CN209994372U - 射频装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种射频装置，涉及射频技术领域，包括：收发器芯片，所述收发器芯片的发射链路，所述收发器芯片的接收链路，与所述发射链路以及所述接收链路相连的射频开关，以及与所述射频开关相连的天线；其中，所述发射链路包括功率放大器以及功率放大器输入匹配电路，和功率放大器输出匹配电路。

Description

射频装置

技术领域

本公开涉及射频技术领域，具体地，涉及一种射频装置。

背景技术

随着无人机、机器人、物联网行业的快速发展，点对点、点对多点的远距离、连接稳定的多信道无线通信变得越来越广泛，而用于无线传输的射频模块在这之中已然成为了不可或缺的一部分。

目前常见的射频模块主要由收发器芯片、电源、晶振等器件组成，因其电路结构的限制，其在实际传输中的稳定性不尽人意，无法满足机器人、无人机等对数据实时性要求较高的设备的需求，极端情况下甚至还会导致设备失控，引发危险。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种射频装置，该射频装置用以解决现有技术中射频模块的发射功率较小、灵敏度较低，导致其在实际的应用中稳定性较差的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种射频装置，包括：

收发器芯片，所述收发器芯片的发射链路，所述收发器芯片的接收链路，与所述发射链路以及所述接收链路相连的射频开关，以及与所述射频开关相连的天线；

其中，所述发射链路包括功率放大器以及功率放大器输入匹配电路，和功率放大器输出匹配电路。

可选地，所述发射链路还包括滤波器和收发器发射匹配电路，其中，所述收发器发射匹配电路，所述滤波器，所述功率放大器输入匹配电路，所述功率放大器和所述功率放大器输出匹配电路串联。

可选地，所述接收链路包括低噪声放大器以及与所述低噪声放大器连接的收发器接收匹配电路。

可选地，所述射频开关经由滤波器与所述天线相连。

可选地，所述射频开关经由多层陶瓷滤波器与所述天线相连。

可选地，所述功率放大器输入匹配电路为通过微带线、电容、电感对所述功率放大器进行共轭匹配构成的电路。

可选地，所述功率放大器输出匹配电路为通过微带线、电容、电感对所述功率放大器进行负载牵引匹配构成的电路。

可选地，所述功率放大器为硅n沟道MOS场效应晶体管RQA0011DNS；

所述功率放大器输入匹配电路包括：微带线TL1、电容C26、微带线TL2、电感L5、微带线TL3、电容C28、微带线TL4、电容C27、微带线TL5，其中，微带线TL1的一端分别与电容C26的一端以及微带线TL2的一端相连，电容C26的另一端接地，微带线TL2的另一端与电感L5的一端相连，电感L5的另一端与微带线TL3的一端相连，微带线TL3的另一端分别与电容C28的一端以及微带线TL4的一端相连，电容C28的另一端接地，微带线TL4的另一端分别与电容C27的一端以及微带线TL5的一端相连，电容C27的另一端接地，微带线TL5的另一端与所述功率放大器的栅极相连；

所述功率放大器输出匹配电路包括；微带线TL6、电容C18、微带线TL7、电容C16、微带线TL8、电容C14、微带线TL9、电容C15、微带线TL10，其中，微带线TL6的一端与所述功率放大器的漏极相连，微带线TL6的另一端分别与电容C18的一端以及微带线TL2的一端相连，电容C18的另一端接地，微带线TL7的另一端与电容C16的一端以及微带线TL8的一端相连，电容C16的另一端接地，微带线TL8的另一端分别与电容C14的一端以及微带线TL9的一端相连，电容C14的另一端接地，微带线TL9的另一端分别与电容C15的一端以及微带线TL10的一端相连，电容C27的另一端接地。

采用上述技术方案，至少可以包括如下技术效果：

系统处于发射状态时，所述射频装置能够接收控制器发送的控制信号将收发器芯片和射频开关置于发射状态，随后信号可以经过收发器芯片从数字信号转化为射频信号再经由发射链路、射频开关，最后从天线发射出去。通过在收发器芯片的发射链路中设置功率放大器以及所述功率放大器的输入输出匹配电路，可以实现将射频信号先进行放大，再通过天线发送出去的效果，从而增加了射频装置发射信号的强度，最终提升其在实际应用中通信的稳定性，也使其能够适应更多的工作环境。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的一种射频装置的框图。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种射频装置的框图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种射频装置的收发器芯片接收匹配电路的电路图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种射频装置的收发器芯片发射链路的电路图。

附图标记说明

101-收发器芯片，102发射链路，1021-功率放大器输入匹配电路，1022功率放大器，1023-功率放大器输出匹配电路，1024-滤波器，103-接收链路，1031-低噪声放大器，104-射频开关，105-天线，106-多层陶瓷滤波器，301-收发器发射匹配电路，302-滤波器，303-功率放大器输入匹配电路，304-功率放大器输出匹配电路。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是根据一示例性实施例示出的一种射频装置的框图，参照图1，所述射频装置包括：收发器芯片101，所述收发器芯片101的发射链路102，所述收发器芯片101的接收链路103，与所述发射链路102以及所述接收链路103相连的射频开关104，以及与所述射频开关104相连的天线105；其中，所述发射链路102包括功率放大器1022以及功率放大器输入匹配电路1021，和功率放大器输出匹配电路1023。

示例地，系统处于发射状态时，所述射频装置可以接收控制器发送的控制信号，将收发器芯片101和射频开关104置于发射状态，随后信号可以经过收发器芯片101从数字信号转化为射频信号再经由发射链路102进行功率放大、最后通过射频开关104，从天线105发射出去。

也就是说，通过在收发器芯片101的发射链路102中设置功率放大器1022以及所述功率放大器1022的输入输出匹配电路，可以实现将射频信号先进行放大，再通过天线105发送出去的效果，从而增加了射频装置发射信号的强度，最终提升其在实际应用中的稳定性，也使其能够适应更多变的工作环境。例如，在具体实施时，还可以针对功率放大器1022进行相应的阻抗匹配，以产生更好的功率放大效果。比如可以在功率放大器1022前级进行共轭匹配，在功率放大器1022的后级进行负载牵引匹配，从而更好的发挥功率放大器1022的作用，增加射频装置的发射功率。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述发射链路102还包括滤波器1024和收发器发射匹配电路，其中，所述收发器发射匹配电路，所述滤波器1024，所述功率放大器输入匹配电路1021，所述功率放大器1022和所述功率放大器输出匹配电路1023串联。

不难理解的是，在发射链路102，由于发生功率较大，信号的二次谐波和三次谐波也会较大。通过在发射链路102中设置滤波器1024，可以有效地对信号进行选频，滤除带外谐波，防止谐波信号也被功率放大器1022一起放大，从而对系统造成影响。

请参照图2，在一种可能的实施方式中，所述射频装置的接收链路103包括低噪声放大器1031以及与所述低噪声放大器1031连接的收发器接收匹配电路。

也就是说，可以通过所述低噪声放大器1031将天线105接收到的微弱射频信号放大，从而增加接收链路103的接收灵敏度，提升射频装置的稳定性。

示例地，参照图2以及图3所示的一种射频装置的收发器芯片101接收匹配电路的电路图，当系统处于接收状态时，首先射频装置可以接收控制器的控制信号，根据所述控制信号将收发器芯片101和射频开关104置于接收状态。天线105接收到的微弱射频信号可以经过射频开关104、在接收链路103由低噪声放大器1031进行放大，低噪声放大器1031输出的LNA_OUT信号，可以由接收匹配电路转换成差分信号RXP和RXN直接输入到收发器芯片101。再经过收发器芯片101从射频信号转换成为数字信号，最后通过数据接口传输到后端的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。

在另一种可能的实施方式中，所述射频装置的射频开关104经由滤波器与所述天线105相连。

这样一来，在射频装置发射过程中，就可以通过所述滤波器针对发射链路102中滤除不彻底的发射信号进行二次过滤，起到进一步的减少谐波的效果。此外，在射频装置接收过程中，天线105接收到的信号是比较微弱的，容易受到带外信号的干扰，所述滤波器还可以对接收信号进行选频，防止带外信号影响系统性能。

在另一种可能的实施方式中，所述射频开关104经由多层陶瓷滤波器106与所述天线105相连，从而可以减小带外信号对接收信号的干扰。

在另一种可能的实施方式中，所述射频装置的功率放大器输入匹配电路1021为通过微带线、电容、电感对所述功率放大器1022进行共轭匹配构成的电路。

在另一种可能的实施方式中，所述射频装置的功率放大器输出匹配电路1023为通过微带线、电容、电感对所述功率放大器1022进行负载牵引匹配构成的电路。

在另一种可能的实施方式中，参照图4所示出的一种射频装置的收发器芯片101发射链路102的电路图，所述发射链路102包括收发器发射匹配电路301，滤波器302，功率放大器输入匹配电路303，功率放大器输出匹配电路304。

其中，所述收发器发射匹配电路301由电容C30、电感L6和电容C22组成，电容C30的一端与电感L6的一端相连，电感L6的另一端与电容C22的一端相连，电容C22另一端接地。滤波器303由电感L2、电容C24、电感L3、电容C25、电感L4组成，其中，电感L2的一端与所述电感L6以及电容C22相连，电感L2的另一端与电感L3以及电容C24相连，电感L3的另一端与电感L4以及电容C25相连，电容C25的另一端接地，电感L4的另一端连接隔直电容C21。所述功率放大器可以为硅n沟道MOS场效应晶体管RQA0011DNS；所述功率放大器输入匹配电路可以包括：微带线TL1、电容C26、微带线TL2、电感L5、微带线TL3、电容C28、微带线TL4、电容C27、微带线TL5，其中，微带线TL1的一端分别与电容C26的一端以及微带线TL2的一端相连，电容C26的另一端接地，微带线TL2的另一端与电感L5的一端相连，电感L5的另一端与微带线TL3的一端相连，微带线TL3的另一端分别与电容C28的一端以及微带线TL4的一端相连，电容C28的另一端接地，微带线TL4的另一端分别与电容C27的一端以及微带线TL5的一端相连，电容C27的另一端接地，微带线TL5的另一端与所述功率放大器的栅极相连；所述功率放大器输出匹配电路包括；微带线TL6、电容C18、微带线TL7、电容C16、微带线TL8、电容C14、微带线TL9、电容C15、微带线TL10，其中，微带线TL6的一端与所述功率放大器的漏极相连，微带线TL6的另一端分别与电容C18的一端以及微带线TL2的一端相连，电容C18的另一端接地，微带线TL7的另一端与电容C16的一端以及微带线TL8的一端相连，电容C16的另一端接地，微带线TL8的另一端分别与电容C14的一端以及微带线TL9的一端相连，电容C14的另一端接地，微带线TL9的另一端分别与电容C15的一端以及微带线TL10的一端相连，电容C27的另一端接地，微带线TL9的另一端连接隔直电容C32。

值得说明的是，图4中仅是以场效应晶体管示意的功率放大器Q1，在具体实施时，也可以采用三极管实现功率放大器，本公开对此不做限定。

示例地，所述射频装置可以采用SPI接口与MCU连接，由晶振(SJK_30MHz)为收发器芯片101(Si4463)提供时钟信号。当系统处于发射状态时，数据接口接收到后端的MCU发送的控制信号和数据，控制信号将收发器芯片101和射频开关104(SKY13270_92LF)置于发射状态。数字信号TX_OUT经过收发器芯片101转变成射频信号，再经过由C30(GRM1555C1H3R3CA01#)、L6(LQW15AN15NG80#)和C22(GRM1551X1E5R1CA01#)组成的收发器发射匹配电路301，由L2(LQW15AN12NG00#)、C24(GRM1555C1H3R3CA01#)、L3(LQW15AN24NG80#)、C25(GRM1555C1H3R3CA01#)、L4(LQW15AN12NG00#)组成的滤波器302对射频信号中的高次谐波进行过滤。过滤得到的信号经过隔直电容C21(GRM1555C1E101GA01#)再通过由TL1、C26(GRM1555C1E8R5CA01#)、TL2、L5(LQG15HH1N0B02#)、TL3、C28(GRM1885C1H6R5BA01#)、TL4、C27(GRM1885C1H470GA01#)、TL5组成的功率放大器输入匹配电路303、功率放大器Q1(RQA0011DNS)、由TL6、C18(GRM1885C1H820GA01#)、TL7、C16(GRM1885C1H430GA01#)、TL8、C14(GRM1885C1H5R3BA01#)、TL9、C15(GRM1885C1H3R0BA01#)、TL10组成的功率放大器输出匹配电路304对射频信号进行功率放大。放大之后的射频信号经由隔直电容C32，得到发射链路102的输出信号TX_ANT，TX_ANT经过射频开关104，由多层陶瓷滤波器106(DEA160960LT-1169AA)进行二次过滤，最终从天线105发射出去。其中，所述功率放大器输入匹配电路303可以是共轭匹配，从而可以使功率放大器Q1获得最大的功率传输；所述功率放大器输出匹配304可以是负载牵引匹配，使得功率放大器Q1可以在特定的频率下和输入功率下输出最大功率，提升放大效果。最终可以提高射频装置的发射功率，增加信号传输距离，提升稳定性，从而可以适应更复杂的环境，满足无人机等高稳定性要求的设备。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。例如，可以将收发器芯片101的型号、功率放大器1022以及相应的阻抗匹配方法进行相应替换，或是将放大器Q1采用三极管来实现等等。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如将图1至图4所示的一个或多个内容进行组合或删减，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种射频装置，其特征在于，包括：

收发器芯片，所述收发器芯片的发射链路，所述收发器芯片的接收链路，与所述发射链路以及所述接收链路相连的射频开关，以及与所述射频开关相连的天线；其中，所述发射链路包括功率放大器以及功率放大器输入匹配电路，和功率放大器输出匹配电路。

2.根据权利要求1所述的射频装置，其特征在于，所述发射链路还包括滤波器和收发器发射匹配电路，其中，所述收发器发射匹配电路，所述滤波器，所述功率放大器输入匹配电路，所述功率放大器和所述功率放大器输出匹配电路串联。

3.根据权利要求1所述的射频装置，其特征在于，所述接收链路包括低噪声放大器以及与所述低噪声放大器连接的收发器接收匹配电路。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的射频装置，其特征在于，所述射频开关经由滤波器与所述天线相连。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的射频装置，其特征在于，所述射频开关经由多层陶瓷滤波器与所述天线相连。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的射频装置，其特征在于，所述功率放大器输入匹配电路为通过微带线、电容、电感对所述功率放大器进行共轭匹配构成的电路。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的射频装置，其特征在于，所述功率放大器输出匹配电路为通过微带线、电容、电感对所述功率放大器进行负载牵引匹配构成的电路。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的射频装置，其特征在于，

所述功率放大器为硅n沟道MOS场效应晶体管RQA0011DNS；

所述功率放大器输入匹配电路包括：微带线TL1、电容C26、微带线TL2、电感L5、微带线TL3、电容C28、微带线TL4、电容C27、微带线TL5，其中，微带线TL1的一端分别与电容C26的一端以及微带线TL2的一端相连，电容C26的另一端接地，微带线TL2的另一端与电感L5的一端相连，电感L5的另一端与微带线TL3的一端相连，微带线TL3的另一端分别与电容C28的一端以及微带线TL4的一端相连，电容C28的另一端接地，微带线TL4的另一端分别与电容C27的一端以及微带线TL5的一端相连，电容C27的另一端接地，微带线TL5的另一端与所述功率放大器的栅极相连；

所述功率放大器输出匹配电路包括；微带线TL6、电容C18、微带线TL7、电容C16、微带线TL8、电容C14、微带线TL9、电容C15、微带线TL10，其中，微带线TL6的一端与所述功率放大器的漏极相连，微带线TL6的另一端分别与电容C18的一端以及微带线TL2的一端相连，电容C18的另一端接地，微带线TL7的另一端与电容C16的一端以及微带线TL8的一端相连，电容C16的另一端接地，微带线TL8的另一端分别与电容C14的一端以及微带线TL9的一端相连，电容C14的另一端接地，微带线TL9的另一端分别与电容C15的一端以及微带线TL10的一端相连，电容C27的另一端接地。

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