CN207947761U

CN207947761U - 宽带射频前端的系统架构

Info

Publication number: CN207947761U
Application number: CN201820464041.XU
Authority: CN
Inventors: 张辉; 娄肖萌; 颜国国; 孙宏杰; 郁发新
Original assignee: Hangzhou Zhenlei Microwave Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Zhenlei Microwave Technology Co Ltd
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2018-10-09
Anticipated expiration: 2028-04-03

Abstract

本实用新型公开了一种宽带射频前端的系统架构，包括宽带收发机、发射模块、接收模块和宽带天线，发射模块包括宽带驱动功率放大器、宽带功率放大器和发射模块匹配电路；接收模块包括宽带低噪声放大器和接收模块匹配电路。发射模块匹配电路包括多个频段的输入匹配电路、多个频段的级间匹配电路、多个频段的输出匹配电路。接收模块匹配电路包括多个频段的输入匹配电路、多个频段的输出匹配电路。本实用新型结合多个频段的匹配电路以及射频开关的切换通道功能，将宽带功率放大器和宽带低噪声放大器应用于射频前端模块中，替代了多个功率放大器和多个低噪声放大器的作用，实现了多频段的收发，降低了射频前端电路的设计难度和设计成本，提高了电路的集成度。

Description

宽带射频前端的系统架构

技术领域

本实用新型涉及射频前端领域，具体而言是一种宽带射频前端的系统架构。

背景技术

当前，移动通信系统多种模式、多个频段共存，市场希望单个移动终端能够支持不同通信协议和频段，同时，为降低整机成本，系统集成度在不断提高。伴随着集成电路的迅猛发展，射频前端模块也正朝着小型化、宽带化和高频化方向发展，其性能的好坏直接关系到整个通信系统的通信质量。

射频前端模块在无线通讯中同时扮演着两个重要的角色，在发射信号的过程中扮演着将二进制信号转换成高频率的无线电磁波信号，在接收信号的过程中将收到的电磁波信号转换成二进制数字信号。

射频前端模块是连接通信收发芯片（Transceiver）和天线（Antenna）的必经通路，主要包括：功率放大器（PA），滤波器（Filter）、双工器或多工器（Duplexer或Multiplexer）、低噪声放大器（LNA）和开关（Switch）或天线调谐模块（ASM）等。射频部分处于发射状态时，开关的接收支路关闭发射支路打开，低噪声放大器处于关闭状态，从收发机发出的信号经过功率放大器放大，再通过滤波器滤除杂波，通过双工器后连接到开关的发射支路，信号通过天线发射出去；当射频部分处于接收状态时，开关的接收支路打开发射通道关闭，功率放大器关闭，从天线接收到的信号，通过开关的接收支路到双工器，经过滤波后传递给低噪声放大器放大，放大后传递给收发机进行信号处理，完成信号接收。

传统的射频前端电路使用多个驱动功率放大器、功率放大器、低噪声放大器，结合射频开关的切换通道功能，实现多频段的发射和接收，这无疑增加了射频前端电路的复杂性，提高了系统的整体设计难度和成本。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种宽带射频前端的系统架构。

一种宽带射频前端的系统架构，包括宽带收发机、发射模块、接收模块和宽带天线，

所述的发射模块包括宽带驱动功率放大器、宽带功率放大器和发射模块匹配电路；

所述的接收模块包括宽带低噪声放大器和接收模块匹配电路。

所述的匹配电路包括匹配网络及滤波器电路。

所述的发射模块匹配电路包括多个频段的输入匹配电路、多个频段的级间匹配电路、多个频段的输出匹配电路。

所述的接收模块匹配电路包括多个频段的输入匹配电路、多个频段的输出匹配电路。

本实用新型的有益效果：本实用新型结合多个频段的匹配电路以及射频开关的切换通道功能，将宽带功率放大器和宽带低噪声放大器应用于射频前端模块中，替代了多个功率放大器和多个低噪声放大器的作用，实现了多频段的收发，大大降低了射频前端电路的设计难度和设计成本，并提高了整体电路的集成度。

附图说明

图1为传统射频前端系统架构图；

图1中，宽带收发机1、第一输入匹配2、第一驱动功率放大器3、第一级间匹配4、第一功率放大器5、第一输出匹配/滤波器6、第二输入匹配7、第二驱动功率放大器8、第二级间匹配9、第二功率放大器10、第二输出匹配/滤波器11、第三输入匹配12、第三驱动功率放大器13、第三级间匹配14、第三功率放大器15、第三输出匹配/滤波器16、第四输入匹配/滤波器17、第一低噪声放大器18、第四输出匹配19、第五输入匹配/滤波器20、第二低噪声放大器21、第五输出匹配22、第六输入匹配/滤波器23、第三低噪声放大器24、第六输出匹配25、单刀六掷开关26、调谐器27、宽带天线28；

图2为本实用新型的一个架构图；

图2中，宽带收发机1、多个频段输入匹配29、第一单刀三掷开关30、宽带驱动功率放大器31、第二单刀三掷开关32、多个频段级间匹配33、第三单刀三掷开关34、宽带功率放大器35、第四单刀三掷开关36、多个频段输出匹配/滤波器37、第五单刀三掷开关38、第六单刀三掷开关39、多个频段输入匹配/滤波器40、第七单刀三掷开关41、宽带低噪声放大器42、第八单刀三掷开关43、多个频段输出匹配44、单刀双掷开关45、调谐器27、宽带天线28。

具体实施方式

如图1所示，传统射频前端系统架构包括宽带收发机1、发射/接收模块和宽带天线28。发射模块包括第一输入匹配2、第一驱动功率放大器3、第一级间匹配4、第一功率放大器5、第一输出匹配/滤波器6、第二输入匹配7、第二驱动功率放大器8、第二级间匹配9、第二功率放大器10、第二输出匹配/滤波器11、第三输入匹配12、第三驱动功率放大器13、第三级间匹配14、第三功率放大器15、第三输出匹配/滤波器16，其中第一输入匹配2、第一级间匹配4、第一输出匹配/滤波器6、第二输入匹配7、第二级间匹配9、第二输出匹配/滤波器11、第三输入匹配12、第三级间匹配14、第三输出匹配/滤波器16用于功率放大器的不同频段匹配，第一驱动功率放大器3、第一功率放大器5、第二驱动功率放大器8、第二功率放大器10、第三驱动功率放大器13、第三功率放大器15用于射频信号的放大。接收模块包括第四输入匹配/滤波器17、第一低噪声放大器18、第四输出匹配19、第五输入匹配/滤波器20、第二低噪声放大器21、第五输出匹配22、第六输入匹配/滤波器23、第三低噪声放大器24、第六输出匹配25，其中第四输入匹配/滤波器17、第四输出匹配19、第五输入匹配/滤波器20、第五输出匹配22、第六输入匹配/滤波器23、第六输出匹配25用于低噪声放大器的不同频段匹配，第一低噪声放大器18、第二低噪声放大器21、第三低噪声放大器24用于射频信号的低噪声放大。调谐器27用于天线与发射机的阻抗匹配，宽带天线28用于射频信号与电磁信号的相互转换。

如图2所示，本实用新型的一种宽带射频前端的系统架构与传统射频前端系统架构相比，本实用新型将宽带功率放大器和宽带低噪声放大器应用于射频前端模块中，结合多个频段的匹配电路以及射频开关的通道切换，实现宽带射频信号的放大处理，提高系统的集成度，最大程度上减小了驱动功率放大器、功率放大器、低噪声放大器的数量，减小了系统的面积，降低电路的设计难度。射频通信中，常使用相对带宽来表示频带宽度，即频带范围与中心频率的比值。通常定义相对带宽大于等于20%的射频电路为宽带，否则为窄带。

本实用新型的一种宽带射频前端的系统架构包括宽带收发机1、宽带发射/接收模块和宽带天线28。宽带发射模块包括多个频段输入匹配29、第一单刀三掷开关30、宽带驱动功率放大器31、第二单刀三掷开关32、多个频段级间匹配33、第三单刀三掷开关34、宽带功率放大器35、第四单刀三掷开关36、多个频段输出匹配/滤波器37、第五单刀三掷开关38，其中第一单刀三掷开关30、第二单刀三掷开关32、第三单刀三掷开关34、第四单刀三掷开关36、第五单刀三掷开关38主要用于发射信号的通道切换，多个频段输入匹配29、多个频段级间匹配33、多个频段输出匹配/滤波器37用于宽带功率放大器的不同频段匹配，31、35用于射频信号的放大。宽带接收模块包括第六单刀三掷开关39、多个频段输入匹配/滤波器40、第七单刀三掷开关41、宽带低噪声放大器42、第八单刀三掷开关43、多个频段输出匹配44，其中第六单刀三掷开关39、第七单刀三掷开关41、第八单刀三掷开关43主要用于接收信号的通道切换，多个频段输入匹配/滤波器40、多个频段输出匹配44用于宽带低噪声放大器的不同频段匹配，宽带低噪声放大器42用于射频信号的低噪声放大。调谐器27用于天线与发射机的阻抗匹配，宽带天线28用于射频信号与电磁信号的相互转换。

信号发射：（1）通过射频开关切换，使b端口与b1相连，c端口与c1相连，d端口与d1相连，e端口与e1相连，f端口与f1相连，j端口与j1相连，收发机处理后的信号通过宽带驱动功率放大器31放大后，再经过宽带功率放大器35放大，滤波处理后传送至宽带天线28将B1T信号发射出去。

（2）通过射频开关切换，使b端口与b2相连，c端口与c2相连，d端口与d2相连，e端口与e2相连，f端口与f2相连，j端口与j1相连，收发机处理后的信号通过宽带驱动功率放大器31放大后，再经过宽带功率放大器35放大，滤波处理后传送至宽带天线28将B2T信号发射出去。

（3）通过射频开关切换，使b端口与b3相连，c端口与c3相连，d端口与d3相连，e端口与e3相连，f端口与f3相连，j端口与j1相连，收发机处理后的信号通过宽带驱动功率放大器31放大后，再经过宽带功率放大器35放大，滤波处理后传送至天线28将B3T信号发射出去。

信号接收：（1）通过射频开关切换，使g端口与g1相连，h端口与h1相连，i端口与i1相连，j端口与j2相连，天线接收到的信号通过滤波处理后，再经过宽带低噪声放大器42放大，传送至收发机1对B1R信号进行处理。

（2）通过射频开关切换，使g端口与g2相连，h端口与h2相连，i端口与i2相连，j端口与j2相连，天线接收到的信号通过滤波处理后，再经过宽带低噪声放大器42放大，传送至收发机1对B2R信号进行处理。

（3）通过射频开关切换，使g端口与g3相连，h端口与h3相连，i端口与i3相连，使j端口与j2相连，天线接收到的信号通过滤波处理后，再经过宽带低噪声放大器42放大，传送至收发机1对B3R信号进行处理。

本实用新型图示以三个通道作为范例阐述，显而易见的，通道的数量不作为影响本实用新型应用的因子，因此，通道的数量可为二个、四个、五个或者更多个；此外，接收和发射的通道数量没有必要限定为相同。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，这些描述都是试例，并不是对本实用新型应用范围的限制，本领域技术人员可以根据本实用新型的原理和应用模型对本实用新型做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims

1.一种宽带射频前端的系统架构，其特征在于，包括宽带收发机、发射模块、接收模块和宽带天线，所述的发射模块包括宽带驱动功率放大器、宽带功率放大器和发射模块匹配电路；

2.根据权利要求1所述的宽带射频前端的系统架构，其特征在于，所述的匹配电路包括匹配网络及滤波器电路。

3.根据权利要求1所述的宽带射频前端的系统架构，其特征在于，所述的发射模块匹配电路包括多个频段的输入匹配电路、多个频段的级间匹配电路、多个频段的输出匹配电路。

4.根据权利要求1所述的宽带射频前端的系统架构，其特征在于，所述的接收模块匹配电路包括多个频段的输入匹配电路、多个频段的输出匹配电路。