CN220156520U - 一种射频前端和无线通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种射频前端和无线通信设备。该射频前端包括功率放大器、定向耦合器、单刀双掷开关、第一低噪放以及第二低噪放；所述功率放大器与所述定向耦合器直接连接，所述定向耦合器与所述单刀双掷开关的第一不动端直接连接，所述单刀双掷开关的第二不动端与所述第一低噪放直接连接，所述第一低噪放与所述第二低噪放直接或者间接连接。本实用新型提供的射频前端，可以在实现兼容时分双工模式和频分双工模式的同时，降低系统的复杂度和成本。

Description

一种射频前端和无线通信设备

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种射频前端和无线通信设备。

背景技术

射频前端一般位于无线通信设备中，与天线相连，用于将需要天线辐射出去的射频信号放大，或者将天线接收的射频信号进行放大和滤波等处理。

目前的无线通信设备的发送端一般通过功率放大器将射频信号放大，然后通过天线辐射出去；接收端一般通过低噪声放大器将天线接收的信号进行放大。对于时分双工模式，还需要在射频前端增加一个开关模块进行收发通道的切换。对于频分双工模式，则不需要这个开关模块。在目前的无线通信设备中，需要多个芯片模块来实现，系统复杂，成本高，且无法兼容时分双工模式和频分双工模式。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提出一种射频前端，旨在解决目前的无线通信设备中，需要多个芯片模块来实现，系统复杂，成本高，且无法兼容时分双工模式和频分双工模式的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种射频前端，该射频前端包括：功率放大器、定向耦合器、单刀双掷开关、第一低噪放以及第二低噪放，其中，所述第二低噪放为可旁路的低噪放；所述功率放大器与所述定向耦合器直接连接，所述功率放大器用于接收第一射频信号并对所述第一射频信号进行放大处理；所述定向耦合器与所述单刀双掷开关的第一不动端直接连接，所述定向耦合器用于接收所述功率放大器放大处理后的第一射频信号，并从放大处理后的第一射频信号中提取一部分信号作为功率检测信号，当处于时分双工模式时，将所述功率检测信号发送至第一指定接收端，将剩余信号通过所述单刀双掷开关的第一不动端发送至第二指定接收端，当处于频分双工模式时，将所述功率检测信号发送至第一指定接收端，将剩余信号直接发送至第二指定接收端；所述单刀双掷开关的第二不动端与所述第一低噪放直接连接，所述单刀双掷开关用于接收第二射频信号，并在所述单刀双掷开关的动端与所述第二不动端连通时，将所述第二射频信号发送至所述第一低噪放；所述第一低噪放与所述第二低噪放直接或者间接连接，所述第一低噪放用于将所述第二射频信号进行放大处理；所述第二低噪放用于将接收到的第三射频信号进行放大处理后发送至第三指定接收端，或者将接收到的第三射频信号直接发送至第三指定接收端，所述第三射频信号基于放大处理后的第二射频信号得到。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，当所述第一低噪放与所述第二低噪放直接连接时，所述第三射频信号为所述第一低噪放放大处理后的第二射频信号；当所述第一低噪放与所述第二低噪放间接连接时，所述第一低噪放将放大处理后的第二射频信号发送至外接滤波器中，以使所述外接滤波器对放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到所述第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，当处于时分双工模式时，将所述单刀双掷开关作为收发通道切换开关；当处于频分双工模式时，控制所述单刀双掷开关的动端与第二不动端连通。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，所述剩余信号为从所述放大处理后的第一射频信号中提取所述功率检测信号之后得到的信号。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，所述射频前端还包括内接滤波器；当所述第二低噪放与所述第一低噪放间接连接时，所述内接滤波器一侧与所述第二低噪放直接连接，一侧与所述第一低噪放直接连接，所述第一低噪放将放大处理后的第二射频信号发送至所述内接滤波器，所述内接滤波器用于对放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，所述射频前端还包括多个内接滤波器、第一开关以及第二开关；当所述第二低噪放与所述第一低噪放间接连接时，所述第一开关一侧与所述第一低噪放直接连接，一侧与所述多个内接滤波器直接连接，所述第二开关一侧与所述多个内接滤波器直接连接，一侧与所述第二低噪放直接连接；所述第一开关与所述第二开关用于从所述多个内接滤波器中选择任一滤波器连通，所述任一滤波器用于将放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，所述第一开关以及所述第二开关各自的不动端数量大于所述内接滤波器的数量；所述第一开关一侧与所述第一低噪放直接连接，一侧与所述多个内接滤波器以及外接滤波器直接连接，所述第二开关一侧与所述多个内接滤波器以及外接滤波器直接连接，一侧与所述第二低噪放直接连接；所述第一开关与所述第二开关用于从所述多个内接滤波器或者外接滤波器中选择任一滤波器连通，所述任一滤波器用于将放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，所述外接滤波器为至少一个。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，当所述内接滤波器的数量为N，所述外接滤波器的数量为M时，所述第一开关以及所述第二开关均为(N+M)选一开关。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提出一种无线通信设备，包括上述任一项所述的射频前端。

本实用新型提供的射频前端，可以在实现兼容时分双工模式和频分双工模式的同时，降低系统的复杂度和成本。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本实用新型的实施例提供的一种射频前端的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例提供的另一种射频前端的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例提供的再一种射频前端的结构示意图；

图4为本实用新型的实施例提供的又一种射频前端的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

下面结合图1至图4描述根据本实用新型一些实施例所述的射频前端。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提出的一种射前端频，所述射频前端包括：功率放大器、定向耦合器、单刀双掷开关、第一低噪放以及第二低噪放，其中，所述第二低噪放为可旁路的低噪放；所述功率放大器与所述定向耦合器直接连接，所述功率放大器用于接收第一射频信号并对所述第一射频信号进行放大处理；所述定向耦合器与所述单刀双掷开关的第一不动端直接连接，所述定向耦合器用于接收所述功率放大器放大处理后的第一射频信号，并从放大处理后的第一射频信号中提取一部分信号作为功率检测信号，当处于时分双工模式时，将所述功率检测信号发送至第一指定接收端，将剩余信号通过所述单刀双掷开关的第一不动端发送至第二指定接收端，当处于频分双工模式时，将所述功率检测信号发送至第一指定接收端，将剩余信号直接发送至第二指定接收端；所述单刀双掷开关的第二不动端与所述第一低噪放直接连接，所述单刀双掷开关用于接收第二射频信号，并在所述单刀双掷开关的动端与所述第二不动端连通时，将所述第二射频信号发送至所述第一低噪放；所述第一低噪放与所述第二低噪放直接或者间接连接，所述第一低噪放用于将所述第二射频信号进行放大处理；所述第二低噪放用于将接收到的第三射频信号进行放大处理后发送至第三指定接收端，或者将接收到的第三射频信号直接发送至第三指定接收端，所述第三射频信号基于放大处理后的第二射频信号得到。

在上述实施例中，射频前端可以包括五个部分，分别是功率放大器、定向耦合器、单刀双掷开关、第一低噪放以及第二低噪放，在这里，第一低噪放可以是普通形式的低噪放，第二低噪放可以是可旁路的低噪放。该射频前端可以同时适用于时分双工(TDD，英文全称：Time Division Duplexing)模式以及频分双工(FDD，英文全称：Frequency DivisionDuplexing)模式。在这里，单刀双掷开关可以包括动端、第一不动端以及第二不动端。其中，第一不动端与定向耦合器直接连接，第二不动端与第一低噪放直接连接，通过动端的位置切换，可以实现动端与第一不动端之间连通，或者动端与第二不动端之间连通。当单刀双掷开关的动端与第一不动端连通时，可以实现TDD模式下的信号发送过程，当单刀双掷开关的动端与第二不动端连通时，可以实现TDD模式以及FDD模式下的信号接收过程，以及FDD模式下的信号发送过程。

在TDD模式下，单刀双掷开关作为收发通道切换开关存在。此时，信号发送过程如下：单刀双掷开关的动端与第一不动端连通，此时功率放大器与定向耦合器直接连接，定向耦合器与单刀双掷开关通过第一不动端与动端连接。当功率放大器接收到第一射频信号之后，可以对第一射频信号进行放大处理，并将放大处理之后的第一射频信号发送至定向耦合器。定向耦合器接收到放大处理后的第一射频信号之后，可以从放大处理后的第一射频信号中提取一部分信号作为功率检测信号，并将功率检测信号发送至第一指定接收端，在这里，第一指定接收端可以是功率检测器。放大处理后的第一射频信号中提取出功率检测信号后可以对应得到剩余信号，此时可以将剩余信号通过单刀双掷开关的第一不动端与动端，发送至第二指定接收端，在这里，第二指定接收端可以是天线。相应地，信号接收过程如下：调整单刀双掷开关的连通位置，使得单刀双掷开关的动端与第二不动端连通，此时第一低噪放与单刀双掷开关的动端通过第二不动端连接，第一低噪放与第二低噪放可以直接连接，也可以间接连接。第一低噪放可以通过单刀双掷开关的动端、第二不动端接收到第二射频信号，并对第二射频信号进行放大处理。当第一低噪放与第二低噪放之间直接连接时，此时可以将第一低噪放放大处理之后的第二射频信号作为第三射频信号直接发送到第二低噪放中，由第二低噪放进行处理后发送至第三指定接收端，或者不作处理直接发送至第三指定接收端。当第一低噪放与第二低噪放之间间接连接时，此时可以将第一低噪放放大处理之后的第二射频信号输出至射频前端外部进行外部处理后，将外部处理后的信号作为第三射频信号发送到第二低噪放中，由第二低噪放进行处理后发送至第三指定接收端，或者不作处理直接发送至第三指定接收端。在这里，第二射频信号可以是天线接收的。

在FDD模式下，单刀双掷开关不再作为收发通道切换开关，直接将单刀双掷开关的动端与第二不动端保持连通状态即可，此时第一低噪放与单刀双掷开关的动端通过第二不动端连接。信号发送过程如下：功率放大器与定向耦合器直接连接，当功率放大器接收到第一射频信号之后，可以对第一射频信号进行放大处理，并将放大处理之后的第一射频信号发送至定向耦合器。定向耦合器接收到放大处理后的第一射频信号之后，可以从放大处理后的第一射频信号中提取一部分信号作为功率检测信号，并将功率检测信号发送至第一指定接收端，在这里，第一指定接收端可以是功率检测器。放大处理后的第一射频信号中提取出功率检测信号后可以对应得到剩余信号，此时可以将剩余信号直接发送至第二指定接收端，在这里，第二指定接收端可以是天线。相应地，信号接收过程与TDD模式下的信号接收过程相同。

需要注意的是，本实用新型中功率放大器、定向耦合器、单刀双掷开关、第一低噪放(普通形式的低噪放)以及第二低噪放(可旁路的低噪放)均可以为当前射频前端中常用的设备，无特殊要求。

本实用新型实施例提出的射频前端，可以在实现兼容时分双工模式和频分双工模式的同时，降低系统的复杂度和成本。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，当所述第一低噪放与所述第二低噪放直接连接时，所述第三射频信号为所述第一低噪放放大处理后的第二射频信号；当所述第一低噪放与所述第二低噪放间接连接时，所述第一低噪放将放大处理后的第二射频信号发送至外接滤波器中，以使所述外接滤波器对放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到所述第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

在上述实施例中，第一低噪放与第二低噪放之间既可以直接连接，也可以间接连接。当第一低噪放与第二低噪放之间间接连接时，中间可以加入外接滤波器。具体地，外接滤波器一侧与第一低噪放连接，一侧与第二低噪放连接。此时，外接滤波器可以接收经过第一低噪放放大之后的第二射频信号，并对其进行滤波处理，滤波处理之后可以对应得到第三射频信号，之后可以将第三射频信号发送到第二低噪放中，由第二低噪放进行后续的处理。需要注意的是，外接滤波器不是本申请中射频前端的组成部分，是用于外部处理的滤波器。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，当处于时分双工模式时，将所述单刀双掷开关作为收发通道切换开关；当处于频分双工模式时，控制所述单刀双掷开关的动端与第二不动端连通。

在上述实施例中，无线通信的射频前端一般分为FDD和TDD两种架构模式。当射频前端处于时分双工模式，也就是TDD模式时，此时可以将单刀双掷开关作为收发通道切换开关。具体地，在信号发送过程中，可以控制单刀双掷开关的动端与第一不动端连通；在信号接收过程中，可以控制单刀双掷开关的动端与第二不动端连通。当射频前端处于频分双工模式，也就是FDD模式，此时可以控制单刀双掷开关的动端与第二不动端连通，并保持该状态即可。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，所述剩余信号为从所述放大处理后的第一射频信号中提取所述功率检测信号之后得到的信号。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，所述射频前端还包括内接滤波器；当所述第二低噪放与所述第一低噪放间接连接时，所述内接滤波器一侧与所述第二低噪放直接连接，一侧与所述第一低噪放直接连接，所述第一低噪放将放大处理后的第二射频信号发送至所述内接滤波器，所述内接滤波器用于对放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

在上述实施例中，如图2所示，射频前端除了包括上述五个部分之外，还可以包括内接滤波器。具体地，当第二低噪放与第一低噪放二者之间为间接连接时，内接滤波器可以设置在第一低噪放以及第二低噪放之间。内接滤波器一侧可以与第一低噪放连接，一侧可以与第二低噪放连接。这样，内接滤波器可以接收第一低噪放发送的经过放大处理之后的第二射频信号，并对其进行滤波处理，之后将滤波处理后的信号作为第三射频信号，并将第三射频信号发送至第二低噪放中。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，所述射频前端还包括多个内接滤波器、第一开关以及第二开关；当所述第二低噪放与所述第一低噪放间接连接时，所述第一开关一侧与所述第一低噪放直接连接，一侧与所述多个内接滤波器直接连接，所述第二开关一侧与所述多个内接滤波器直接连接，一侧与所述第二低噪放直接连接；所述第一开关与所述第二开关用于从所述多个内接滤波器中选择任一滤波器连通，所述任一滤波器用于将放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

在上述实施例中，如图3所示，射频前端除了上述五个部分之外，还可以包括多个内接滤波器、第一开关、第二开关。当第二低噪放与第一低噪放间接连接时，此时第一开关一侧可以和第一低噪放直接连接，一侧可以和多个内接滤波器直接连接；第二开关一侧可以和多个内接滤波器直接连接，一侧可以和第二低噪放直接连接。其中，多个滤波器可以用于满足不同的滤波需求，具体可以根据实际需求设置。第一开关以及第二开关中各自不动端的数量可以和内接滤波器的数量相等，当第一开关中的动端与内接滤波器1连接的不动端连通，且第二开关中的动端也与内接滤波器1连接的不动端连通时，此时内接滤波器1连通，可以通过内接滤波器1将第一低噪放放大处理之后的第二射频信号进行滤波处理，并将滤波处理之后的信号作为第三射频信号，将第三射频信号发送给第二低噪放中。其中，内接滤波器可以为无信通信设备中常用的滤波器，在此无特殊要求。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，所述第一开关以及所述第二开关各自的不动端数量大于所述内接滤波器的数量；所述第一开关一侧与所述第一低噪放直接连接，一侧与所述多个内接滤波器以及外接滤波器直接连接，所述第二开关一侧与所述多个内接滤波器以及外接滤波器直接连接，一侧与所述第二低噪放直接连接；所述第一开关与所述第二开关用于从所述多个内接滤波器或者外接滤波器中选择任一滤波器连通，所述任一滤波器用于将放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

在上述实施例中，如图4所示，当第一开关的不动端数量以及第二开关的不动端数量均比内接滤波器的数量大时，此时在第一开关和第二开关之间还可以接入外接滤波器，从而可以使得滤波器的选择更加灵活。具体地，可以将第一开关的一个不动端连接在外接滤波器的一侧，而外接滤波器的另一侧连接在第二开关的一个不动端上。这样，外接滤波器也有了被用于对第一低噪放放大处理后的第二射频信号进行滤波的机会。其中，外接滤波器可以为无信通信设备中常用的滤波器，在此无特殊要求。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，所述外接滤波器为至少一个。

在上述实施例中，如图4所示，与连接多个内接滤波器同样的方法，外接滤波器也可以连接多个，用于选择不同的外接滤波器实现不同的滤波需求。

在本实用新型的一个实施例中，优选地，当所述内接滤波器的数量为N，所述外接滤波器的数量为M时，所述第一开关以及所述第二开关均为(N+M)选一开关。

在上述实施例中，假设内接滤波器的数量是N个，外接滤波器的数量是M个，那么第一开关和第二开关都可以是(N+M)选一开关，也即第一开关的不动端数量为(N+M)个，动端数量为1个；第二开关的不动端数量也为(N+M)个，动端数量为1个。例如，内接滤波器的数量是3个，外接滤波器的数量是2个，那么第一开关以及第二开关均可以为五选一开关，通过五选一开关实现从内接滤波器以及外接滤波器中任选一个滤波器进行滤波的目的。

另一方面，本实用新型的实施例提供了一种无线通信设备，该无线通信设备包括上述任一项实施例所述的射频前端，关于射频前端的相关描述，可以参见上述各个射频前端的实施例，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种射频前端，其特征在于，所述射频前端包括：

功率放大器、定向耦合器、单刀双掷开关、第一低噪放以及第二低噪放，其中，所述第二低噪放为可旁路的低噪放；

所述功率放大器与所述定向耦合器直接连接，所述功率放大器用于接收第一射频信号并对所述第一射频信号进行放大处理；

所述定向耦合器与所述单刀双掷开关的第一不动端直接连接，所述定向耦合器用于接收所述功率放大器放大处理后的第一射频信号，并从放大处理后的第一射频信号中提取一部分信号作为功率检测信号，当处于时分双工模式时，将所述功率检测信号发送至第一指定接收端，将剩余信号通过所述单刀双掷开关的第一不动端发送至第二指定接收端，当处于频分双工模式时，将所述功率检测信号发送至第一指定接收端，将剩余信号直接发送至第二指定接收端；

所述单刀双掷开关的第二不动端与所述第一低噪放直接连接，所述单刀双掷开关用于接收第二射频信号，并在所述单刀双掷开关的动端与所述第二不动端连通时，将所述第二射频信号发送至所述第一低噪放；

所述第一低噪放与所述第二低噪放直接或者间接连接，所述第一低噪放用于将所述第二射频信号进行放大处理；

所述第二低噪放用于将接收到的第三射频信号进行放大处理后发送至第三指定接收端，或者将接收到的第三射频信号直接发送至第三指定接收端，所述第三射频信号基于放大处理后的第二射频信号得到。

2.根据权利要求1所述的射频前端，其特征在于，

当所述第一低噪放与所述第二低噪放直接连接时，所述第三射频信号为所述第一低噪放放大处理后的第二射频信号；

当所述第一低噪放与所述第二低噪放间接连接时，所述第一低噪放将放大处理后的第二射频信号发送至外接滤波器中，以使所述外接滤波器对放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到所述第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

3.根据权利要求1所述的射频前端，其特征在于，

当处于时分双工模式时，将所述单刀双掷开关作为收发通道切换开关；

当处于频分双工模式时，控制所述单刀双掷开关的动端与第二不动端连通。

4.根据权利要求1所述的射频前端，其特征在于，所述剩余信号为从所述放大处理后的第一射频信号中提取所述功率检测信号之后得到的信号。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的射频前端，其特征在于，所述射频前端还包括内接滤波器；

当所述第二低噪放与所述第一低噪放间接连接时，所述内接滤波器一侧与所述第二低噪放直接连接，一侧与所述第一低噪放直接连接，所述第一低噪放将放大处理后的第二射频信号发送至所述内接滤波器，所述内接滤波器用于对放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的射频前端，其特征在于，所述射频前端还包括多个内接滤波器、第一开关以及第二开关；

当所述第二低噪放与所述第一低噪放间接连接时，所述第一开关一侧与所述第一低噪放直接连接，一侧与所述多个内接滤波器直接连接，所述第二开关一侧与所述多个内接滤波器直接连接，一侧与所述第二低噪放直接连接；

所述第一开关与所述第二开关用于从所述多个内接滤波器中选择任一滤波器连通，所述任一滤波器用于将放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

7.根据权利要求6所述的射频前端，其特征在于，所述第一开关以及所述第二开关各自的不动端数量大于所述内接滤波器的数量；

所述第一开关一侧与所述第一低噪放直接连接，一侧与所述多个内接滤波器以及外接滤波器直接连接，所述第二开关一侧与所述多个内接滤波器以及外接滤波器直接连接，一侧与所述第二低噪放直接连接；

所述第一开关与所述第二开关用于从所述多个内接滤波器或者外接滤波器中选择任一滤波器连通，所述任一滤波器用于将放大处理后的第二射频信号进行滤波处理，得到第三射频信号，并将所述第三射频信号发送至所述第二低噪放中。

8.根据权利要求7所述的射频前端，其特征在于，所述外接滤波器为至少一个。

9.根据权利要求8所述的射频前端，其特征在于，当所述内接滤波器的数量为N，所述外接滤波器的数量为M时，所述第一开关以及所述第二开关的不动端数量均为N与M之和。

10.一种无线通信设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的射频前端。