CN209072481U - 一种基于SoC的集成芯片系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线通信系统领域，具体涉及一种基于SoC的集成芯片系统，包括芯片衬底，公共接收发射单元和功率合成分配单元、多个信号接收发射支路单元；公共接收发射单元的接收链路与功率合成分配单元、多个信号接收发射支路单元的信号接收支路共同构成系统的接收通路，以从多个信号接收发射支路单元接收信号并实现多路信号输入；公共接收发射单元的发射链路与功率合成分配单元、多个信号接收发射支路单元的信号发射支路共同构成系统的发射通路，以从多个信号接收发射支路单元发射信号并实现多路信号输出。本系统在一片SoC芯片上实现了多条信号输入、输出通道，实现信号的多路输入或输出，大幅度提高了系统集成度、一致性和可靠性。

Description

一种基于SoC的集成芯片系统

技术领域

本实用新型涉及一种无线通信系统的集成芯片领域，特别是一种基于SoC的集成芯片系统。

背景技术

随着无线技术的进步，以及如今日益复杂的电磁环境，无线通信系统亟需覆盖更高的频率范围、提供更高的分辨率、传输更远的距离以及集成更多不同功能，这就要求模块的设计更加小型化、集成化，而模块是由各种功能不同的芯片以及无源链路组合而成。因此，若可以将芯片和无源链路集成于单片SoC(System on Chip,系统级芯片，也称片上系统)集成电路芯片之上，则可实现模块的小型化。同时这种小型化的结构势必被广泛用于各种通信产品中，也是相控阵天线小型化、集成化的发展方向，特别适用于模块小型化的发展。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种基于SoC的集成芯片系统，系统通过集成多种功能器件如芯片、功分网络等，减小链路所占面积、减小电磁干扰、增加模块可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于SoC的集成芯片系统，包括芯片衬底，以及安装于所述芯片衬底上的一个公共接收发射单元和功率合成分配单元、多个信号接收发射支路单元；

其中，所述公共接收发射单元包括接收链路和发射链路两条支路，所述信号接收发射支路单元包括信号接收支路和信号发射支路；所述公共接收发射单元的接收链路与所述功率合成分配单元、所述多个信号接收发射支路单元的信号接收支路共同构成系统的接收通路，以从多个信号接收发射支路单元接收信号并实现多路信号输入；所述公共接收发射单元的发射链路与所述功率合成分配单元、所述多个信号接收发射支路单元的信号发射支路共同构成系统的发射通路，以从多个信号接收发射支路单元发射信号并实现多路信号输出。

优选的，所述基于SoC的集成芯片系统中，所述公共接收发射单元还包括第一端口、第一开关、第二开关；

所述第一端口通过所述第一开关连接到所述接收链路的输出端，所述接收链路的输入端通过第二开关连接到所述功率合成分配单元，以接收来自多个信号接收发射支路单元的信号；

或者所述第一端口通过所述第一开关连接到所述发射链路的输入端，所述发射链路的输出端通过第二开关连接到所述功率合成分配单元，以通过多个信号接收发射支路单元发射信号。

优选的，所述基于SoC的集成芯片系统中，所述公共接收发射单元还包括设置在所述接收链路上的末级放大器和设置在所述发射链路上的公共端驱动放大器。

优选的，所述基于SoC的集成芯片系统中，所述信号接收发射支路单元还包括公共接收发射单元还包括公共端公共端控制电路、切换开关，所述公共端公共端控制电路一端与所述功率分配合成单元连接，另一端通过所述切换开关连接到所述信号接收发射支路单元的信号接收支路或信号发射支路。

优选的，所述基于SoC的集成芯片系统中，所述公共端控制电路包括矢量调制器、数字移相器、数字衰减器、幅相调制芯片中的一种或多种。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本系统将信号接收与发射系统中多个通道(射频链路)的放大器、幅相调制芯片通过开关的切换、功分网络的合成或分配集成于一片SOC芯片上，在一片SOC芯片上可以得到多条输入、输出通道，实现信号的多路输入或输出，大幅度提高了系统集成度，同时提高了系统的一致性和可靠性；并且减小链路所占面积、减小电磁干扰、增加模块可靠性

附图说明

图1是本实用新型的基于SoC的集成芯片系统原理框图；

图2为本实用新型的基于SoC多通道发射集成芯片系统原理框图；

图3为本实用新型的基于SoC多通道接收集成芯片系统原理框图。

图中标记：101-芯片衬底，102-公共端发射驱动链路，103-第一开关，104-第二开关，105-公共端接收驱动链路，106-通道末级功放，107-切换开关、108-接收放大器、109-切换开关，110-公共端控制电路、111-功率合成分配单元、112-公共端控制电路，113-开关，114-接收放大器，115-开关，116-通道末级；

201-芯片衬底、202-公共端发射驱动链路，203-通道末级功放，204-公共端控制电路，205-通道驱动放大器、206-功率合成分配单元、207-通道驱动放大器、208-公共端控制电路、209-末级放大器；

301-芯片衬底，302-末级放大器，303-通道驱动放大器，304-公共端控制电路，305-通道驱动放大器、306-功率合成分配单元、307-通道驱动放大器、308-公共端控制电路、309-接收放大器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型示例性的基于SoC的集成芯片系统(包含多路收发通道的集成芯片)，包括芯片衬底101，以及封装在芯片衬底101上的一个公共接收发射单元(包括芯片衬底101，公共端发射驱动链路102，第一开关103，第二开关104，公共端接收驱动链路105)和功率合成分配单元111、多个信号接收发射支路单元(两条支路单元，一条为：在功率合成分配单元111上方的通道末级功放106，切换开关107、接收放大器108、切换开关109，公共端控制电路110)

具体的，芯片衬底可以采用GaAs、GaN、SiC、SiGe或CMOS等工艺制作而成，其用于封装SoC集成芯片。功率合成分配单元111用于对发射信号进行功率分配或对接收信号进行功率合成。其采用功分器实现，并根据实际使用情况中的信号接收发射支路单元的数量进行设计，当系统中只有两条支路单元时，其为1分2功分器(图1给出了一个1分2功分器的示例)；系统中有三条支路单元时，其为1分3功分器；即系统中有几条支路单元时则采用相应分配系数的功分器，以使公共接收发射单元通过功分器连接到各个支路单元，完成信号的发射或接收。

进一步的，公共接收发射单元包括第一端口、第一开关103、第二开关104，还包括接收链路和发射链路两条支路。其中，第一端口为公共接收发射单元的外接端口，用于连接到外部器件，以对外部器件进行信号发射，或接收外部器件发出的信号。第一开关103、第二开关104为接收链路和发射链路的公共开关，即由开关的切换选择连接到接收链路或者发射链路。当公共接收发射单元需要接收来自多个信号接收发射支路单元的信号时，只需将第一开关连接到接收链路的输出端，并将第二开关连接到接收链路的输入端，从而通过与第二开关另一端连接的功率合成分配单元接收信号。当公共接收发射单元需要向多个信号接收发射支路单元发射信号时，只需将第一开关连接到发射链路的输入端，并将第二开关连接到发射链路的输出端，从而通过与第二开关另一端连接的功率合成分配单元111发射信号。

同样的，我们在每个信号接收发射支路单元中设计一条信号接收支路和一条信号发射支路，加入两个切换开关实现两条支路的选择切换，并且在两条支路的公共端(与功率合成分配单元连接的端口即为公共端)设置有公共端控制电路，包括：一支路单元的公共端控制电路110、二支路单元的公共端控制电路112，公共端控制电路由幅相调节芯片、矢量调制器(VM)、数字移相器和数字衰减器等幅度相位控制硬件结构中的一种或多种组成。从而在接收功分器分配的发射信号或者在向功分器发射信号之前对信号进行调制，以提供系统发射的可靠性。

优选的，在公共接收发射单元的接收链路、多个信号接收发射支路单元的信号接收支路中设置通道末级放大器，并在公共接收发射单元的发射链路、多个信号接收发射支路单元的信号发射支路中设置驱动放大器，以提高相应的信号的性能。若加入放大器，一般选用低噪放放大器。

通过多个开关进行切换选择，使得公共接收发射单元的接收链路与功率合成分配单元、多个信号接收发射支路单元的信号接收支路共同构成系统的接收通路，以从多个信号接收发射支路单元接收信号并实现多路信号输入；公共接收发射单元的发射链路与功率合成分配单元、多个信号接收发射支路单元的信号发射支路共同构成系统的发射通路，以从多个信号接收发射支路单元发射信号并实现多路信号输出。

此外，在实际应用中，也可以根据需要将本系统设计成具有多路接收通道的芯片系统或者是具有多路发射通道的芯片系统。即当只需要芯片提供信号发射或者接收通道时，则集成一种通道即可。如图2所示，多通道发射SOC系统包括：芯片衬底201、公共端发射驱动链路202，通道末级功放203，公共端控制电路204，通道驱动放大器205、功率合成分配单元206、通道驱动放大器207、公共端控制电路208、末级放大器209。如图3所示，多通道接收SOC系统包括：芯片衬底301，末级放大器302，通道驱动放大器303，公共端控制电路304，通道驱动放大器305、功率合成分配单元306、通道驱动放大器307、公共端控制电路308、接收放大器309。

本系统将信号接收与发射系统中多个通道(一般为2个或4个通道，但不局限于此数量)的放大器、幅相调制芯片通过开关的切换、功分网络的合成或分配集成于一片SoC芯片上。由此在一片SoC芯片上可以得到多条输入、输出通道，实现信号的多路输入或输出，大幅度提高了系统集成度，同时提高了系统的一致性和可靠性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于SoC的集成芯片系统，其特征在于，包括芯片衬底，以及安装于所述芯片衬底上的一个公共接收发射单元和功率合成分配单元、多个信号接收发射支路单元；

其中，所述公共接收发射单元包括接收链路和发射链路两条支路，所述信号接收发射支路单元包括信号接收支路和信号发射支路；所述公共接收发射单元的接收链路与所述功率合成分配单元、所述多个信号接收发射支路单元的信号接收支路共同构成系统的接收通路，以从多个信号接收发射支路单元接收信号并实现多路信号输入；所述公共接收发射单元的发射链路与所述功率合成分配单元、所述多个信号接收发射支路单元的信号发射支路共同构成系统的发射通路，以从多个信号接收发射支路单元发射信号并实现多路信号输出。

2.根据权利要求1所述的基于SoC的集成芯片系统，其特征在于，所述公共接收发射单元还包括第一端口、第一开关、第二开关；

所述第一端口通过所述第一开关连接到所述接收链路的输出端，所述接收链路的输入端通过第二开关连接到所述功率合成分配单元，以接收来自多个信号接收发射支路单元的信号；

或者所述第一端口通过所述第一开关连接到所述发射链路的输入端，所述发射链路的输出端通过第二开关连接到所述功率合成分配单元，以通过多个信号接收发射支路单元发射信号。

3.根据权利要求2所述的基于SoC的集成芯片系统，其特征在于，所述公共接收发射单元还包括设置在所述接收链路上的末级放大器和设置在所述发射链路上的公共端驱动放大器。

4.根据权利要求1所述的基于SoC的集成芯片系统，其特征在于，所述信号接收发射支路单元还包括公共接收发射单元还包括公共端公共端控制电路、切换开关，所述公共端公共端控制电路一端与所述功率分配合成单元连接，另一端通过所述切换开关连接到所述信号接收发射支路单元的信号接收支路或信号发射支路。

5.根据权利要求4所述的基于SoC的集成芯片系统，其特征在于，所述公共端控制电路包括矢量调制器、数字移相器、数字衰减器、幅相调制芯片中的一种或多种。