CN210899173U - 射频处理电路、射频天线模块及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种射频处理电路、射频天线模块及电子设备。本实用新型实施例通过设计阻抗值可调节的定向耦合模块，根据不同的天线适应性匹配定向耦合模块的阻抗值，使天线与定向耦合模块的阻抗值相同，减少因天线与定向耦合模块的阻抗值不同而产生的回波对接收信号的干扰，提高射频处理电路的接收灵敏度，以提高射频芯片对不同天线的适应能力。

Description

射频处理电路、射频天线模块及电子设备

技术领域

本实用新型涉及但不限于无线通信领域，尤其是涉及一种射频处理电路、射频天线模块及电子设备。

背景技术

随着通信技术的快速发展，无线通信技术的应用越来越广泛。其中射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术是无线通信的一个重要应用。射频识别技术通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，拥有广泛的应用场景。

但是，由于射频识别技术使用的技术标准不统一，在收发不同的射频信号时可能需要使用不同的天线，因此现有射频模块存在以下问题：射频模块接收不同信号时需要切换天线，但是因为在使用不同天线时，射频模块接收灵敏度不一致，即射频处理电路对不同天线的适应能力差。

实用新型内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本实用新型实施例提出一种射频处理电路、射频天线模块及电子设备，能够根据不同的天线调节定向耦合模块耦合端的阻抗，降低因阻抗不同而产生的回波信号，降低天线回波对接收信号的影响，提高射频模块的接收灵敏度，以提高射频模块对不同天线的适应能力。

第一方面，本实用新型的一个实施例提供了一种射频处理电路，包括：

射频芯片模块，所述射频芯片模块用于处理射频信号；

功率放大模块，所述功率放大模块用于放大所述射频信号，所述功率放大模块包括功放输入端和功放输出端，所述功率放大模块的功放输入端与所述射频芯片模块的输出端连接；

定向耦合模块，所述定向耦合模块用于匹配所述射频信号，所述定向耦合模块包括输入端、输出端、耦合端和隔离端，所述定向耦合模块的输入端与所述功率放大模块的功放输出端连接，所述定向耦合模块的隔离端与所述射频芯片模块的接收输入端连接；

载波消除模块，所述载波消除模块用于调整所述定向耦合模块耦合端信号的阻抗，所述载波消除模块与所述定向耦合模块的耦合端连接。

具体地，所述载波消除模块包括射频开关、可调节电容和可调节电感，所述定向耦合模块的耦合端、射频开关与所述可调节电感依次串联，所述可调节电容的输入端与所述定向耦合模块的耦合端连接。

具体地，所述射频开关根据所述定向耦合模块耦合端信号的阻抗选择不同档位的所述可调节电感，所述可调节电容的调节方式为自动调节，所述可调节电感与所述可调节电容用于调整阻抗，所述载波消除模块用于调整所述定向耦合模块耦合端信号阻抗的相位以及幅度。

具体地，所述可调节电感用于调节所述定向耦合模块耦合端信号的阻抗范围，所述可调节电容用于精确调节所述定向耦合模块耦合端信号的阻抗。

具体地，所述射频开关包括第一射频开关控制端、第二射频开关控制端，所述第一射频开关控制端连接所述射频芯片模块，所述第二射频开关控制端连接所述射频芯片模块，所述可调节电阻包括电感选择电路，所述电感选择电路包括多路不同电感量的电感支路，所述电感支路均与所述射频开关的输出端连接。

具体地，所述载波消除模块包括至少一个可调节电容及载波消除芯片，所述可调节电容包括数据端及控制端，所述载波消除模块数据端连接所述射频芯片模块，所述载波消除模块的控制端连接所述射频芯片模块。

具体地，所述射频模块还包括：

复位模块，所述复位模块用于重置所述射频芯片模块；

静电保护模块，所述静电保护模块用于静电释放，保护所述射频处理电路；

接口模块，所述接口模块用于提供多种总线接口；

滤波模块，所述滤波模块用于筛选所述射频信号；

时钟模块，所述时钟模块用于调整所述射频芯片模块的时钟信号；

去耦模块，所述去耦模块用于去除电源电路噪声。

第二方面，本实用新型的一个实施例提供了一种射频天线模块，其特征在于，所述射频天线模块包括至少一组天线和如第一方面所述的射频处理电路，所述射频天线模块用于接收和发送所述射频信号。

第三方面，一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如第一方面所述的射频处理电路。

本实用新型实施例通过设计载波消除模块，调整定向耦合模块的阻抗值，根据不同的天线适应性匹配定向耦合模块的阻抗值，通过调整定向耦合模块的耦合端阻抗，调整定向耦合模块的阻抗，减少因天线与定向耦合模块的阻抗值不同而产生的回波对接收信号的干扰，以提高射频处理电路对不同天线的适应能力。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1是本实用新型一实施例中射频处理电路的电路框图；

图2是本实用新型一实施例中射频芯片模块的模块框图；

图3是本实用新型一实施例中射频芯片模块的电路连接示意图；

图4是本实用新型一实施例中定向耦合模块的电路连接示意图；

图5是本实用新型一实施例中载波消除模块中射频开关的电路连接示意图；

图6是本实用新型一实施例中载波消除模块中可调节电容的电路连接示意图；

图7是本实用新型一实施例中功率放大模块的电路连接示意图；

图8是本实用新型一实施例中接口模块的电路连接示意图；

图9是本实用新型一实施例中滤波模块的电路连接示意图；

图10是本实用新型一实施例中静电保护模块的电路连接示意图；

图11是本实用新型一实施例中复位模块的电路连接示意图；

图12是本实用新型一实施例中时钟模块的电路连接示意图；

图13是本实用新型一实施例中去耦模块的电路连接示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本实用新型的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。

在本实用新型实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

本实用新型一实施例公开了一种射频处理电路。

图1为射频模块框图。如图1所示，射频模块至少包括射频芯片模块100、功率放大模块200、定向耦合模块300及载波消除模块400。射频芯片模块100用于接收、处理及发送射频信号。功率放大模块200用于将射频芯片模块100发送的射频信号放大，放大后的射频信号可以经过射频天线模块传输。定向耦合模块300用于匹配所述射频信号。具体的，定向耦合模块300用于改善射频信号驻波比，并通过载波消除模块400，来调节定向耦合模块300的阻抗值，使定向耦合模块300的阻抗值与选择的射频天线模块匹配，降低天线回波信号，以提高射频模块的灵敏度。具体为，载波消除模块400使用射频开关调节不同档位的电感，可调节电容使用软件自动调节电容值，进而调节定向耦合模块300耦合端的阻抗，使得定向耦合模块300耦合端的阻抗值与射频天线模块的阻抗值匹配，以避免因阻抗值不同而产生的回波信号。

在一示例性实施方式中，如图2所示，射频芯片模块100采用PR9200集成芯片。PR9200芯片包括ARM Cortex-M0处理器内核、射频收发器、接收器、频率合成器、调制解调器、解调器、射频/模拟控制器、存储、启动程序区、闪存、静态随机存储器、系统总线、桥接、外设总线、通用异步手法传输器、串行外设接口、I2C总线、通用I/O端口、计时器、中断控制器、数字模拟转换器、温度传感器、参考电流、低压差线性稳压器、电源控制、通用异步收发ISP接口、串行外设ISP接口、串行线调试。具体连接方式如图2所示。

在一示例性实施方式中，如图3所示，通过配置射频芯片模块100得到一个频率为840MHz-960MHz的载波信号，晶振采用19.2MHz有源晶体。射频电路输出信号至滤波模块进行滤波处理后，射频信号通过功率放大模块200放大和滤波模块滤波后，经定向耦合模块300输入至射频天线模块，再经过射频天线模块向外辐射电磁波。射频芯片模块100及附属电路包括信号隔离器U8、第二滤波器U11、第三滤波器U6、第三十电感L30、第二十八电容C28、第二十八电感L28、第二十三电容C23、第二十二电容C22、第二十七电感L27、第二十九电感L29、第二十七电容C27、第五十三电容C53、第五十六电容C56、第七电感L7、第三电阻R3、第十九电阻R19、第十七电容C17、第五电阻R5、第二十四电容C24、第六电阻R6、第二十五电容C25、第一接入电压VCC1、第二接入电压VCC2、第三接入电压VCC_HPA、第四接入电压VCC_LPA、第五接入电压VCCD、三十六伏接入电压VCC36、第一工作电压VDD1、第二工作电压VDD2、第三工作电压VDD3、第四工作电压VDD4、第五工作电压VDD5、第六工作电压VDD6、接地端REXT、时钟端口CSE、复位端口RESET、输入输出数据线SWCLK、时钟线SWDIO、第六控制端P06_SPI_CLK、第五控制端P05_SPI_RXD、第四控制端P04_SPI_TXD、第七控制端P07_SPI_CS、第十五控制端P15、第十六控制端P16、第十七控制端P17、串口模块ISP_MODEb、时钟输出端TCXO、射频输入端RX_IN、发送输出端TX_HPOUT及隔离端ISOLATOR。具体连接方式如图3所示。

在一示例性实施方式中，如图4所示，定向耦合模块300的定向耦合芯片U37可采用0910CF15B0100芯片，定向耦合模块300的输入端INPUT及隔离端ISOLATE的阻抗都是固定的，而输出端OUTPUT连接天线，阻抗值取决于连接的天线。射频模块100在输入输出不同的信号时会切换不同的天线，导致定向耦合模块输出端的阻抗变化，进而导致定向耦合模块内部阻抗不均匀。定向耦合模块内部的阻抗不均匀时定向耦合模块的输出端会产生回波信号，降低输入及天线回波对隔离端ISOLATE接收信号的影响，可以通过调节U4部分载波消除模块400的参数来调节定向耦合模块300耦合端的阻抗。定向耦合模块300的定向耦合模块300包括定向耦合芯片U37、第四十六电容C46、第二十电阻R20、第十二电感L12、第三十七电容C37、第三十八电容C38、第四十电容C40、第四十三电容C43、第十一电感L11、第十三电感L13、第三十五电容C35、第三十六电容C36及第三十九电容C39。具体连接方式如图4所示。

在一示例性实施方式中，如图5所示，载波消除模块400中射频开关芯片U24可采用SKY13414-485LF芯片，可以分别选择多种射频参数，选择不同的电感值，选择不同的电感值可以调整定向耦合模块300耦合端COUPLE的阻抗范围。阻抗可调整的范围区间用于匹配射频芯片模块100提供的840MHz-960MHz载波信号。载波消除模块400中射频开关芯片U24根据第一射频开关控制信号P03、第二射频开关控制信号P10及定向耦合模块300耦合端的耦合信号CPL_ISO从第一射频端口RF1、第二射频端口RF2、第三射频端口RF3及第四射频端口RF4中选择一个，以实现对定向耦合模块300耦合端阻抗值范围的调节。射频开关根据第三控制端P3与第十控制端P10的信号，选择合适的射频端口，并且通过耦合端CPL_ISO对耦合模块产生反馈信号，调节耦合端的阻抗值。射频开关电路包括第四十九电容C49、第二十九电容C29、第三十电容C30、第四十七电容C47、第四十八电容C48、第五十四电容C54、第十五电感L15、第十六电感L16、第十七电感L17、第十八电感L18、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、三十六伏电源VCC36、第三控制端P03与第10控制端P10。具体连接方式如图5所示。其中，第十五电感L15、第十六电感L16、第十七电感L17、第十八电感L18的取值不同，并且可以根据不同的电路适应性调整，以调节不同阻抗区间。

在一示例性实施方式中，如图6所示，载波消除模块400中可调节电容U28和U36可采用型号为PE64905的芯片实现，且调节方式为软件自动调节。载波消除模块400的载波消除芯片U22可采用型号为C0810J5003AHF的芯片实现。射频开关选择的电感与可调节电容并联，可以精确调节定向耦合模块300耦合端COUPLE的信号的阻抗，实现定向耦合模块300内部的阻抗均匀，以适应各种不同的天线，并降低载波信号对隔离端ISOLATE的接收信号的影响，以达到提升射频模块性能的效果。射频芯片模块100的第十一控制端P11_SDA连接可调节电容U28和U36的数据端SDA、射频芯片模块100的第十二控制端P12_SCL连接可调节电容U28和U36的控制端SCL。利用射频芯片模块100的I2C总线，传输回波信号的数据。数据端SDA在控制端SCL高电平期间由高电平跳变为低电平。回波信号信息传送完毕,由射频芯片模块100发出停止信号,数据端SDA在控制端SCL高电平期间由低电平跳变为高电平，即定向耦合模块300不再产生回波信号后，表明定向耦合模块300内部的阻抗均匀，载波消除模块400停止对可调节电容和可调节电感的调整。载波消除模块400的可调节电容与射频芯片模块100的连接关系为并联，用于实现精准的调节定向耦合模块300耦合端的阻抗，使阻抗精确匹配天线的阻抗。载波消除模块400可调节电容电路包括可调节电容U28、可调节U36、载波消除芯片U22、第十二电阻R12、第一百一十九电容C119、第一百二十二电容C122、第一百二十三电容C123、第一百二十八电容C128、第一百二十四电容C124、第一百二十五电容C125、第十四电阻R14、第十八电阻R18、第八电感L8、第六电感L6、三十六伏电源VCC36。具体连接方式如图6所示。

在一示例性实施方式中，如图7所示，功率放大模块200的功率放大器U14可采用RF6886芯片，功率放大模块200的射频输入端RF_in连接滤波模块的输出端OUT，射频输出端RF_out连接定向耦合模块300的功放输出端PA_OUT。功率放大模块200通过放大射频芯片模块100接收或发射的射频信号，以提升射频模块性能。功率放大模块200包括功率放大器U14、第七十五电容C75、第六十六电容C66、第六十五电容C65、第二十二电感L22、第十四电感L14、第二十五电感L25、第二十六电感L26、第七十六电容C76、三十六伏电源VCC36P、第七十四电容C74、第六十二电容C62、第六十三电容C63、第六十四电容C64、第五十九电容C59、第五十八电容C58、第六十一电容C61、第四十五电容C45、第四十二电容C42、三十一伏电源VCC31P、第二十六电容C26、第十三电阻R13、第十一电阻R11、第四十一电容C41、第六十七电容C67、第二十四电感L24、第六十八电容C68、第三十二电容C32、第四十一电容C41、第十电阻R10、第三十一电容C31与第六十电容C60。具体连接方式如图7所示。

在一示例性实施方式中，如图8所示，接口模块组件U9可采用PRM92K51AE芯片，接口模块复位端RESET与复位模块的感知输出端SENSEOUT连接，定向耦合模块300的功放输出端PA_OUT，射频输入输出端RF_I/O连接定向耦合模块300的滤波模块的功放输入端PA_IN，接口模块用于提供不同的总线接口，实现射频模块内部的通信。接口模块包括时钟端口CSE、复位端口RESET、输入输出数据线SWCLK、时钟线SWDIO、第六控制端P06_SPI_CLK、第五控制端P05_SPI_RXD、第四控制端P04_SPI_TXD、第七控制端P07_SPI_CS、第十五控制端P15、第十六控制端P16、第十七控制端P17、串口模块ISP_MODEb、第一接收端P00_RXD0、第一发送端P01_TXD0、第十一控制端P11_SDA、第十二控制端P12_SCL、三十六伏电压VCC36、三十六伏电压VCC36P及射频输入输出端RF_IO，具体连接方式如图8所示。

在一示例性实施方式中，如图9所示，滤波模块的滤波器U10可采用TA0775A芯片，滤波模块的输入端IN连接射频芯片模块100的发送输出端TX_HPOUT，滤波模块的输出端OUT连接功率放大模块200的射频输入端RF_in。滤波模块选用的滤波模块类型为表面声波滤波器，滤波模块用于过滤功率放大模块200放大后的射频信号，用于筛选所需的射频信号。滤波模块包括滤波器U10、第九电感L9、第三十四电容C34、第三十三电容C33、第八十电容C80、第三十一电感L31及第七十九电容C79，具体连接方式如图9所示。

在一示例性实施方式中，如图10所示，静电保护模块的静电保护阵列U13可采用TPD4E004芯片，静电保护模块的IO3端连接射频芯片模块100的第一接收端P00_RXD0，输入输出端IO4连接射频芯片模块100的第一发送端P01_TXD0，电源端VCC连接三十六伏电源VCC36。静电保护模块在瞬间高压时变为通路，以保护射频模块，避免射频模块被瞬间高压击穿。

在一示例性实施方式中，如图11所示，复位模块的复位芯片U44可采用TPS3895ADRYR芯片，复位模块的输入端连接电源VDD，复位模块的感知输出端SENSEOUT连接射频芯片模块100的复位端RESET，在射频模块启动或异常时进行复位，保护射频模块。复位模块的电路包括复位芯片U44、第一百三十七电容C137、第四十一电阻R41、第四十电阻R40、第四十二电阻R42，具体连接方式如图11所示。

在一示例性实施方式中，如图12所示，时钟模块的计时芯片U3可采用TE025H19203TOC芯片，第一三极管Q1可采用MMBT2222ALP4芯片。时钟模块的输入端连接射频芯片模块100的时钟端口CSE。时钟模块包括计时芯片U3、第一电阻C1、第十五电阻C15、第一电感L1、第十六电阻R16、第二十九电阻R29、第二十八电阻R28、第一三极管Q1及三十六伏电源VCC36，具体连接方式如图12所示。

在一示例性实施方式中，如图13所示，去耦模块用于去除电源电路的噪声，以保护射频芯片模块100。去耦模块包括第二电容C2、第四十四电容C44、第五十电容C50、第四电容C4、第五电容C5、第七电容C7、第五十一电容C51、第五十二电容C52、第八电容C8、第一接入电压VCC1、第二接入电压VCC2、第三接入电压VCC_HPA、第四接入电压VCC_LPA、第五接入电压VCCD、三十六伏接入电压VCC36、第一工作电压VDD1、第二工作电压VDD2、第三工作电压VDD3、第四工作电压VDD4、第五工作电压VDD5、第六工作电压VDD6、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13及第十四电容C14，具体连接方式如图13所示。

本实用新型一实施例公开了一种射频天线模块，包括至少一组天线，匹配射频处理电路或射频模块，用于接收和发送射频信号。

本实用新型一实施例公开了一种电子设备，包括射频处理电路，用于射频识别领域，能够根据不同的天线调节定向耦合模块300内部的阻抗，使定向耦合模块内部的阻抗均匀，降低因阻抗不同而产生的回波信号。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本实用新型权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种射频处理电路，其特征在于，包括：

射频芯片模块，所述射频芯片模块用于处理射频信号；

功率放大模块，所述功率放大模块用于放大所述射频信号，所述功率放大模块包括功放输入端和功放输出端，所述功率放大模块的功放输入端与所述射频芯片模块的输出端连接；

定向耦合模块，所述定向耦合模块用于匹配所述射频信号，所述定向耦合模块包括输入端、输出端、耦合端和隔离端，所述定向耦合模块的输入端与所述功率放大模块的功放输出端连接，所述定向耦合模块的隔离端与所述射频芯片模块的接收输入端连接；

载波消除模块，所述载波消除模块用于调整所述定向耦合模块耦合端信号的阻抗，所述载波消除模块与所述定向耦合模块的耦合端连接。

2.根据权利要求1所述的射频处理电路，其特征在于，所述载波消除模块包括射频开关、可调节电容和可调节电感，所述定向耦合模块的耦合端、射频开关与所述可调节电感依次串联，所述可调节电容的输入端与所述定向耦合模块的耦合端连接。

3.根据权利要求2所述的射频处理电路，其特征在于，所述射频开关根据所述定向耦合模块耦合端信号的阻抗选择不同档位的所述可调节电感，所述可调节电容的调节方式为自动调节，所述可调节电感与所述可调节电容用于调整阻抗，所述载波消除模块用于调整所述定向耦合模块耦合端信号阻抗的相位以及幅度。

4.根据权利要求2至3任一项所述的射频处理电路，其特征在于，所述可调节电感用于调节所述定向耦合模块耦合端信号的阻抗范围，所述可调节电容用于精确调节所述定向耦合模块耦合端信号的阻抗。

5.根据权利要求2至3任一项所述的射频处理电路，其特征在于，所述射频开关包括第一射频开关控制端、第二射频开关控制端，所述第一射频开关控制端连接所述射频芯片模块，所述第二射频开关控制端连接所述射频芯片模块，所述可调节电感包括电感选择电路，所述电感选择电路包括多路不同电感量的电感支路，所述电感支路均与所述射频开关的输出端连接。

6.根据权利要求2至3任一项所述的射频处理电路，其特征在于，所述载波消除模块包括至少一个可调节电容及载波消除芯片，所述可调节电容包括数据端及控制端，所述载波消除模块数据端连接所述射频芯片模块，所述载波消除模块的控制端连接所述射频芯片模块。

7.根据权利要求1所述的射频处理电路，其特征在于，所述射频处理电路还包括：

复位模块，所述复位模块用于重置所述射频芯片模块；

静电保护模块，所述静电保护模块用于静电释放，保护所述射频处理电路；

接口模块，所述接口模块用于提供多种总线接口；

滤波模块，所述滤波模块用于筛选所述射频信号；

时钟模块，所述时钟模块用于调整所述射频芯片模块的时钟信号；

去耦模块，所述去耦模块用于去除电源电路噪声。

8.一种射频天线模块，其特征在于，所述射频天线模块包括至少一组天线和如权利要求1至7任一项所述的射频处理电路，所述射频天线模块用于接收和发送所述射频信号。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至7任一项所述的射频处理电路；或者，所述电子设备包括如权利要求8所述的射频天线模块。

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