CN107835034A - 一种用于解决gps灵敏度劣化的射频装置及移动终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置及移动终端，所述射频装置包括产生谐波干扰的器件，与该器件位于同一条通路上的前端射频开关，以及设置在前端射频开关与所述器件之间的用于滤除谐波干扰的滤波器。将滤波器设置在前端射频开关与产生谐波干扰的器件之间，即可滤除谐波干扰，从而解决GPS灵敏度劣化的问题。
Description
技术领域
本发明涉及射频技术领域，尤其涉及的是一种用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置及移动终端。
背景技术
GPS是全球定位***的简称，其最初仅运用于军事领域，目前广泛应用于交通、测绘等许多行业。在国外，GPS已被广泛应用于公交、地铁、私家车等各方面，目前国内GPS的应用还处于萌芽状态，但发展势头很猛。手机GPS导航成为打车、自驾等交通设备的主流，其定位准确度成为用户直观体验的因素。然而，GPS本身的灵敏度比较高(-150dBm左右)，如果在GPS带内有干扰信号，很容易干扰GPS的性能。因此，如何减小由内部干扰引发的GPS灵敏度劣化（灵敏度劣化）成为当今射频一大主题。
GPS灵敏度劣化的root cause（根本原因）多种多样，但基本都是辐射干扰引起de-sense的。比如LCD（ Liquid Crystal Display）亮屏时FPC（柔性电路板）或驱动IC（芯片）辐射干扰、GSM1800/WB2（WCDMA Band2）主波辐射干扰、B13/14（Band13/14，频段）二次谐波干扰等。在项目设计前期会重点关注主射频的架构，在GPS方面可能仅会根据TIS要求确定天线方案，而忽略了GPS灵敏度劣化潜在的风险。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要减小的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置及移动终端，旨在减小现有射频装置因干扰导致GPS灵敏度劣化（即GPS De-sense）的问题。
本发明减小技术问题所采用的技术方案如下：
一种用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置，其包括产生谐波干扰的器件，与该器件位于同一条通路上的前端射频开关，以及设置在前端射频开关与所述器件之间的用于滤除谐波干扰的滤波器。
所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置中，所述器件为双工器，所述射频装置包括主集天线、前端射频开关、用于滤除谐波干扰的滤波器、低通滤波器、第一双工器、第二双工器、多模多频功率放大器和收发机；
所述主集天线连接前端射频开关的选择端，前端射频开关的一传输端连接滤波器的一端，前端射频开关的另一传输端连接第二双工器的公共端，第二双工器的接收端连接收发机的PRX7脚，第二双工器的发射端连接多模多频功率放大器的MB3脚，滤波器的另一端连接低通滤波器的一端，低通滤波器的另一端连接第一双工器的接收端，第一双工器的公共端连接收发机的PRX1脚，第一双工器的发射端连接多模多频功率放大器的LB2脚。
所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置中，所述第一双工器为B13双工器或B14双工器，所述滤波器为用于滤除B13/B14二次谐波干扰的陷波滤波器。
所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置中，所述陷波滤波器包括电容和电感，所述电容的一端连接前端射频开关的一传输端和低通滤波器的一端，电容的另一端通过电感接地。
所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置中，所述陷波滤波器的中心频点为1.575GHz。
所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置中，所述电容的容值为2pf，电感的感值为5.1nH。
所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置中，所述器件为双工器，所述射频装置包括主集天线、前端射频开关、用于滤除谐波干扰的滤波器、低通滤波器、第一双工器、第二双工器、多模多频功率放大器和收发机；
所述主集天线连接前端射频开关的选择端，前端射频开关的一传输端连接滤波器的一端，前端射频开关的一传输端连接低通滤波器的一端，前端射频开关的另一传输端RF2连接第二双工器的公共端，第二双工器的接收端连接收发机的PRX7脚，第二双工器的发射端连接多模多频功率放大器的MB3脚，低通滤波器的另一端连接滤波器的一端，滤波器的另一端连接第一双工器的接收端，第一双工器的公共端连接收发机的PRX1脚，第一双工器的发射端连接多模多频功率放大器的LB2脚。
所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置中，所述陷波滤波器包括电容和电感，所述电容的一端连接低通滤波器的另一端和第一双工器的接收端，电容的另一端通过电感接地。
一种移动终端，其包括所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置。
相较于现有技术，本发明公开的一种用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置及移动终端，所述射频装置包括产生谐波干扰的器件，与该器件位于同一条通路上的前端射频开关，以及设置在前端射频开关与所述器件之间的用于滤除谐波干扰的滤波器。将滤波器设置在前端射频开关与产生谐波干扰的器件之间，即可滤除谐波干扰，从而解决GPS灵敏度劣化（即GPS De-sense）的问题。
附图说明
图1是现有射频装置的示意图。
图2是本发明提供的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置实施例一的示意图。
图3是本发明提供的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置实施例一中滤波器的示意图。
图4是本发明提供的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置实施例二的示意图。
图5是本发明提供的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置实施例二中滤波器的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置及移动终端，通过滤除谐波干扰来解决GPS De-sense问题。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例以B13（Band13）谐波引起手机的GPS de-sense为例进行阐述，请参阅图1所示的现有射频装置（仅示出与本实施例相关的器件，射频装置还包括其他器件或模块，其为现有技术，此处不作详述）。GPS的频率为1.57542GHz，B13二次谐波范围是(1.554，1.574)，GPS的接收频率正好处在这个范围内。同样LTE（Long Term Evolution，长期演进）B14的二次谐波频率也会覆盖GPS的频点。
为了削弱B13二次谐波对GPS的干扰，现有技术通常在B13的通路上增加低通滤波器（LPF，Low Pass Filter），以保证从主集天线辐射出之前尽可能的衰减B13谐波信号，这样耦合到GPS天线的能量相对会减少。
图1中，GPS通路（图中上方较短的通路）上依次设置有GPS天线1、陷波滤波器（notch filter）2、第一GPS滤波器3、GPS的低噪声放大器（LNA）4和第二GPS滤波器5（其连接GPS的四合一芯片端，此为现有技术）。主集通路连接收发机，其上设置有：主集天线6、开关（switch）7、低通滤波器（LPF）8、第一双工器9、第二双工器10和多模多频功率放大器（MMPA）。GPS天线与主集天线之间的隔离度大于30dB（图中黑色双箭头示意隔离度）。现有对B13二次谐波信号有衰减作用的元器件包括MMPA、双工器、低通滤波器、分频器或天线隔离度，然而B13二次谐波信号与GPS信号是同频的，所以GPS filter（滤波器）对其没有弱化作用，只有部分的通路衰减减小。
影响B13二次谐波的元器件特征参数如表1所示。
表1
通过通路上各个元器件的衰减系数可近似估算到GPS的 四合一芯片端的GPS干扰水平。条件：假设热噪声水平是-173dBm/Hz，GPS LNA（低噪声放大器）的Noise figure（噪声系数）是0.7dB，gain（增益）是10dB。另外，由于用户手握手机会改变天线的特性，所以目前手机都会采用天线切换机制，即主集通路切换到上天线，分集通路切换到下天线，此时B13的发射天线就会靠近GPS天线，隔离度可能只有十几dB左右（计算以15dB为准）。
主集天线端的B13二次谐波功率为：
P_harmonic_1=(-13-60)-45-32-25=-175dBm/Hz；
泄露到GPS LNA前端功率为：
P_harmonic_2 =-175-15-1.5=-191.5dBm/Hz；
总的噪声水平为：
P_interference=(-191.5dBm/Hz)+(-175dBm/Hz+0.7)=-174.2dBm/Hz;
相对于热噪声-174.3dBm/Hz(-175+0.7), 热噪声增加了0.1dB，此时仅有0.1dB的de-sense。
若该项目存在载波聚合的要求，则在switch（开关7）前加一个分频器，在整个通路上就会多一个抑制B13的器件。如果项目没有载波聚合的需求，switch前端的分频器就会删掉（电路如图1所示），此时整个通路的干扰水平P需要重新计算如下：
P_harmonic_1=(-13-60)-45-32=-150dBm/Hz ，
P_harmonic_2=-150-15-1.5=--166.5dBm/Hz，
P_interference=(-166.5dBm/Hz)+(-175dBm/Hz+0.7)=-166.2dBm/Hz。
与-174.3dBm/Hz noise floor 对比，就会有8.1dB de-sense产生，这样就会严重影响GPS的定位准确性。
为此，本实施通过增加用于抑制B13二次谐波的器件来改善GPS的性能。增加器件的初衷既要能解决GPS de-sense的问题，又要能节省研发成本。本发明提供的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置包括产生谐波干扰的器件，与该器件位于同一条通路上的前端射频开关，以及设置在前端射频开关与所述器件之间的用于滤除谐波干扰的滤波器。若要滤除某个器件的干扰，只要在该器件所在的通路上增加用于滤除谐波干扰的滤波器即可。由于射频部分没有载波聚合的要求，前端射频开关只有一个公共通路，因此不能将滤波器加到天线公共端，否则在一定程度上会抑制中频信号。如果是用的phase3（一种射频架构）的前端射频开关，则可将滤波器加到低频输出的公共端，即前端射频开关与所述器件之间。
所述器件以B13或B14的双工器为例，则需要滤除B13/14二次谐波干扰。如图2所示，在具体实施例中，所述射频装置包括主集天线10、前端射频开关20、用于滤除谐波干扰的滤波器30、低通滤波器40、第一双工器50、第二双工器60、多模多频功率放大器70（型号为QM56022）和收发机80（型号为MT6177）。所述主集天线10连接前端射频开关20的选择端RFC，前端射频开关20的一传输端RF1连接滤波器30的一端，前端射频开关20的另一传输端RF2连接第二双工器60的公共端1，第二双工器60的接收端2连接收发机80的PRX7脚，第二双工器60的发射端3连接多模多频功率放大器70的MB3脚，滤波器30的另一端连接低通滤波器40的一端，低通滤波器40的另一端连接第一双工器50的接收端2，第一双工器50的公共端1连接收发机80的PRX1脚，第一双工器50的发射端3连接多模多频功率放大器70的LB2脚。
需要理解的是，所述主集天线10、前端射频开关20、低通滤波器40、第一双工器50、第二双工器60、多模多频功率放大器70和收发机80为现有技术，此处对其功能不作详述。
本实施例中，第一双工器50为B13双工器或B14双工器，则所述滤波器30为用于滤除B13/B14二次谐波干扰的陷波滤波器（notch filter），第二双工器60为B2双工器或B25双工器。在具体实施时，如图3所示，所述陷波滤波器包括电容C和电感L，所述电容C的一端连接前端射频开关20的一传输端RF1和低通滤波器40的一端，电容C的另一端通过电感L接地。该陷波滤波器用于滤除B13/B14二次谐波对于GPS频率的干扰，需设置陷波滤波器的中心频点为1.575GHz。
根据公式，得到的L=5.1nH，C=2pf。此时的陷波滤波器在GPS频点可以衰减接近20dB。这样即可近似的计算出：
P_harmonic_1=(-13-60)-45-32-20=-170dBm/Hz;
P_harmonic_2=-170-15-1.5=-186.5dBm/Hz
P_interference=-186.5+(-175+0.7)=-174.1dBm/Hz
相对之前的热噪声水平，会有0.2dB的增加，GPS De-sense可能仅有0.2dB，近似可以忽略。
虽然加入陷波滤波器会带来0.5dB的***损耗，但是由于低频本身通路差损比较低，B13 PA（功率放大器）本身线性度不会差，所以就不会对B13的TX（发射）/RX（接收）性能带来较大的影响。
图2所示的射频装置为非载波聚合架构，将陷波滤波器设置在第一双工器50和前端射频开关20之间即可。由于第一双工器50和前端射频开关20之间还设置有低通滤波器40，陷波滤波器可位于低通滤波器40的左边（图2所示）或右边（图4所示）。
则实施例二中，所述射频装置包括主集天线10、前端射频开关20、用于滤除谐波干扰的滤波器30/、低通滤波器40、第一双工器50、第二双工器60、多模多频功率放大器70和收发机80。所述主集天线10连接前端射频开关20的选择端RFC，前端射频开关20的一传输端RF1连接低通滤波器40的一端，前端射频开关20的另一传输端RF2连接第二双工器60的公共端1，第二双工器60的接收端2连接收发机80的PRX7脚，第二双工器60的发射端3连接多模多频功率放大器70的MB3脚，低通滤波器40的另一端连接滤波器30/的一端，滤波器30/的另一端连接第一双工器50的接收端2，第一双工器50的公共端1连接收发机80的PRX1脚，第一双工器50的发射端3连接多模多频功率放大器70的LB2脚。
则对应的，如图5所示，所述陷波滤波器包括电容C1和电感L1，所述电容C1的一端连接低通滤波器40的另一端和第一双工器50的接收端2，电容C1的另一端通过电感L1接地。
基于上述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置，本发明还提供一种移动终端，其包括上述的射频装置。
综上所述，本发明通过在前端射频开关与B13双工器或B14双工器之间设置陷波滤波器，即可滤除B13/B14二次谐波干扰，改善了GPS的性能，解决了GPS De-sense问题；并且陷波滤波器相较于其他滤波器，结构简单，成本更低。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置，其特征在于，包括产生谐波干扰的器件，与该器件位于同一条通路上的前端射频开关，以及设置在前端射频开关与所述器件之间的用于滤除谐波干扰的滤波器。
2.根据权利要求1所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置，其特征在于，所述器件为双工器，所述射频装置包括主集天线、前端射频开关、用于滤除谐波干扰的滤波器、低通滤波器、第一双工器、第二双工器、多模多频功率放大器和收发机；
所述主集天线连接前端射频开关的选择端，前端射频开关的一传输端连接滤波器的一端，前端射频开关的另一传输端连接第二双工器的公共端，第二双工器的接收端连接收发机的PRX7脚，第二双工器的发射端连接多模多频功率放大器的MB3脚，滤波器的另一端连接低通滤波器的一端，低通滤波器的另一端连接第一双工器的接收端，第一双工器的公共端连接收发机的PRX1脚，第一双工器的发射端连接多模多频功率放大器的LB2脚。
3.根据权利要求2所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置，其特征在于，所述第一双工器为B13双工器或B14双工器，所述滤波器为用于滤除B13/B14二次谐波干扰的陷波滤波器。
4.根据权利要求3所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置，其特征在于，所述陷波滤波器包括电容和电感，所述电容的一端连接前端射频开关的一传输端和低通滤波器的一端，电容的另一端通过电感接地。
5.根据权利要求4所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置，其特征在于，所述陷波滤波器的中心频点为1.575GHz。
6.根据权利要求5所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置，其特征在于，所述电容的容值为2pf，电感的感值为5.1nH。
7.根据权利要求1所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置，其特征在于，所述器件为双工器，所述射频装置包括主集天线、前端射频开关、用于滤除谐波干扰的滤波器、低通滤波器、第一双工器、第二双工器、多模多频功率放大器和收发机；
所述主集天线连接前端射频开关的选择端，前端射频开关的一传输端连接滤波器的一端，前端射频开关的一传输端连接低通滤波器的一端，前端射频开关的另一传输端RF2连接第二双工器的公共端，第二双工器的接收端连接收发机的PRX7脚，第二双工器的发射端连接多模多频功率放大器的MB3脚，低通滤波器的另一端连接滤波器的一端，滤波器的另一端连接第一双工器的接收端，第一双工器的公共端连接收发机的PRX1脚，第一双工器的发射端连接多模多频功率放大器的LB2脚。
8.根据权利要求7所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置，其特征在于，所述陷波滤波器包括电容和电感，所述电容的一端连接低通滤波器的另一端和第一双工器的接收端，电容的另一端通过电感接地。
9.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的用于解决GPS灵敏度劣化的射频装置。
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