号，检波单元302输出的电压为基准输出电压，例如0V电压，该基准输出电压作为检波信号输出给比较单元303。比较电路303将检波信号的电压与预设基准电压进行比较，并判定检波信号的电压即基准输出电压低于预设基准电压，比较电路303输出低电平，并将低电平输出至第一控制电路401，进而，第一控制电路401控制第一支路101关断，并控制功率放大器201A关闭即控制功率放大器201A停止工作；同时比较电路303输出的低电平经过非门402的处理变为高电平，非门402输出高电平至第二控制电路403，进而，第二控制电路402控制第二支路102开通，并控制低噪声放大器202A开启即控制低噪声放大器202A进行工作。
由此，当射频模块20处于接收状态时，控制电路40控制第一支路101关断，同时控制功率放大器201A停止工作，可以有效降低功耗。
在本实用新型的另一个实施例中，如图4所示，当射频模块20包括发射单元201时，功率放大器201A的输入端与射频模块20的第二端口B相连，功率放大器201A的输出端与射频模块20的第一端口A相连。
进一步地，在本实用新型的另一个实施例中，如图4所示，控制电路40包括：第三控制单元404，其中，第三控制单元404分别与信号检测电路30和功率放大器201A相连，第三控制单元404用于控制功率放大器201A的开启和关闭。
具体来说，如图4所示，定向耦合器301耦合至射频模块20的第二端口B，在第二端口B有射频信号输入射频模块20时，定向耦合器301耦合到输入的射频信号，检波单元302可以把定向耦合器301耦合到的射频信号转换成电压信号，并将该电压信号作为检波信号发送给比较单元303。比较电路303将检波信号的电压与预设基准电压进行比较，当检波信号的电压大于预设基准电压时，比较电路303判定输入的射频信号为有效的射频信号，比较电路303输出高电平至第三控制单元404，进而，第三控制单元404控制功率放大器201A开启即控制功率放大器201A进行工作。
在第二端口B有射频信号输入射频模块20时，定向耦合器301耦合到输入的射频信号，检波单元302把定向耦合器301耦合到的射频信号转换成电压信号，并将该电压信号作为检波信号输出给比较单元303。比较电路303将检波信号的电压与预设基准电压进行比较，当检波信号的电压小于预设基准电压时，比较电路303判定输入的射频信号为无效的射频信号，比较电路303输出低电平至第三控制单元404，进而，第三控制单元404控制功率放大器201A关闭即控制功率放大器201A停止工作。
由此，可以防止出现干扰信号进入射频模块20而导致功耗提升。
并且，在第二端口B没有射频信号输入射频模块20时，定向耦合器301没有耦合到射频信号，检波单元30输出的电压为基准输出电压，例如0V电压，该基准输出电压作为检波信号输出给比较单元303。比较电路303将检波信号的基准输出电压与预设基准电压进行比较，并判定检波信号的基准输出电压(例如0V电压)低于预设基准电压，比较电路303输出低电平，并将低电平输出至第三控制单元404，进而，第三控制单元404控制功率放大器201A关闭即控制功率放大器201A停止工作。
由此，在射频模块20处于空闲状态时，控制功率放大器201A停止工作，可以有效降低功耗。
根据本实用新型的一个具体实施例，如图5所示，信号检测电路30和控制电路40可设置在射频模块20之内。
另外，需要说明的是，本实用新型实施例的射频装置可以应用在手持式设备例如手机、平板电脑等，也可以应用于其他产品中，例如无人机的遥控器、RTK(Real TimeKinematic，载波相位差分技术)的固定站等。
本实用新型还提出一种还提出一种数据传输系统，该数据传输系统包括上述射频装置。所述数据传输系统可以用于传输控制指令、数据、图像、视频等。
综上，根据本实用新型实施例提出的数据传输系统，射频模块的发射单元通过第二端口接收射频信号并通过天线发射射频信号，射频信号的接收单元通过天线接收射频信号并通过第二端口输出射频信号，信号检测电路耦合射频模块的第二端口以检测第二端口的信号接收状态，进而控制电路根据第二端口的接收状态控制发射单元和/或接收单元的开启或关闭，从而可以有效降低装置空闲时的功耗，且无需通过处理器的I/O引脚进行控制，节能环保，降低成本。而且，该装置的电路结构简单，易于实现。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种射频装置，其特征在于，包括：
天线；
射频模块，所述射频模块具有第一端口和第二端口，所述第一端口与所述天线相连，所述射频模块包括发射单元和/或接收单元，其中，所述发射单元用以通过所述第二端口接收射频信号并通过所述天线发射所述射频信号，所述接收单元用以通过所述天线接收射频信号并通过所述第二端口输出所述射频信号；
信号检测电路，所述信号检测电路用以耦合至所述射频模块的第二端口以检测所述第二端口的信号接收状态；
控制电路，所述控制电路与信号检测电路相连，所述控制电路用于根据所述第二端口的信号接收状态控制所述发射单元和/或接收单元的开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的射频装置，其特征在于，所述发射单元包括功率放大器，所述接收单元包括低噪声放大器。
3.根据权利要求1所述的射频装置，其特征在于，所述信号检测电路包括：
定向耦合器，所述定向耦合器用以耦合至所述射频模块的第二端口，以检测所述第二端口的信号接收状态；
检波单元，所述检波单元与所述定向耦合器相连，所述检波单元用以根据所述第二端口的信号接收状态生成检波信号；
比较单元，所述比较单元分别与所述检波单元和所述控制电路相连，所述比较单元用于根据所述检波信号生成比较信号，以使所述控制电路根据所述比较信号控制所述发射单元和/或接收单元。
4.根据权利要求2所述的射频装置，其特征在于，当所述射频模块包括所述发射单元和所述接收单元时，所述射频模块还包括第一射频开关和第二射频开关，其中，
所述第一射频开关的第一触点与所述功率放大器的输出端相连，所述第一射频开关的第二触点与所述低噪声放大器的输入端相连，所述第一射频开关的公共端与所述射频模块的第一端口相连；
所述第二射频开关的第一触点与所述功率放大器的输入端相连，所述第一射频开关的第二触点与所述低噪声放大器的输出端相连，所述第二射频开关的公共端与所述射频模块的第二端口相连。
5.根据权利要求4所述的射频装置，其特征在于，所述第一射频开关和所述第二射频开关均为单刀双掷开关。
6.根据权利要求4所述的射频装置，其特征在于，所述控制电路包括：
第一控制单元，所述第一控制单元分别与所述信号检测电路和所述功率放大器相连，所述第一控制单元用于控制所述功率放大器的开启和关闭；
非门，所述非门的一端与所述信号检测电路相连；
第二控制单元，所述第二控制单元分别与所述非门的另一端和所述低噪声放大器相连，所述第二控制单元用以控制所述低噪声放大器的开启和关闭。
7.根据权利要求2所述的射频装置，其特征在于，当所述射频模块包括所述发射单元时，所述功率放大器的输入端与所述射频模块的第二端口相连，所述功率放大器的输出端与所述射频模块的第一端口相连。
8.根据权利要求7所述的射频装置，其特征在于，所述控制电路包括：
第三控制单元，所述第三控制单元分别与所述信号检测电路和所述功率放大器相连，所述第三控制单元用于控制所述功率放大器的开启和关闭。
9.根据权利要求1所述的射频装置，其特征在于，所述信号检测电路和所述控制电路设置在所述射频模块之内。
10.一种数据传输系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的射频装置。
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2016
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