CN112865738B - 射频接收模组和提高其性能的方法以及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种射频接收模组和提高其性能的方法以及通信设备，有助于提高射频接收模组的性能。本发明的射频接收模组，包含有源模块，该有源模块的输入端和输出端分别连接1个或多个前级滤波器和1个或多个后级滤波器，前级滤波器和后级滤波器为声波滤波器，至少有一个前级滤波器和一个后级滤波器符合以下一项或多项：前级滤波器的级数小于后级滤波器的级数；前级滤波器的串‑并平均面积比，大于后级滤波器的串‑并平均面积比；前级滤波器的匹配电感与后级滤波器的匹配电感不同；前级滤波器的带外零点位置与后级滤波器的带外零点位置不同。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别地涉及一种射频接收模组和提高其性能的方法以及通信设备。
背景技术
近年来的通信设备小型化和高性能趋势的加快，给射频前端提出了更高的挑战。在射频通信前端中，一方面要通过减小芯片和封装基板的尺寸来实现小型化，另一方面要通过减少损耗来源以及更好的谐振器配合设计来实现更好的性能。在现有的滤波器结构中，用于匹配的无源器件较多，同时用于改善特定性能比如滚降插损等也需要额外引入更多的电感、电容、耦合等多种结构。
普通的滤波器的一种典型结构如图1所示，图1是根据现有技术中的声波滤波器的一种结构的示意图。这种滤波器10中，输入端131和输出端132之间有输入匹配电感121、输出匹配电感122以及多个声波谐振器(通常称作串联谐振器)101～104，各串联谐振器的连接点与接地端之间的多个支路(通常称作并联支路)上分别设置有谐振器111～113(通常称作并联谐振器)，以及对地电感123～125。在双工器中，对于前级滤波器和后级滤波器，二者各自的多个对地电感不必一致化，但二者之间位置相同的对地电感也相同，例如二者第二级处的对地电感相同。另外，双工器中，前级滤波器和后级滤波器的输入匹配电感相同，输出匹配电感相同。
图2是根据现有技术中的射频接收***中的一种射频接收模组的基本结构的示意图，其中滤波器21和滤波器22分别为前级滤波器和后级滤波器，二者采用相同的芯片，即拓扑结构，匹配方式，滤波器内部谐振器设置一致。其中LNA在滤波器21和滤波器22之间，为低噪声放大器LNA，此处也可设置其他有源模块。前级滤波器和后级滤波器可以是图中所示的1个，也可以各是多个。
滤波器21和滤波器22可采用图1所示的梯形结构。图1示出了4-3结构，即4个串联谐振器和3个并联谐振器，级数为7级(4+3＝7)。滤波器21和滤波器22的作用是过滤带外非目标频率的信号，避免信号之间的干扰，保证接收的信号质量。滤波器的引入会增加额外的插损，对应的噪声也会增加(滤波器中，插损即是噪声的最主要来源)，因此保证在满足带外抑制要求的同时，尽量减少噪声的引入对于接收模组的***性能有着重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种射频接收模组和提高其性能的方法以及通信设备，有助于提高射频接收模组的性能。本发明提供如下技术方案：
一种射频接收模组，包含有源模块，该有源模块的输入端和输出端分别连接1个或多个前级滤波器和1个或多个后级滤波器，前级滤波器和后级滤波器为声波滤波器，至少有一个前级滤波器和一个后级滤波器符合以下一项或多项：前级滤波器的级数小于后级滤波器的级数；前级滤波器的串-并平均面积比，大于后级滤波器的串-并平均面积比；前级滤波器的匹配电感与后级滤波器的匹配电感不同；前级滤波器的带外零点位置与后级滤波器的带外零点位置不同。
可选地，所述有源模块为低噪声放大器。
可选地，所述一个前级滤波器和所述一个后级滤波器符合以下至少一项：串联谐振频率不同；并联谐振频率不同；输入匹配电感不同；输出匹配电感不同；串联谐振器的面积不同；并联谐振器的面积不同；位置相同的对地电感不同；层叠结构不同，层叠结构为构成谐振器的多个金属层，压电层和非金属层等多层结构在水平和垂直方向上的分布；各层叠结构的材料属性不同，层叠结构的材料属性包括构成谐振器的各层的金属，非金属，压电材料等的导电性，介电常数等各个电学参数以及密度，延展性等各个物理参数。
一种提高射频接收模组的性能的方法，该射频接收模组包含有源模块，该有源模块的输入端和输出端分别连接1个或多个前级滤波器和1个或多个后级滤波器，前级滤波器和后级滤波器为声波滤波器，该方法包括使至少有一个前级滤波器和一个后级滤波器符合以下一项或多项：前级滤波器的级数小于后级滤波器的级数；前级滤波器的串-并平均面积比，大于后级滤波器的串-并平均面积比；前级滤波器的匹配电感与后级滤波器的匹配电感不同；前级滤波器的带外零点位置与后级滤波器的带外零点位置不同。
可选地，所述有源模块为低噪声放大器。
可选地，所述一个前级滤波器和所述一个后级滤波器符合以下至少一项：串联谐振频率不同；并联谐振频率不同；输入匹配电感不同；输出匹配电感不同；对地电感不同；串联谐振器的面积不同；并联谐振器的面积不同；位置相同的对地电感不同；层叠结构不同；各层叠结构的材料属性不同。
一种通信设备，包含本发明所述的射频接收模组。
根据本发明的技术方案，射频接收模组的前后滤波器的结构有多种特定措施，各种措施可以单独使用，也可以几个并用，都有助于提高射频接收模组的性能。
附图说明
为了说明而非限制的目的，现在将根据本发明的优选实施例、特别是参考附图来描述本发明，其中：
图1是根据现有技术中的声波滤波器的一种结构的示意图；
图2是根据现有技术中的射频接收***中的一种射频接收模组的基本结构的示意图；
图3A和图3B分别是根据本发明实施方式的前级滤波器的拓扑结构的示意图；
图4A和图4B是根据本发明实施方式的回波变化的示意图；
图5是根据本发明实施方式的前后级滤波器的零点位置不同对带外抑制的改善效果的示意图。
具体实施方式
在射频***中，前级和后级引入的噪声对***的整体噪声贡献是不同的，前级的噪声对***整体的噪声贡献要远大于后级(因为中间有源模块对后级噪声有衰减)。目前的接收模组中，前后级采用同样的滤波器，在保证一定的带外抑制的情况下，***噪声较差。并且采用相同的滤波器，整体的带外零点重合，会使特定频率位置抑制较好，大部分抑制较差，难以保证整体的带外抑制较好。另外，同样的滤波器设置对回波也没有灵活的调节，难以保证较好的回波性能。
本发明实施方式提出在设置前后级的滤波器的拓扑结构、谐振器特性、匹配方式等形成区别，来改善射频模组整体的噪声，匹配性能，带外抑制等性能指标。以前后级分别是1个滤波器为例加以说明，如果双工器包含多个前级滤波器和后级滤波器，那么至少有一个前级滤波器和一个后级滤波器形成上述的区别。
图3A和图3B分别是根据本发明实施方式的前级滤波器的拓扑结构的示意图。图3A和图3B中，使前级滤波器和后级滤波器级数不同，其中前级滤波器的级数为5级，少于后级滤波器的级数(9级)。级联***的噪声因子为：F＝F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/G1/G2。其中F为***总噪声因子，F1～F3分别为前级滤波器、LNA(或其他有源模块)、后级滤波器的噪声因子，G1和G2为前级滤波器和LNA的增益。其中，前级滤波器因为不产生增益，并且有插损，所以G1小于1；而LNA有一定增益的情况(G2远大于1，具体G2数值和增益大小相关)；后级滤波器的噪声对***贡献几乎可以忽略。因此在设计滤波器的时候，将前级滤波器的插损加以改善(也就是减小噪声)，但与此同时带外抑制会变差；而将后级滤波器的插损加以恶化，但此同时抑制会改善，于是在保证总体抑制不变的情况下，***噪声会变好。图3A中由于级数少，因此损耗较小，所以插损性能更佳，即引入的噪声就小，但对应的带外抑制差；图3B中由于级数少多，因此损耗较大，所以插损更差，所以引入的噪声就大，但对应的带外抑制好；图3A和图3B两个滤波器级联总的带外抑制水平不变，但整体的噪声得到改善。
在本发明实施方式中，另一措施是设置前级滤波器的串-并平均面积比大于后级滤波器。对于所有串联谐振器的总面积除以串联谐振器的数量所得之商A，与所有并联谐振器的总面积除以并联谐振器的数量所得之商B，A与B的比值即为这里的串-并平均面积比。串-并平均面积比越大，对应的滤波器插损就越好，相应带外抑制就会越差。因此使前级滤波器的串并平均面积比大于后级滤波器，会有更好的***噪声，同时尽量避免带外抑制恶化。
在本发明实施方式中，又一措施是设置前后级滤波器的输入输出匹配电感不同。在同一滤波器中，输入输出匹配电感是相同的，但前后级滤波器的该匹配电感不同。其效果如图4A和图4B所示，图4A和图4B是根据本发明实施方式的回波变化的示意图，其中图4A为S11，图4B为S22。从图中可以看出，设置前后级滤波器的输入输出匹配电感不同，有助于回波的改善。
在本发明实施方式中，再一措施是使前后滤波器的带外零点不同。为此可以使前后级滤波器的串联谐振频率Fs不同，也可以使前后级滤波器的并联谐振频率Fp不同。此外，也可以使前后级滤波器的匹配电感或者对地电感不同，还可以使前后级滤波器的串联谐振器的面积不同，或者并联谐振器的面积不同等方式。上述这些方式在实现中可以采用其一或多种并用，都可以使前后滤波器的带外零点不同。图5是根据本发明实施方式的前后级滤波器的零点位置不同对带外抑制的改善效果的示意图。图中细线是前后级滤波器零点相同的情况下带外抑制的曲线。粗线是前后级滤波器零点不同的情况下带外抑制的曲线，可以看出上述方式对带外抑制有较明显的改善。
以上列举的各种措施可以单独使用，也可以几个并用，都有助于提高射频接收模组的性能。该射频接收模组应用于通信设备，同样有助于提高通信设备的性能。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (7)
1.一种射频接收模组，包含有源模块，该有源模块的输入端和输出端分别连接1个或多个前级滤波器和1个或多个后级滤波器，前级滤波器和后级滤波器为声波滤波器，其特征在于，至少有一个前级滤波器和一个后级滤波器符合以下一项或多项：
前级滤波器的级数小于后级滤波器的级数；
前级滤波器的串-并平均面积比，大于后级滤波器的串-并平均面积比；
前级滤波器的匹配电感与后级滤波器的匹配电感不同；
前级滤波器的带外零点位置与后级滤波器的带外零点位置不同。
2.根据权利要求1所述的射频接收模组，其特征在于，所述有源模块为低噪声放大器。
3.根据权利要求1所述的射频接收模组，其特征在于，所述一个前级滤波器和所述一个后级滤波器符合以下至少一项：
串联谐振频率不同；
并联谐振频率不同；
输入匹配电感不同；
输出匹配电感不同；
串联谐振器的面积不同；
并联谐振器的面积不同；
位置相同的对地电感不同；
层叠结构不同；
各层叠结构的材料属性不同。
4.一种提高射频接收模组的性能的方法，该射频接收模组包含有源模块，该有源模块的输入端和输出端分别连接1个或多个前级滤波器和1个或多个后级滤波器，前级滤波器和后级滤波器为声波滤波器，其特征在于，该方法包括使至少有一个前级滤波器和一个后级滤波器符合以下一项或多项：
前级滤波器的级数小于后级滤波器的级数；
前级滤波器的串-并平均面积比，大于后级滤波器的串-并平均面积比；
前级滤波器的匹配电感与后级滤波器的匹配电感不同；
前级滤波器的带外零点位置与后级滤波器的带外零点位置不同。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述有源模块为低噪声放大器。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述一个前级滤波器和所述一个后级滤波器符合以下至少一项：
串联谐振频率不同；
并联谐振频率不同；
输入匹配电感不同；
输出匹配电感不同；
对地电感不同；
串联谐振器的面积不同；
并联谐振器的面积不同；
位置相同的对地电感不同；
层叠结构不同；
各层叠结构的材料属性不同。
7.一种通信设备，其特征在于，包含权利要求1至3中任一项所述的射频接收模组。
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