CN102420634A - 无线通信收发*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了无线通信收发***，包括无线收发单元、接收处理电路、发射处理电路、接收天线和发射天线，其中接收处理电路与发射处理电路均与无线收发单元连接，而接收天线与发射天线分别与接收处理电路与发射处理电路连接，如此不需要使用双工器，因此可以降低***插损，从而达到节省耗电的目的，并且降低了功率放大器需要输出的最大功率，从而达到降低终端散热目的，同时，由于本发明使用双天线的结构，即将发射通路和接收通路分开，分别使用一只天线进行通信，由于分离天线能够提供10dB左右的隔离度，因此可以降低发射通路的接收带内噪声的要求。

Description

无线通信收发***
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其是一种采用双天线的无线通信收发***。
背景技术
现有的3G/4G FDD(频分双工)终端采用的是全双工设计，因此收发通路会同时工作。传统的射频架构中，双工器(Duplex)是必不可少的设备，它的主要的作用是：(1)将收发通路汇合并为一路；(2)提供收发通路之间的隔离，即衰减发射通路的射频信号在接收频段的噪声，以防止其干扰接收信号。
之所以要在收发通路之间提供隔离，是因为接收通路要求在很微弱的情况下(现在典型为-110dBm)也能工作。而发射通路是高功率通路，可以达到28dBm的强度。由于射频***的非线性，在28dBm的主波情况下，必然存在很强的带外杂散。这些杂散在接收频段如果不加以隔离则会直接馈入接收端，其强度将高于有用的接收信号，从而最终影响接收性能。
典型的FD D移动终端射频结构如图1所示，下面以WCDMA FDD终端为例，分析其接收***的设计：
现有的WCDMA终端典型的接收灵敏度为-110dBm。
其中DPDCH(Dedicated Physical Data Channel，专用物理数据信道)的功率为-120.3dBm；
用于WCDMA灵敏度测试的信道编码速率为12.2kbps，其编码增益：
Figure BDA0000117231110000021
WCDAMA的QPSK调制方式解码门限为：5.2dB，需要预留2dB的余量，因此要求解调模块输入信噪比为7.2dB。
因此在解调模块输入端的噪声应该低于：-120.3+25-7.2＝-102.5dBm/3.84MHz＝-168.343dBm/Hz；
考虑到接收机噪声指数典型为5d B，因此要求解调模块输入端的噪声应该低于-173.343dBm/Hz。
而***热噪声KBT＝-200+26.022＝-173.977dBm/Hz＝-108.13dBm/3.84MHz；
其中，K(玻尔兹曼常数)＝1.38x10-20mJ/K，B＝3.84MHz(65.843dB)，T＝290K。
现有典型的放大器输出噪声为：-160dBm/Hz(无线收发信机输出)+28dB(放大器在接收频段的典型放大增益)＝-132dBm/Hz＝-66.16dBm/3.84MHz。
因此典型的双工器至少需要提供173.343-132＝41d B的隔离度，提供了这么大的隔离度，所以现有的双工器的***损耗(Insertion Loss，IL)比较大，尤其是高频并且收发频段接近情况下，***损耗很大。如WCDMA BC2使用的双工器，***损耗在2.5d B以上，主要原因是发射频段在1850MHz-1910MHz，而接收频段在1930-1990MHz，要求做中心在1950MHz，过渡带只有20MHz的带通滤波器，其难度非常大。
而如此大的***损耗会带来如下问题：
(1)耗电问题：在***损耗大的情况下，为了输出的功率足够，放大器必须提升输出功率，耗电必然增加。
(2)散热问题：功放输出功率增加，耗电增大，必然会产生更大的热量。现有的WCDMA终端的功放发热非常大，会影响电池和用户体验。
(3)成本问题：技术指标高的器件其成本必然上升，从而导致整个终端的成本上升。
发明内容
为了改善这种状况，本发明提供了一种无线通信收发***，用以解决现有技术因使用双工器而导致入损耗大的问题。
为实现上述目的，实施本发明的无线通信收发***包括无线收发单元、接收处理电路、发射处理电路、接收天线和发射天线，其中接收处理电路与发射处理电路均与无线收发单元连接，而接收天线与发射天线分别与接收处理电路与发射处理电路连接。
依据上述主要特征，其中接收处理电路包括接收声表面滤波器及单刀五掷开关，其中单刀五掷开关与接收天线连接，将接收到的信号传输到单刀五掷开关。
依据上述主要特征，其中发射处理电路包括发射声表面滤波器、功率放大器、低通滤波器、单刀五掷开关及宽带耦合器，其中发射声表面滤波器与无线收发单元连接，之后将信号输出至功率放大器进行放大，之后输出至低通滤波器进行滤波，再输出至单刀五掷开关，最后通过宽带耦合器输出至发射天线。
依据上述主要特征，所述的低通滤波器、单刀五掷开关以及宽带耦合器为一整体。
与现有技术相比较，本发明不使用双工器，因此具有以下优点：(1)降低了***插损，从而达到节省耗电的目的；(2)降低了功率放大器需要输出的最大功率，从而达到降低终端散热目的；(3)不需要使用声表面滤波器工艺的双工器，可以将放大器等前段模块集成到一起。同时，由于本发明使用双天线的结构，即将发射通路和接收通路分开，分别使用一只天线进行通信，由于分离天线能够提供10dB左右的隔离度。因此可以降低发射通路的接收带内噪声的要求。
附图说明
图1为典型的FDD移动终端射频结构图。
图2为实施本发明的无线通信收发***的功能架构图。
图3为实施本发明的无线通信收发***的的分离式器件组成架构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明具体实施方式进行说明。
请参阅图2所示，是本发明实施方式的无线通信收发***的功能架构图，无线通信收发***包括无线收发单元10、接收处理电路11、发射处理电路12、接收天线13和发射天线14，其中接收处理电路11与发射处理电路12均与无线收发单元10连接，而接收天线13与发射天线14分别与接收处理电路11与发射处理电路12连接。
请参阅图3所示，为实施本发明的无线通信收发***的的分离式器件组成架构图，其中接收处理电路11包括接收声表面滤波器110及单刀五掷开关111，其中单刀五掷开关111与接收天线13连接，将接收到的信号传输到单刀五掷开关111，而接收声表面滤波器110设有多个，分别与不同的接收频段相对应，接收天线13接收到的信号依***的设置而传输至不同的接收声表面滤波器110，而接收声表面滤波器110输出的信号传输到无线收发单元10进行处理。
发射处理电路12包括发射声表面滤波器120、功率放大器121、低通滤波器122、宽带耦合器123及单刀五掷开关124，其中发射声表面滤波器120与无线收发单元10连接，之后将信号输出至功率放大器121进行放大，之后输出至低通滤波器122进行滤波，再输出至单刀五掷开关124，最后通过宽带耦合器123输出至发射天线14。
该无线收发单元的工作频带包括全球移动通信***(GSM)900MHz、850MHz、1800MHz、1900MHz与通用移动通信***(UMTS)2100MHz。
另外，图3中各个器件的主要参数指标如下：
对于无线收发单元10，其最大输出功率为7dBm；最小输出功率：-76dBm；接收频段噪声：-140dBm/Hz。
而对于发射声表面滤波器，其***损耗为2dB，而接收频段衰减为30dB。
对于功率放大器，其中高频段发射频段放大增益为23dB，低频段发射频段放大增益为22dB，高频接收带内放大增益为9dB，低频接收带内放大增益为8dB，发射频带到接收频段增益衰减为14dB，高频总输出接收频段噪声为-161dBm/Hz，低频总输出接收频段噪声为-162dBm/Hz。
对于低通滤波器，其中***损耗为高频0.8dB，低频0.5dB，谐波抑制为25dB，输出接收频段噪声为高频-161.8dBm/Hz，低频-162.5dBm/Hz
对于单刀五掷开关，其***损耗为高频0.8dB，低频0.5dB，输出接收频段噪声高频为-162.6dBm/Hz，低频-163dBm/Hz。
宽带耦合器的***损耗为0.3dB。
射频传输线的***损耗为高频0.6dB，低频0.2dB，而输出接收频段噪声为高频-163.5dBm/Hz，低频-163.5dBm/Hz。
通过上述的结构安排及相应的参数配置，即经过将收发天线隔离以后，在接收端的天线处，发射通路落在接收端的噪声水平是-173.5dBm/Hz，从而满足了整个***接收性能的要求。
另外，上述的各个元件的技术指标是不需要通过选定特定组件来完成的。对于无线收发信机，这个技术指标对于现有的无线收发信机是能够完成的，典型应用是高通平台的无线收发信机，如RTR8600、8615等型号，均可以达到上述技术指标。
而发射声表面滤波器的技术指标也是现有的器件能够完成的，如Murata和EPCOS等很多厂商都有量产的产品均可以完成上述指标。
而发射功率放大器的技术指标可采用CMOS技术的PA厂商(如Javelin)的产品以实现。因为CMOS技术可以将电感电容集成到功放内部，对接受频段进行滤波，从而达到此效果。
双天线的隔离度也是可以实现的，现有的天线供应商如Skycross和ethertronics的产品可以实现此项指标。
另外，在实际实现时，图3中的低通滤波器、单刀五掷开关以及宽带耦合器都可以整合在一个芯片中，如此一方面可以节省空间，再者也可以节省射频传输线的长度，使得放大器输出和发射天线之间路径尽可能的短，进一步降低插损。
上述架构表示了WCDMA3个频段的解决方案。如果需要增加如4G的通路或其他3G FDD支持的频段，仅仅需要增加、减少天线开关端口数量即可，每个发射通路配置几乎一样，对于其具体的工作原理，此处不再详细说明。
与现有技术相比较，本发明提出的FDD终端RF架构，可以不使用双工器，因此具有以下优点：(1)降低了***插损，从而达到节省耗电的目的；(2)降低了功率放大器需要输出的最大功率，从而达到降低终端散热目的；(3)不需要使用声表面滤波器工艺的双工器，可以将放大器等前段模块集成到一起。
并且，由于本发明使用双天线的结构，即将发射通路和接收通路分开，分别使用一只天线进行通信，由于分离天线能够提供10dB左右的隔离度。因此可以降低发射通路的接收带内噪声(Rx Band Noise)的要求。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种无线通信收发***，包括无线收发单元、接收处理电路、发射处理电路、接收天线和发射天线，其中接收处理电路与发射处理电路均与无线收发单元连接，而接收天线与发射天线分别与接收处理电路与发射处理电路连接。
2.如权利要求1所述的无线通信收发***，其特征在于：接收处理电路包括接收声表面滤波器及单刀五掷开关，其中单刀五掷开关与接收天线连接，将接收到的信号传输到单刀五掷开关。
3.如权利要求1所述的无线通信收发***，其特征在于：发射处理电路包括发射声表面滤波器、功率放大器、低通滤波器、单刀五掷开关及宽带耦合器，其中发射声表面滤波器与无线收发单元连接，之后将信号输出至功率放大器进行放大，之后输出至低通滤波器进行滤波，再输出至单刀五掷开关，最后通过宽带耦合器输出至发射天线。
4.如权利要求3所述的无线通信收发***，其特征在于：所述的低通滤波器、单刀五掷开关以及宽带耦合器为一整体。
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