CN205017315U - 一种多频*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多频***，包括射频芯片、逻辑控制芯片、调制解调芯片以及电源模块，还包括由低噪声放大器、缓冲器、有源换端器、混频器、可配置的频率合成器、可配置的多模式滤波器以及自动增益控制放大器构成的射频前端模块，还有为各个电路提供直流偏置，建立静态工作点的偏置电路。本实用新型通过在电源模块采用逻辑控制芯片对电源进行优化控制，同时采用可编程控制的混频器和逻辑放大器对射频接收信号进行逻辑取自的调节，从而实现多频自动控制而无需多个功率放大器，大大降低了成本，缩小了产品的体积。

Description

一种多频***

技术领域

本实用新型涉及通讯定位安装技术领域，尤其涉及一种多频***。

背景技术

目前，在国内日益发展强大的通讯定位技术领域，尤其是自主的北斗卫星的民营化进程，使越来越多的企业和个人正在采用双频段定位，多频***的定位精度更高，速度更快，越来越多的多频***正在服务于人们的生活，如车载、机载以及大型运动、飞行设备上，而多频***在使用过程中均带有外壳，外壳不仅美观，更主要的保护里面器件的安全可靠，但是由于***大多安装在运动载体上，而运动载体的环境比较恶劣，粉尘、高温，振动等均对***具有一定影响。而且***的电源模块一般均为分离设计，不仅考虑信号干扰问题，而且电源模块为易坏部件，一般使用周期为2-4年，但是如果粉尘过大，遇到潮湿或者静电环境，现有的***更易损坏，寿命大大缩短。

现有***中，射频前端模块是目前移动终端里无法被收发器集成的一个重要射频原件。在射频前端模块中，通过功率放大器将调制后的射频信号放大到一定的功率值。再将放大后的射频信号通过天线发送出去。

由于各国家地区的电信运营商推出了很多不同的无线通信***，采用了不同的无线通信标准。不同通信标准下通信***的工作频率和工作模式要求不同。为了使移动终端能够在全球范围内使用，必须同时支持各种不同的移动通信标准，因此移动终端中所使用的射频前端模块必须同时支持多种标准，这是多频定位的基本要求。

对于能够支持多模式多频段的移动终端来说，射频前端模块的设计带来了新的挑战，需要支持的模式和频段越多，射频前端模块的设计难度就会越大。如果为了满足多模式多频段的要求，采用多个功率放大器，则会大大增加射频前端设计的复杂性，相应的也增加了产品调试测试的复杂性，并且造成移动终端内部电路布板空间的紧张。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多频***，能够对多频***的中通过一个功率放大器的情形下实现在各个频段之间的自动切换，缩小体积，减少成本。

本实用新型采用的技术方案为：

一种多频***，包括射频芯片、逻辑控制芯片、调制解调芯片以及电源模块，所述逻辑控制芯片的逻辑输入端与调制解调芯片的输出端连接；所述调制解调芯片根据当前搜索的频段输出相应的控制信号至所述逻辑控制芯片，使所述逻辑控制芯片输出相应的逻辑控制信号至射频前端模块，

所述的电源模块由滤波电路、稳压电路、放大电路、二次滤波电路、指示电路和开关电路构成的，所述的滤波电路的输出端依次通过稳压电路、放大电路、二次滤波电路和指示电路与开关电路的输入端相连接；

还包括由低噪声放大器、缓冲器、有源换端器、混频器、可配置的频率合成器、可配置的多模式滤波器以及自动增益控制放大器构成的射频前端模块，还有为各个电路提供直流偏置，建立静态工作点的偏置电路；其中可配置的多频段低噪声放大器为多频段的单端输入和单端输出电路结构，低噪声放大器输出端通过直流电平转换器与缓冲器的输入端相连接；缓冲器的输出端连接有源换端器的输入端，无源混频器连接有源换端器的I和Q两差分输出端；可程控配置的频率合成器连接混频器的本振输入端，数字滤波器连接混频器的I和Q两路差分输出端；频率合成器通过程控配置为混频器提供相应的本地振荡信号；连接可配置的多模式滤波器输出端连接自动增益控制放大器的输入端，

所述可配置的低噪声放大器包括输入匹配电路、主放大器、输出匹配电路、直流偏置电路和程控配置控制开关组；其中由输入匹配电路、输出匹配电路和程控配置控制开关组构成低噪声放大器的一个编程可控的频段和模式选择电路。

所述可配置的低噪声放大器的输出匹配网络是由一个编程可控的多种取值的电容修调阵列和电感构成的输出谐振网络；电容修调阵列包括一组控制开关和一组电容，分别针对不同的频率。

所述缓冲器为一个源极跟随电路结构的直流电平转换器；源极跟随器中跟随MOS管的栅极连接前级主放大器的输出端，源极接电流源，源极和电流源的串联接点为输出端，接到有源换端器的输入端。

可配置的频率合成器为内置程序设计产生所需的本地载波。

所述混频器为折叠式无源混频器，由跨导级、开关级、负载电路和直流偏置电路组成。

所述跨导级为自偏置反相器结构，跨导级包括自偏置反相器和负载电阻；自偏置反相器用带有反馈电阻的反向器构成，负载电阻为由两个PMOS管组成的等效LC网络，两个PMOS管代替了传统折叠式结构中的LC谐振网络。

所述射频前端模块支持GSM标准频段、CDMA标准频段、WCDMA标准频段、CDMA2000标准频段、TD-SCDMA标准频段以及TD-LTE标准频段中的一种或多种。

所述逻辑控制芯片包括电源管理芯片或者CPU芯片。

本实用新型通过在电源模块采用逻辑控制芯片对电源进行优化控制，同时采用可编程控制的混频器和逻辑放大器对射频接收信号进行逻辑取自的调节，从而实现多频自动控制而无需多个功率放大器，大大降低了成本，缩小了产品的体积。

附图说明

图1为本实用新型的所述电源模块的电路原理图；

图2为本实用新型所述的射频前端模块的原理框图。

具体实施方式

如图1和2所示，一种多频***，包括射频芯片、逻辑控制芯片、调制解调芯片以及电源模块，所述逻辑控制芯片的逻辑输入端与调制解调芯片的输出端连接；所述调制解调芯片根据当前搜索的频段输出相应的控制信号至所述逻辑控制芯片，使所述逻辑控制芯片输出相应的逻辑控制信号至射频前端模块，

所述的电源模块由滤波电路、稳压电路、放大电路、二次滤波电路、指示电路和开关电路构成的，所述的滤波电路的输出端依次通过稳压电路、放大电路、二次滤波电路和指示电路与开关电路的输入端相连接；如图1所示：具体连接关系在此不再赘述，所述的滤波电路由L8和R17构成，所述的稳压电路由稳压芯片R1224102H以及由电容C12、C16、C4、C5、C3和电阻R15、R19、R20其***电路构成，所述的放大电路采用IRF7416mos管，进行放大，二次滤波电路包括有电阻R18、R21和电感L9构成。所述电容C17、C58、C18、C6构成吸收电路，吸收高频噪声信号，保持电压的稳定。所述指示电路由LED13组成，为红光指示灯，串联在稳压器输出端和接地端，起工作状态指示作用。最后所述的开关电路采用开关芯片FDS4935nc构成以及由电阻R14、R60和电容C36构成的***电路组成，开关芯片为逻辑控制芯片即所述的逻辑控制芯片，其不仅控制电源的分配，最重要的是对可编程放大器以及混频器进行逻辑控制，从而使同一个放大器在逻辑控制下经过混频器、可配置的频率合成器、可配置的多模式滤波器以及自动增益控制放大器构成的实现多模式的自由切换满足多频发射的目的。

还包括由低噪声放大器、缓冲器、有源换端器、混频器、可配置的频率合成器、可配置的多模式滤波器以及自动增益控制放大器构成的射频前端模块，还有为各个电路提供直流偏置，建立静态工作点的偏置电路；其中可配置的多频段低噪声放大器为多频段的单端输入和单端输出电路结构，低噪声放大器输出端通过直流电平转换器与缓冲器的输入端相连接；缓冲器的输出端连接有源换端器的输入端，无源混频器连接有源换端器的I和Q两差分输出端；可程控配置的频率合成器连接混频器的本振输入端，数字滤波器连接混频器的I和Q两路差分输出端；频率合成器通过程控配置为混频器提供相应的本地振荡信号；连接可配置的多模式滤波器输出端连接自动增益控制放大器的输入端，

所述射频前端模块支持GSM标准频段、CDMA标准频段、WCDMA标准频段、CDMA2000标准频段、TD-SCDMA标准频段以及TD-LTE标准频段中的一种或多种。

所述可配置的低噪声放大器LNA由输入匹配电路、主放大器、输出匹配电路、直流偏置电路和程控配置控制开关组构成；输入匹配电路、输出匹配电路和程控配置控制开关组构成低噪声放大器的一个编程可控的频段和模式选择电路；射频信号经由输入匹配电路连接到主放大器输入端，主放大器输出端和电源之间接入输出匹配电路，直流偏置电路为主放大器输入端提供偏置；程控配置控制开关组连接到输出匹配电路的控制端；其中：输入匹配电路为输入谐振网络，采用一个LC并联网络电路结构，该结构以小的电容或电感值来获得等效的大的电容或电感值，以低难度实现大电感以及宽频带输入匹配，同时有效改善噪声性能；输出匹配网络为一个可编程配置的多种取值的LC网络，通过配置输出匹配网络的电容取值实现多个谐振频点和Q值调整；直流偏置电路为电流镜像电路，基准电流经过一定比例的镜像为电路提供所需的静态工作电流；程控配置控制开关组为一组栅极接数字控制信号的MOS管，通过***编程对数字控制信号进行编码来按位控制输出匹配网络中相应MOS管的关断和导通，实现电容网络取值的调节。

所述可配置的低噪声放大器的输出匹配网络由一个编程可控的多种取值的电容修调阵列和电感构成的输出谐振网络；电容修调阵列包括一组控制开关和一组电容，通过编程控制调节电容修调阵列的电容取值，实现谐振频点和Q值的调整，使得输出匹配网络按照接收机***编程的控制字谐振在接收机***所需的相应信号频率点，提高低噪声放大器LNA的增益，降低***级联噪声。包括依次连接的可配置的用于实现单端信号输入转换为I和Q两端差分信号输出，I和Q两端差分输出信号的相位相反、幅度相同；通过程控配置选择相应的工作模式，实现对I和Q两路差分信号的低通滤波或镜像抑制滤波；用于实现对数字滤波器输出的I和Q两路差分信号的增益控制，送出I和Q两路差分前端输出信号。

所述输出谐振网络的编程可控的多种取值的电容修调阵列为一个编程可控的N种取值的电容修调阵列，N取值范围为3～15；N取值为3或15的电容修调阵列，通过编程控制获得三种或十五种修调电容值，用于克服工艺偏差带来的影响；15≤N≤18取值的电容修调阵列，用于克服工艺偏差带来的影响，同时能在开关控制字调节的多个频段上进行调整，通过编程控制获得五种或十五种修调电容值，能在多个频段上精细修调。

所述缓冲器为一个源极跟随电路结构的直流电平转换器；源极跟随器中跟随MOS管的栅极连接前级主放大器的输出端，源极接电流源，源极和电流源的串联接点为输出端，接到有源换端器的输入端。

所述有源换端器由缓存器、共源极放大器和共栅放大器组成，LNA输出的放大信号接在缓存器输入端的栅极，缓存器输出端的源极连接共源极放大器的漏极和共栅放大器的输入端，采用共栅放大管同相放大和共源极放大管反向放大的结构，将单端信号转换为双端差分信号；有源换端器将接收到的单端信号经过缓冲后分别送到一个共源放大器和共栅放大器，两者增益相同极性相反，产生幅度相同而相位相反的两个差分输出信号，分送混频器的两个混频器；这种结构使差分信号的相位误差和幅度误差较小，能有效抑制输出到后级电路的共模噪声。

所述混频器为折叠式无源混频器，由跨导级、开关级、负载电路和直流偏置电路组成；射频信号RFout-P和RFout-N接入跨导级的两个输入端，跨导级的两个输出端各自连接一个开关级，夲振信号LOIN和LOIP分别接入两个开关级，开关级各自连接负载电路，一开关级的两个负载端输出射频信号VOIN和VOIP，另一开关级的两个负载端输出射频信号VOQN和VOQP，送到可配置的多模式滤波器；该折叠式无源混频器的信号预放大和信号混频分步完成，独立优化，既提高射频前端的线性度，又减小电路的闪烁噪声。

所述跨导级为自偏置CMOS反相器结构，跨导级包括自偏置CMOS反相器和负载电阻；自偏置CMOS反相器用带有反馈电阻的CMOS反向器构成，负载电阻为由两个PMOS管组成的等效LC网络，两个PMOS管代替了传统折叠式结构中的LC谐振网络，能有效减少芯片的电路面积，同时能提高跨导级等的效跨导值。

本实用新型通过在电源模块采用逻辑控制芯片对电源进行优化控制，同时采用可编程控制的混频器和逻辑放大器对射频接收信号进行逻辑取自的调节，从而实现多频自动控制而无需多个功率放大器，大大降低了成本，缩小了产品的体积。

Claims (9)

1.一种多频***，包括射频芯片、逻辑控制芯片、调制解调芯片以及电源模块，所述逻辑控制芯片的逻辑输入端与调制解调芯片的输出端连接；所述调制解调芯片根据当前搜索的频段输出相应的控制信号至所述逻辑控制芯片，使所述逻辑控制芯片输出相应的逻辑控制信号至射频前端模块，其特征在于：

所述的电源模块由滤波电路、稳压电路、放大电路、二次滤波电路、指示电路和开关电路构成的，所述的滤波电路的输出端依次通过稳压电路、放大电路、二次滤波电路和指示电路与开关电路的输入端相连接；

还包括由低噪声放大器、缓冲器、有源换端器、混频器、可配置的频率合成器、可配置的多模式滤波器以及自动增益控制放大器构成的射频前端模块，还有为各个电路提供直流偏置，建立静态工作点的偏置电路；其中可配置的多频段低噪声放大器为多频段的单端输入和单端输出电路结构，低噪声放大器输出端通过直流电平转换器与缓冲器的输入端相连接；缓冲器的输出端连接有源换端器的输入端，无源混频器连接有源换端器的I和Q两差分输出端；可程控配置的频率合成器连接混频器的本振输入端，数字滤波器连接混频器的I和Q两路差分输出端；频率合成器通过程控配置为混频器提供相应的本地振荡信号；连接可配置的多模式滤波器输出端连接自动增益控制放大器的输入端。

2.根据权利要求1所述的多频***，其特征在于：所述可配置的低噪声放大器包括输入匹配电路、主放大器、输出匹配电路、直流偏置电路和程控配置控制开关组；其中由输入匹配电路、输出匹配电路和程控配置控制开关组构成低噪声放大器的一个编程可控的频段和模式选择电路。

3.根据权利要求2所述的多频***，其特征在于：所述可配置的低噪声放大器的输出匹配网络是由一个编程可控的多种取值的电容修调阵列和电感构成的输出谐振网络；电容修调阵列包括一组控制开关和一组电容，分别针对不同的频率。

4.根据权利要求3所述的多频***，其特征在于：所述缓冲器为一个源极跟随电路结构的直流电平转换器；源极跟随器中跟随MOS管的栅极连接前级主放大器的输出端，源极接电流源，源极和电流源的串联接点为输出端，接到有源换端器的输入端。

5.根据权利要求4所述的多频***，其特征在于：可配置的频率合成器为内置程序设计产生所需的本地载波。

6.根据权利要求5所述的多频***，其特征在于：所述混频器为折叠式无源混频器，由跨导级、开关级、负载电路和直流偏置电路组成。

7.根据权利要求6所述的多频***，其特征在于：所述跨导级为自偏置反相器结构，跨导级包括自偏置反相器和负载电阻；自偏置反相器用带有反馈电阻的反向器构成，负载电阻为由两个PMOS管组成的等效LC网络，两个PMOS管代替了传统折叠式结构中的LC谐振网络。

8.根据权利要求7所述的多频***，其特征在于：所述射频前端模块支持GSM标准频段、CDMA标准频段、WCDMA标准频段、CDMA2000标准频段、TD-SCDMA标准频段以及TD-LTE标准频段中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的多频***，其特征在于：所述逻辑控制芯片包括电源管理芯片或者CPU芯片。