CN109167605A - 射频前端架构及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种射频前端架构及移动终端。所述射频前端架构包括：射频功率放大器，实现射频信号的功率放大；滤波装置，与射频功率放大器的集电极相连接，其输入阻抗直接变换为与所述射频功率放大器的负载阻抗相匹配的阻抗，对放大的射频信号进行滤波；匹配网络，连接所述滤波装置，对所述滤波装置的输入阻抗进行匹配收敛；射频开关，一端通过所述匹配网络连接所述滤波装置，另一端连接天线，将滤波后的射频信号传输到所述天线进行发射。本发明提供的射频前端架构，不仅省去了额外阻抗变换网络产生的插损，也减少了匹配元器件，降低成本的同时，也可以减小封装尺寸，可谓一举三得，符合未来移动终端低成本、小尺寸的应用需求。

Description

射频前端架构及移动终端
技术领域
本发明涉及射频功率放大器领域，具体涉及射频前端架构及移动终端。
背景技术
应用于终端例如手机的射频前端电路通常包括射频功率放大器(RF PA)、射频开关(RF Switch)和滤波装置。滤波装置为滤波器(Filter)或者双工器(Duplexer)，
在传统的架构里面是射频功率放大器和射频开关集成在一个射频模块里面，滤波装置单独的位于射频功率放大器和天线中间。在这种传统的架构里面，射频模块和滤波装置都是作为单独的分立器件，输入输出端口的阻抗都是通过内部匹配到50欧姆。
随着通信终端的快速发展，射频前端模块也往小尺寸、低成本方向演进。射频模块与滤波装置的集成逐渐成为市场主流方向。射频功率放大器、射频开关和滤波装置的大集成模块应运而生，业内称为PAMiD(Power Amplifier Module integrated Duplexer)。这类产品集成度更高，后端插损更小，性能更好，成本更低，也降低了客户手机板的匹配复杂度。
发明人发现，虽然PAMiD产品有诸多优势，但是目前市场上的同类产品，仍然采用了50欧姆作为射频模块和滤波装置的接口阻抗，即滤波器通过匹配网络转换到50欧姆，然后射频模块再通过一个匹配网络从50欧姆转换到射频模块晶体管的负载阻抗(3～4欧姆)。这种通过50欧姆作为桥接的技术会增加额外的元器件成本以及后端信号路径插损。
发明内容
针对上述问题，本发明实施例拟提供一种新的射频前端架构及移动终端，无须经过50欧姆阻抗变换作为桥接，直接将滤波装置的输入阻抗变换到射频功率放大器工作时所需要的低阻抗，即3～4欧姆。
本发明实施例提供了一种射频前端架构，包括：射频功率放大器，实现射频信号的功率放大；滤波装置，与射频功率放大器的集电极相连接，其输入阻抗直接变换为与所述射频功率放大器的负载阻抗相匹配的阻抗，对放大的射频信号进行滤波；匹配网络，连接所述滤波装置，对所述滤波装置的输入阻抗进行匹配收敛；射频开关，一端通过所述匹配网络连接所述滤波装置，另一端连接天线，将滤波后的射频信号传输到所述天线进行发射。
本发明实施例还提供一种移动终端，包括上述所述的一种射频前端架构。
本发明的实施例提供的射频前端架构，不仅省去了额外阻抗变换网络产生的插损，也减少了匹配元器件，降低成本的同时，也可以减小封装尺寸，可谓一举三得，符合未来终端低成本、小尺寸的应用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统的一种射频前端架构的组成示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种射频前端架构组成示意图；
图3是本发明一实施例提供的一种移动终端组成示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图和实施例，对本发明技术方案的具体实施方式进行更加详细、清楚的说明。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。其只是包含了本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员对于本发明的各种变化获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应该理解的是，虽然第一、第二、第三等用语可使用于本文中用来描述各种元件或组件，但这些元件或组件不应被这些用语所限制。这些用语仅用以区分一个元件或组件与另一元件或组件。因此，下述讨论之第一元件或组件，在不脱离本发明之内容下，可被称为第二元件或第二组件。
图1是传统的一种射频前端架构的组成示意图。如图1所示，传统的射频前端架构包括射频功率放大器11、滤波器12、射频开关13、第一匹配网络14、第二匹配网络15、第三匹配网络16。
从天线到射频功率放大器11的晶体管要经过三个匹配网络。第一匹配网络14一般用于谐振滤波器12内部的寄生电容，使得滤波器12的输入阻抗Z1在史密斯圆图上看起来更加收敛，整个工作频段内的阻抗更加集中，高中低信道性能一致。第二匹配网络15用于阻抗变换，将滤波器12的输入阻抗Z1变换到需要的阻抗位置Z2，在这里通常是50欧姆。第三匹配网络16将50欧姆附近阻抗经由射频开关13变换到晶体管的负载阻抗Z3，通常在手机功率放大器的应用场景，Z3一般在4欧姆左右，该阻抗由射频功率放大器11的工作电压和输出功率决定或者负载牵引(loadpull)确定。
图2是本发明一实施例提供的一种射频前端架构组成示意图。如图2所示，射频前端架构包括射频功率放大器21、滤波装置22、射频开关23、匹配网络24。
射频功率放大器21实现射频信号的功率放大。滤波装置22与射频功率放大器21的集电极相连接，其输入阻抗直接变换为与射频功率放大器21的负载阻抗相匹配的阻抗，对放大的射频信号进行滤波。匹配网络24连接滤波装置22，对滤波装置22的输入阻抗进行匹配收敛。射频开关23的一端通过匹配网络24连接滤波装置22，另一端连接天线，将滤波后的射频信号传输到天线进行发射。
射频前端架构还包括控制器，控制器控制射频开关23的开闭。
射频功率放大器21包括功放晶体管，其基极接收射频信号，其发射极连接电源地，集电极连接滤波装置22。射频功率放大器21的负载阻抗为3-4欧姆。
射频开关23包括但不限于单刀多掷开关，用于发射通道的切换。
滤波装置22包括但不限于滤波器或双工器。滤波装置22包括滤波电路、谐振变换网络。滤波电路对放大的射频信号进行滤波。谐振变换网络将输入阻抗直接变换为与射频功率放大器21的负载阻抗相匹配的阻抗。输入阻抗为3-4欧姆。
滤波装置22为双工器时，双工器相当于两个滤波器，两个滤波器一个可以设置为发射滤波器，应用在发射通路。另一个可以设置为接收滤波器，应用在接收通路。
匹配网络24谐振滤波装置的内部寄生电容，使得滤波装置22的输入阻抗Z1在史密斯圆图上看起来更加收敛。匹配网络24采用滤波装置22内部寄生电容和集成的螺旋电感实现，将滤波装置22的输入阻抗直接匹配到所需位置。
本专利发明的射频前端PAMiD架构，通过对滤波器内部的输入阻抗优化，省去了第二匹配网络和第三匹配网络，滤波器的输入阻抗经过滤波器内部集成的谐振变换网络，直接将阻抗变换至Z3，即接近射频功率放大器工作所需的4欧姆阻抗位置，规避了传统前端架构将滤波器先匹配到50欧姆，再通过PA后端的输出匹配将50欧姆再变换到4欧姆的复杂过程。一方面减少了这两个匹配网络带来的插损(约1.2dB)，另一方面省去了表面贴装元器件(SMD)或者滤波装置的匹配成本以及所带来的封装成本，同时匹配物料的减少也带来封装尺寸的缩小，符合未来终端低成本、小尺寸的应用需求。
图3是本发明一实施例提供的一种移动终端组成示意图。
一种移动终端2包括图2所示的射频前端架构。
这种移动终端集成度更高，性能更好，成本更低。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种射频前端架构，包括：
射频功率放大器，实现射频信号的功率放大；
滤波装置，与射频功率放大器的集电极相连接，其输入阻抗直接变换为与所述射频功率放大器的负载阻抗相匹配的阻抗，对放大的射频信号进行滤波；
匹配网络，连接所述滤波装置，对所述滤波装置的输入阻抗进行匹配收敛；
射频开关，一端通过所述匹配网络连接所述滤波装置，另一端连接天线，将滤波后的射频信号传输到所述天线进行发射。
2.根据权利要求1所述的架构，其中，还包括：
控制器，控制所述射频开关的开闭。
3.根据权利要求1所述的架构，其中，所述射频功率放大器包括：
功放晶体管，其基极接收射频信号，其发射极连接电源地，所述集电极连接所述滤波装置。
4.根据权利要求1所述的架构，其中，所述射频功率放大器的负载阻抗为3-4欧姆。
5.根据权利要求1所述的架构，其中，所述滤波装置包括滤波器或双工器。
6.根据权利要求1所述的架构，其中，所述滤波装置包括：
滤波电路，对放大的射频信号进行滤波；
谐振变换网络，将所述输入阻抗直接变换为与所述射频功率放大器的负载阻抗相匹配的阻抗。
7.根据权利要求1所述的架构，其中，所述输入阻抗为3-4欧姆。
8.根据权利要求1所述的架构，其中，所述匹配网络谐振所述滤波装置的内部寄生电容。
9.根据权利要求1所述的架构，其中，所述射频开关包括单刀多掷开关。
10.一种移动终端，包括所述权利要求1至9任一项所述的一种射频前端架构。
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