CN207234762U - 射频前端装置及包含其的电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及通信设备技术领域，公开了一种射频前端装置及包含其的电子设备。本实用新型中，射频前端装置包括：射频基板、射频开关芯片以及L个射频耦合器；其中，L为大于1的自然数；射频耦合器包括耦合单元，且耦合单元形成于射频基板，射频开关芯片设置于射频基板；射频开关芯片内集成有L个射频开关，L个射频开关对应连接于L个射频耦合器。本实用新型实施方式通过将射频耦合器形成在射频基板上并且将多个射频开关集成为一颗射频开关芯片，从而可以减少射频前端装置占用面积、降低成本以及射频插损损耗。

Description

射频前端装置及包含其的电子设备

技术领域

本实用新型实施例涉及通信设备技术领域，特别涉及一种射频前端装置及包含其的电子设备。

背景技术

随着通信技术的快速发展，人们对通信速度的要求越来越高。载波聚合(CarrierAggregation，简称CA)是在LTE(Long Term Evolution，长期演进，简称LTE)技术上的延伸，载波聚合的原理是聚合多种不同频率的载波，从而达到扩充有效传输带宽、实现提升传输数据率的目的。随着通信设备向多模方向发展以及支持频段数量指数性增加，使得射频前端芯片数量不断增长。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的射频前端解决方案中，为了解决多频率共收共发以及同时检测功率的目的，大都将射频耦合器集成到射频开关芯片中，同时采用不同的射频开关芯片实现不同频段的射频开关。该种方式在需要更多载波聚合时，就需要更多颗射频开关芯片，不仅实现方式过于复杂、成本高，而且占用大量面积。并且，射频耦合器集成到射频开关芯片中带来的射频插损损耗也很高。

实用新型内容

本实用新型实施方式的目的在于提供一种射频前端装置及包含其的电子设备，通过将射频耦合器形成在射频基板上并且将多个射频开关集成为一颗射频开关芯片，从而可以减少射频前端装置占用面积、降低成本以及射频插损损耗。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种射频前端装置，包括：射频基板、射频开关芯片以及L个射频耦合器；其中，所述L为大于1的自然数；所述射频耦合器包括耦合单元，且所述耦合单元形成于所述射频基板，所述射频开关芯片设置于所述射频基板；所述射频开关芯片内集成有L个射频开关，所述L个射频开关对应连接于所述L个射频耦合器。

本实用新型的实施方式还提供了一种电子设备，包括如前所述的射频前端装置。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，考虑到射频耦合器尤其射频耦合器的耦合单元与射频开关集成在一起时，难以将多个射频开关以及多个射频耦合器同时集成在一颗射频开关芯片中，导致在实现载波聚合时需要使用到多颗射频开关芯片而带来成本高、射频性能不佳以及射频前端装置占用面积大等的问题，将影响射频开关集成度的射频耦合器的耦合单元直接形成在射频基板上，从而可以将多个射频开关集成在一颗射频开关芯片中，进而可以提高射频开关芯片的集成度，减少射频前端装置占用的面积，降低成本，同时还有利于降低射频插损损耗，提高射频性能。

另外，所述射频耦合器还包括与所述耦合单元连接的负载端；所述负载端集成于所述射频开关芯片。从而使得射频前端装置的集成度更高。

另外，所述射频耦合器整体形成于所述射频基板。

另外，所述射频前端装置还包括耦合器开关单元以及收发器；所述耦合器开关单元连接在所述L个射频耦合器开关的输出端与所述收发器之间；所述耦合器开关单元集成于所述射频开关芯片。

另外，所述耦合器开关单元为单刀L掷开关。从而可以方便地实现仅下行载波聚合时功率检测信号的切换。

另外，所述耦合器开关单元包括：L个单刀P掷开关，所述P为大于1且小于等于L的自然数；所述单刀P掷开关的动端对应连接于所述射频耦合器的输出端，所述单刀P掷开关的P个不动端分别连接所述收发器。从而可以通过耦合器开关单元灵活地实现各种载波聚合方式下的功率检测。

另外，所述射频前端装置还包括：多工器；所述多工器的L个连接端分别对应连接所述L个射频开关。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本实用新型第一实施方式射频前端装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型第一实施方式射频前端装置的耦合器开关单元的结构示意图；

图3是根据本实用新型第二实施方式射频前端装置的结构示意图；

图4是根据本实用新型第二实施方式射频前端装置的耦合器开关单元的一种结构示意图；

图5是根据本实用新型第二实施方式射频前端装置的耦合器开关单元的又一种结构示意图；

图6是根据本实用新型第二实施方式射频前端装置的耦合器开关单元的再一种结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本实用新型的第一实施方式涉及一种射频前端装置，该射频前端装置可以具备载波聚合能力，从而适用于高速移动通信设备，本实施方式对于射频前端装置是否支持载波聚合不作具体限制。本实施方式的核心在于：射频前端装置包括射频基板、射频开关芯片以及L个射频耦合器。L为大于1的自然数。射频耦合器包括耦合单元，且耦合单元形成于射频基板，射频开关芯片设置于射频基板。射频开关芯片内集成有L个射频开关，L个射频开关对应连接于L个射频耦合器。本实用新型实施方式相对于现有技术而言，考虑到射频耦合器尤其射频耦合器的耦合单元与射频开关集成在一起时，难以将多个射频开关以及多个射频耦合器同时集成在一颗射频开关芯片中，导致在实现载波聚合时需要使用到多颗射频开关芯片而带来成本高、射频性能不佳以及射频前端装置占用面积大等的问题，将影响射频开关集成度的射频耦合器的耦合单元直接形成在射频基板上，从而可以将多个射频开关集成在一颗射频开关芯片中，进而可以提高射频开关芯片的集成度，减少射频前端装置占用的面积，降低成本，同时还有利于降低射频插损损耗，提高射频性能。

下面对本实施方式的射频前端装置的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

如图1所示，示出了一种支持双载波下行聚合的射频前端装置。该射频前端装置包括：射频基板(图未示)、收发器(图未示)、多个功率放大器PA(Power Amplifier，简称PA)、多个低噪声放大器LNA(Low NoiseAmplifier，简称LNA)、多个第一类型双工器(例如包括双工器Band3、Band8等)、射频开关芯片1、射频耦合器单元2(射频耦合器单元2包括两个射频耦合器，例如分别为第一射频耦合器20以及第二射频耦合器21)以及一个宽频段多工器3(具体例如为宽频段双工器)。其中，射频开关芯片1内集成有两个射频开关(第一射频开关10以及第二射频开关11)。本实施方式中，第一类型的双工器通过功率放大器PA以及低噪声放大器LNA连接收发器，第一类型的双工器还对应连接射频开关，例如双工器Band8连接第一射频开关10，双工器Band3连接第二射频开关11，射频开关对应连接于射频耦合器(即第一射频开关10连接第一射频耦合器20，第二射频开关11连接第二射频耦合器21)，射频耦合器的输出端连接收发器，各射频开关均连接宽频段多工器3(即第一射频开关10连接宽频段双工器的低频段连接端，第二射频开关11连接宽频段双工器的高频段连接端)，宽频段多工器3还连接天线4，从而可以通过两个第一类型的双工器(例如Band3、Band8双工器)、第一射频开关10、第二射频开关11以及宽频段双工器实现双载波聚合，并可以通过第一射频耦合器20或第二射频耦合器21检测功率。本实施方式对于第一类型双工器、射频开关、射频耦合器的数目均不作具体限制，并且对其具体结构亦不作具体限制。本领域技术人员可以采用熟知的方式实现第一类型的双工器、射频开关、射频耦合器等。

现有技术中由于射频耦合器与射频开关集成在一颗射频开关芯片中，所以在射频开关芯片中集成多个射频开关时，难度非常大。因此，本实施方式旨在打破射频开关和射频耦合器的集成结构，通过将至少部分的射频耦合器(即耦合单元)形成在射频基板上，从而将射频耦合器的耦合单元从射频开关芯片中脱离出去，进而实现将多个射频开关集成在一颗射频开关芯片中。这样，由于射频耦合器的耦合单元不在射频开关芯片内，所以不同频带的射频信号隔离的难度降低很多，从而可以在不损失性能的前提下容易地将多个射频开关集成在一个射频开关芯片内。具体地说，射频耦合器包括耦合单元以及负载端。耦合单元连接于负载端，射频耦合器的耦合单元对应连接射频开关(例如第一射频耦合器的耦合单元连接第一射频开关，第二射频耦合器的耦合单元连接第二射频开关)，射频开关和射频耦合器的具体连接方式为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。其中，耦合单元例如为耦合电感，负载端例如为电阻。本实施方式对射频耦合器的具体结构不做限制。射频耦合器的耦合单元形成于射频基板，例如将耦合电感贴片安装在射频基板上，由于耦合单元为射频耦合器的主要布线部分，所以将耦合单元形成在射频基板中，可以避免在射频开关芯片中布置耦合单元，从而避免占用较大的射频开关芯片面积，进而可以有效地降低射频开关芯片的尺寸。射频耦合器的负载端亦可以集成于射频开关芯片。通过射频开关芯片上的电阻和电容等无源器件，可以方便地实现射频开关与射频耦合器的负载端之间的链接。在一些例子中，还可以是射频耦合器整体形成于射频基板，本实施方式对于射频耦合器的部分元件与射频开关芯片的集成关系不作具体限制。现有技术中，由于射频耦合器和射频开关集成在一颗射频开关芯片中，为了节省射频开关芯片的面积，射频耦合器的耦合单元的尺寸受到极大的限制，导致射频插损损耗较高，而本实施方式将耦合单元直接形成在射频基板上，因此可以适当增加耦合单元的尺寸，从而有利于降低射频插损损耗。

本实施方式的射频前端装置还包括：耦合器开关单元(图未示)。当图1所示的射频前端装置仅支持双载波下行聚合且在传输发射功率信号时，只需一个射频耦合器工作，此时，只有一个射频耦合器输出，因此，第一射频耦合器20以及第二射频耦合器21可以共用一个公共输出端(CPL_Out)以连接收发器，该种情况下，需要通过耦合器开关单元将两个射频耦合器的输出切换至射频耦合器的公共输出端。如图2所示，耦合器开关单元可以为一个单刀双掷开关。该单刀双掷开关的动端对应连接射频耦合器的公共输出端CPL_Out，单刀双掷开关的两个不动端分别连接第一射频耦合器20的输出端O₁以及第二射频耦合器21的输出端O₂。

本实施方式将多个射频开关、耦合器开关单元以及射频耦合器相关的无源器件(例如射频耦合器的负载端)均集成在一颗射频开关芯片中，与现有技术相比，可以大幅提高射频开关芯片的集成度，极大地节约了射频开关芯片占用的面积，使得射频前端装置占用面积更小。而且射频耦合器的耦合单元的尺寸设计更灵活，因此更利于降低射频插损。本实施方式与现有技术相比，通过优化射频开关芯片集成度，可以降低成本30％以上。

本实用新型的第二实施方式涉及一种射频前端装置。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，射频前端装置可以应用于双载波下行载波聚合射频前端。而在本实用新型第二实施方式中，射频前端装置可以应用于三载波下行和/或上行载波聚合射频前端，进一步丰富了本实用新型实施方式。

如图3所示，示出了一种支持三载波下行载波聚合的射频前端装置。该射频前端装置包括：射频基板(图未示)、收发器(图未示)、射频开关芯片1、射频耦合器单元2(射频耦合器单元2包括三个射频耦合器，例如分别为第一射频耦合器20、第二射频耦合器21以及第三射频耦合器22)、多个第一类型双工器(例如Band8、Band3以及Band7)、一个宽频段多工器3(具体为一个宽频段三工器)。其中，射频开关芯片内集成有三个射频开关(第一射频开关10、第二射频开关11以及第三射频开关12)。本实施方式中，第一类型的双工器通过功率放大器PA以及低噪声放大器LNA连接收发器，第一类型的双工器还对应连接射频开关(例如Band8连接第一射频开关10，Band3连接第二射频开关11，Band7连接第三射频开关12)，射频开关对应连接于射频耦合器(例如，第一射频开关10连接第一射频耦合器20，第二射频开关11连接第二射频耦合器21，第三射频开关12连接第三射频耦合器22)，射频耦合器的输出端连接收发器，射频开关连接宽频段多工器3(宽频段多工器具体为宽频段三工器，第一射频开关10连接于宽频段三工器的低频段连接端，第二射频开关11连接于宽频段三工器的中频段连接端，第三射频开关12连接于宽频段多工器的高频段连接端)，宽频段三工器还连接天线4，从而可以通过多个第一类型的双工器、三个射频开关以及宽频段三工器实现三载波下行聚合，并可分别通过三个射频耦合器进行功率检测。本实施方式对于第一类型双工器、射频开关、射频耦合器的数目均不作具体限制，并且对前述各个部分的结构亦不作具体限制，本领域技术人员可以采用熟知的方式实现第一类型的双工器、射频开关、射频耦合器等。

由于射频耦合器与射频开关集成在一颗芯片中，所以在射频开关芯片中集成多个频带的射频开关时，难度非常大。因此，本实施方式旨在打破射频开关和射频耦合器的集成结构，通过将至少部分的射频耦合器(即耦合单元)形成在射频基板上，从而至少将射频耦合器的耦合单元从射频开关芯片中脱离出去，进而实现将多个射频开关集成在一颗射频开关芯片中。这样，由于射频耦合器的耦合单元不在射频开关芯片内，所以不同频带的射频信号隔离的难度降低很多，从而使得可以将多个射频开关集成在一个射频开关芯片内(例如将三个射频开关均集成在射频开关芯片内)，随着单颗射频开关芯片内集成的射频开关的数目增多，则本实施方式的优势愈明显。具体地说，射频耦合器可以包括耦合单元以及负载端。耦合单元连接于负载端。其中，耦合单元例如为耦合电感，负载端例如为电阻。本实施方式对射频耦合器的具体结构不做限制。射频耦合器的耦合单元形成于射频基板，例如将耦合电感贴片安装在射频基板上，由于射频耦合器的主要布线部分都在射频基板中，所以可避免在射频开关芯片中布射频耦合器，从而可以有效地降低射频开关芯片的尺寸。射频耦合器的负载端亦可以集成于射频开关芯片。通过射频开关芯片上的电阻和电容等无源器件，可以方便地实现射频开关与射频耦合器的负载端之间的链接。在一些例子中，还可以是射频耦合器整体形成于射频基板，本实施方式对于射频耦合器的部分元件与射频开关芯片的集成关系不作具体限制。现有技术中，由于射频耦合器和射频开关集成在一颗射频开关芯片中，为了节省射频开关芯片的面积，射频耦合器的耦合单元的大小受到极大的限制，而本实施方式将耦合单元直接形成在射频基板上，所以有利于适当增加耦合单元的尺寸，从而有利于降低射频插损损耗。

本实施方式的射频前端装置还包括：耦合器开关单元。在图3所示的射频前端装置仅支持三载波下行聚合时，在发射功率信号时，只需一个射频耦合器工作，此时，只有一个射频耦合器输出。射频前端装置的三个不同频带的射频耦合器可以通过一个公共输出端CPL_Out连接收发器，所以需要通过耦合器开关单元将三个射频耦合器的输出切换至射频耦合器的公共输出端。如图4所示，耦合器开关单元可以为一个单刀三掷开关。单刀三掷开关的动端对应连接射频耦合器的公共输出端CPL_Out，单刀双掷开关的三个不动端分别连接第一射频耦合器20的输出端O₁、第二射频耦合器21的输出端O₂以及第三射频耦合器22的输出端O₃。

在一些例子中，图3所示的射频前端装置不仅可以支持三载波下行聚合，还可以支持双载波上行聚合。因此，在发射功率信号时，需要两个射频耦合器同时工作。射频前端装置的三个不同频带的射频耦合器可以通过两个公共输出端连接收发器。此时，第一射频耦合器20、第二射频耦合器21以及第三射频耦合器22的输出端还可以通过耦合器开关单元连接两个公共输出端。如图5所示，耦合器开关单元可以包括三个单刀双掷开关。其中，各单刀双掷开关的两个不动端分别连接两个公共输出端(CPL_Out1以及CPL_Out2)，各单刀双掷开关的动端分别连接射频耦合器的输出端(O₁、O₂、O₃)。

在其他例子中，图3所示的射频前端装置不仅可以支持三载波下行聚合，还可以支持三载波上行聚合。因此，在发射功率信号时，需要三个射频耦合器同时工作。射频前端装置的三个不同频带的射频耦合器可以通过三个单刀三掷开关连接收发器。如图6所示，耦合器开关单元可以包括三个单刀三掷开关。其中，各单刀三掷开关的三个不动端分别连接三个公共输出端(CPL_Out1、CPL_Out2以及CPL_Out3)，各单刀三掷开关的动端分别连接射频耦合器的输出端(O₁、O₂、O₃)。

以上不难发现，当射频前端装置仅支持下行载波聚合时，耦合器开关单元的切换通道数目可以根据射频耦合器的数目确定，采用1个单刀L掷开关实现上行发射功率检测信号的切换。当射频前端装置同时支持上行、下行载波聚合时，耦合器开关单元可以由多个单刀P掷开关构成，其中，P为大于1且小于等于L的自然数，P的数目可以根据上行载波聚合的载波数目确定，开关的数目仍然可以根据射频耦合器的数目确定。其中，单刀P掷开关的动端对应连接于射频耦合器的输出端，单刀P掷开关的P个不动端分别连接收发器。通过采用本实施方式的耦合器开关单元，极大地提高了载波聚合的灵活性。

本实施方式将多个射频开关、耦合器开关单元以及射频耦合器相关的无源器件(例如射频耦合器的负载端)均集成在一颗射频开关芯片中，与现有技术相比，可以大幅提高射频开关芯片的集成度，极大地节约了射频开关芯片占用的面积，使得射频前端装置占用面积更小。而且射频耦合器的耦合单元的尺寸设计更灵活，因此更利于降低射频插损。本实施方式与现有技术相比，通过优化射频开关芯片集成度，可以显著降低成本。

本实用新型第三实施方式涉及一种电子设备，包括如第一或者第二实施方式所述的射频前端装置。本实施方式的电子设备可以为智能手机、平板电脑、车载影音、物联网设备以及可穿戴式设备等。本实施方式对电子设备不做具体限制。

与现有技术相比，本实施方式电子设备在实现载波聚合射频前端时，通过在射频基板中集成射频耦合器的方式可以有效地缩小射频开关芯片的面积，同时，由于射频耦合器不在射频开关芯片中，不同频带射频信号的隔离的难度降低很多，因此可以将多个射频开关集成到同一个射频开关芯片中，从而使得成本大幅降低。另外，在射频开关芯片中集成射频耦合器会导致射频耦合器的尺寸很小，所以导致射频插损损耗较大，而本实用新型可以通过增大射频耦合器的尺寸降低射频损耗。并且本实施方式还可以极大地减小射频开关芯片的尺寸，从而使得射频前端布局更简单。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (8)

1.一种射频前端装置，其特征在于，包括：射频基板、射频开关芯片以及L个射频耦合器；其中，所述L为大于1的自然数；

所述射频耦合器包括耦合单元，且所述耦合单元形成于所述射频基板，所述射频开关芯片设置于所述射频基板；

所述射频开关芯片内集成有L个射频开关，所述L个射频开关对应连接于所述L个射频耦合器。

2.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于，所述射频耦合器还包括与所述耦合单元连接的负载端；

所述负载端集成于所述射频开关芯片。

3.根据权利要求1所述的射频前端装置，其特征在于，所述射频耦合器整体形成于所述射频基板。

4.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耦合器开关单元以及收发器；

所述耦合器开关单元连接在所述L个射频耦合器开关的输出端与所述收发器之间；

所述耦合器开关单元集成于所述射频开关芯片。

5.根据权利要求4所述的射频前端装置，其特征在于，所述耦合器开关单元为单刀L掷开关。

6.根据权利要求4所述的射频前端装置，其特征在于，所述耦合器开关单元包括：L个单刀P掷开关，所述P为大于1且小于等于L的自然数；

所述单刀P掷开关的动端对应连接于所述射频耦合器的输出端，所述单刀P掷开关的P个不动端分别连接所述收发器。

7.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：宽频段多工器；

所述宽频段多工器的L个连接端分别对应连接所述L个射频开关。

8.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的射频前端装置。