用于手机的四模射频架构的制作方法

本实用新型涉及无线通讯领域，特别涉及一种用于手机的四模射频架构。

背景技术：

目前针对手机或者平板电脑的多频设计方案通常采用的是多频多模功率放大器，这时由于手机/平板等电子设备需要同时兼容2G/3G/4G等不同的网络模式，因此其支持的频段将不断的增加。然而，由于多频多模功率放大器所能覆盖的频段过于宽广，几乎可以支持0.7G～2.7G(约41个)，对于特定区域例如印尼、新加坡、南美的运营商来说，只需要7～8种频段即可满足通讯需求，因此，这种功率放大器会提高手机的造价以及维修成本，影响终端产品的市场竞争力。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是提供一种用于手机的四模射频架构，仅使用一个单频HB功放、一个单频LB功放、一个多频功放和一组分频开关便能够提供824M～2020M的频段范围，而且对于不同地区，例如东南亚电信手机用户需要LTE B1、LTE B3、EVDO B5、TDD B41等四个频段，可以根据该地区所需的频段，通过分频开关的切换可以选择多个频段。通过本实用新型的射频架构，节省了功放和PCB板上线路的数量，极大地优化了印刷电路板的使用空间，节省了手机制造的成本。

本实用新型公开了一种用于手机的四模射频架构，包括：功率放大器模块，被布置在射频接收端和射频发送端之间，包括一个2G射频前端模块、两个4G/WCDMA单频功放、一个4G/WCDMA多频功放和一个单刀多掷开关，其中，所述射频前端模块、所述单频功放和所述多频功放被并联连接到所述射频发送端；所述射频前端模块、所述单频功放和所述多频功放被分别连接到所述单刀多掷开关的多个接口，所述单刀多掷开关连接到所述射频接收端，其中，所述单刀多掷开关被切到一个接口，则与该接口连接的线路被导通，剩余的线路处于断开状态。另外，所述用于手机的四模射频架构还包括：一个或多个分频开关，被布置在所述多频功放和所述射频发送端之间，所述多频功放通过所述分频开关被连接到所述射频发送端，所述分频开关用于对所述多频功放的输出信号进行分频。

在一个实施例中，所述射频接收端包括天线，用于接收基站所覆盖的范围内的射频信号；所述射频发送端包括GSM/WCDMA/LTE发送器，用于将射频信号和数字信号信号之间的转换。

在一个实施例中，所述2G射频前端模块包括一个2G功放，所述2G射频前端模块与所述单刀多掷开关被整体封装。

在一个实施例中，所述多频功放包括：接收端，用于接收射频信号；运算放大器，被布置在所述接收端和输出端之间，用于对所述射频信号进行调制和解调；输出端，被布置在所述运算放大器和所述分频开关之间，用于输出经过所述调制和解调的射频信号。

在一个实施例中，所述多频功放还包括L+π型滤波电路。

在一个实施例中，所述分频开关是根据所述手机所需的多个频段来选择数量和型号的单刀多掷开关。

在一个实施例中，所述开关是SP6T/8T开关。

在一个实施例中，所述4G/WCDMA单频功放包括一个高频功放和一个低频功放。

在一个实施例中，所述输出端还被连接到T/R检测器，用于检测2G信号的发射与接收。

在一个实施例中，所述用于手机的四模射频架构还包括调试模块，所述调试模块被串联连接在所述分频开关和所述射频发送端之间，并且被构造成对经过所述分频的调制信号进行匹配和调试。

本实用新型实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：1、使用少量的单频功放、一个多频功放和一组分频开关便能够支持2G/3G/4G网络制式下的B1～B41范围内的多个频段，极大地节省了功放的数量并且优化了PCB板的线路空间；2、能够支持不同地区手机用户的频段需求，并且本实用新型的架构具有很高的灵活性，可根据实际需求选择对应的分频开关；3、极大地降低了手机制造的成本。

应理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1是本实用新型的第一实施方式的电路图，显示了用于手机的四模射频架构100。

图2是本实用新型的一个实施例中的用于手机的四模射频架构200。

图3是图2所示的四模射频架构200中的封装在一起的多频功放和分频开关的示意图。

图4是图3的续篇。

具体实施方式

4G通讯领域中，手机或平板电脑等电子设备通常采用多个单频功率放大器或者一个多频功放来支持不同地域中所需要的通讯频段。采用多个单频功放的电路在实施上需要布置许多电路线，例如阻抗线和控制线，从而增加了印刷电路板(PCB)的布线空间和制造成本，而采用一个多频功放的电路在现有技术中还存在不能够支持的频段范围，例如现有设计中不会利用多频功放去支持BAND3，这是由于BAND3位于BAND2的带宽外，如此设计的话容易令信号杂散。申请人经过深刻而又广泛地研究，构造了能够利用少量功放和开关来实现支持所需频段的电路，极大的减少了制造成本。

术语

如本文所用，术语“BAND”是电磁波的频率范围，即频段。

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型第一实施方式涉及一种用于手机的四模射频架构，图1是本实施方式的结构图，显示了四模射频架构100。如图所示，架构100包括如下部分：功率放大器模块，被布置在射频接收端(10)和射频发送端(17)之间，包括一个2G射频前端模块(11)、两个4GWCDMA单频功放(12和13)、一个4GWACDMA多频功放(14)和一个单刀多掷开关(16)，模块(11)、单频功放(12和13)和多频功放(14)被并联连接到射频发送端(17)，而且，模块(11)、单频功放(12和13)和多频功放(14)被分别连接到单刀多掷开关(16)的多个接口(未在图中示出)，单刀多掷开关(16)被连接到射频接收端(17)，其中，单刀多掷开关(16)被切到一处接口，则与该接口连接的线路被导通，剩余的线路则处于断开状态。

架构100还包括一个或多个分频开关(15)，被布置在多频功放(14)和射频发送端(17)之间，多频功放(14)通过分频开关(15)被连接到射频发送端(15)，分频开关(15)用于对多频功放(14)的输出信号进行分频，然后输入到射频发送端(17)。

图2是第一实施方式的一个实施例，显示了四模射频架构200。如图所示，架构200包括如下部分：功率放大器模块，被布置在天线和GSM/WCDMA/LTE发送器之间，包括：一个GSM/EDGE功放(由2G功放和单刀多掷开关SP6T/8T一起被整体封装成而成)，用于支持语音通话功能以及2G数据通讯功能；一个4G/WCDMA高频功放；一个4G/WCDMA低频功放；一个4G/WCDMA多频功放。GSM/EDGE功放、高频功放、低频功放以及多频功放被并联连接到发送器，而且还被分别连接到开关SP6T/8T的多处接口(图2中所示的圆圈表示接口)，开关SP6T/8T则直接连接到天线；其中，6T/8T开关每次被切到一处接口，则与该接口连接的线路被导通，剩余的线路则处于断开状态。

天线是用来接收手机所处区域内的基站发送的射频信号，GSM/WCDMA/LTE发送器是用来将模拟信号转换成数字信号。

架构200还包括一个或多个分频开关(未在图2中示出)，被布置在多频功放和GSM/WCDMA/LTE发送器之间，在该实施例中，分频开关与多频功放被整体封装，多频功放通过分频开关连接到发送器，分频开关用于对多频功放的输出信号进行分频，然后输入到发送器，其中，分频开关是根据手机通讯所需的频段来确定的单刀多掷开关。

在该实施例中，高频功放的工作频率的范围可以是700M～3.8G，低频功放的工作频率的范围可以是100～0.1M。架构200的工作过程是：天线接收到手机所处范围内的多个基站发送的射频信号，通过开关SP6T/8T切换不同的接口，将高频信号传输到高频功放、和/或将低频信传输到低频功放、和/或将射频信号传输到多频功放，经过功率放大器的放大和滤波处理后传输到发送器，然后发送器会将模拟射频信号转换成数字射频信号，再发送到下一级。

图3是根据图2所示的四模射频架构200中封装在一起的多频功放和分频开关的示意图。多频功放包括：接收端，用于传输射频信号中的高频信号和低频信号；运算放大器，被布置在所述接收端和输出端之间，用于对所述射频信号进行调制和解调；输出端，被布置在所述运算放大器和所述分频开关之间，用于输出经过调制和解调的信号。具体地，接收端包括VEN_LB低频输入控制线，VEN_HB高频输入控制线，RFIN_LB低射频输入控制线，RFIN_HB高射频输入控制线，VMODE模式控制线和VBAT电源线；输出端包括RFOUT_LB低射频输出控制线，RFOUT_HB高射频输出控制线，CPL_IN/OUT功率控制和VCC电源控制线。

图4是图3的续篇，显示了多频功放和分频开关的连接关系图。分频开关包括第一分频开关和第二分频开关，在一个具体实施例中，第一分频开关和第二分频开关均采用单刀双掷开关NZ5758，其信号传输过程如下：

800M左右的低频射频信号从RFIN_LB线输入到运算放大器，然后从RFOUT_LB线输出，通过第一分频开关(例如使用单刀双掷开关NZ5758)进行分频后分出BAND5与BAND8两组信号，再通过调试模块(未示出)进行调试匹配，从而定位到不同的频率上。仍然在该具体实施例中，1700M左右的高频射频信号从RFIN_HB线输入到运算放大器，从RFOUT_HB线输出，通过第二分频开关(例如采用单刀双掷开关NZ5758)进行分频后分出BAND1与BAND3两组信号，再通过调试模块精确到对应的具体频率。其中，调试模块被串联连接在分频开关和射频发送端之间，经过分频开关处理和被调试模块调试的射频信号，会被传输到发送器。

就本实用新型的架构而言，只要输入频段满足输出频段的需求，那么可以分别在RFOUT_LB线和RFOUT_HB线上连接不同型号的分频开关，例如，低射频信号需要支持手机所需的3个频段，第一分频开关可以采用单刀三掷开关。应注意，第一分频开关和第二分频开关所采用的单刀多掷开关可以不同，例如第一分频开关采用SP2T，第二分频开关则可以是SP4T。

另外，本实用新型的架构可以支持的频段范围是824M～2020M，这基本覆盖了使用区域例如东南亚、南美等所要求的通讯频段。

与现有技术相比，采用如图2和图3的四模射频架构，可以大大节省功放的数量和PCB板的制造空间。具体地说，单频功放仅能够对一个频段的信号进行功率放大处理，如果要求支持3种频段，则需要设置3个单频PA，在这种情况下，总的线路条数需要乘以3，这增加了PCB板的走线难度和制造成本，而采用本实用新型的多频功放(例如，功放)，当要求支持3种频段时，这种多频PA可以节省出2条VBAT、2条VCC、5条VMODE和2条VEN线的走线空间，在一个实施例中，PCB板的线路设计是根据供电电流的大小，VBAT线需要0.5-1mm线宽，VCC线需要1mm线宽，VMODE线和VEN线各需要0.1mm线宽。因此，采用多频PA可以大大节省PCB的走线空间，省出的空间可以用来优化其他信号线的周边环境，比如增加滤波部分以消除其他信号线的噪音部分。

进一步地，在现有技术中，多频功放仅仅用于去支持WCDMA BAND 1 2 5 8这4个频段，然而本实用新型中的多频PA则还可以支持WCDMA BAND 3、13、20和26。由于BAND 3的频段处于1710M-1785M，这个频段处于BAND2频段1850M-1910M的带宽外，若需要多频功放支持BAND2和BAND3，需要考虑相邻频段之间会存在带外杂散以及底噪等信号，影响多频功放的性能。因此，本实用新型的多频功放使用宽频放大器NZ5634，其具有较高的带外功率线性度，并且使用L+π型的阻抗电路的架构，能够满足BAND3的频段需求。同理，BAND13、20、26也利用上述多频功放来实现，然后通过后端匹配调试来确定具体的频率。

在一个对比例中，假设手机需要使用BAND1、3、5、8、13、20、41这7个频段，若根据现有技术，可以有两种方案：一是使用3个4G高频功放分别支持BAND1、3、41，4个4G低频功放分别支持BAND5、8、13、20，共需要7个功放；二是使用1个4G高频功放支持BAND41，2个4G低频功放支持BAND13、20，1个多频功放支持剩余的BAND1、3、5、8，共需要4个功放和一组匹配多频功放的开关。若采用本实用新型的架构，则仅需要使用1个4G高频功放支持BAND 41，剩余的BAND1、3、5、8、13、20可以由4G多频功放NZ5634直接支持，并且可以取得较好的信号效果。

具体地说，本实用新型与现有技术的制造成本对比，可以发现以下优点：1、节省了PA数量，例如，若是制作2个频段，如支持电信LTE BAND1和EVDO BAND5，则采用图1的构架仅设置两个单频PA，这与现有技术的设计成本一样，需要约为2个单频PA的价格(USD0.15×2)，进一步地，若是制作N(N>2)个频段，现有技术的设计是采用N个单频PA，成本为USD0.15×N，然而本实用新型的架构成本为USD0.3+一组单刀多掷开关的价格，例如N＝4，现有的设计需要USD0.15×4＝USD0.6，而本实用新型的架构只需要USD0.3+0.05×2＝USD0.4，其中USD0.05是单刀双掷开关的单价，这里使用两个开关。总体来说，所需要支持的频段数越多，采用本实用新型能节省更多的PA数量和成本。2、节省了印刷电路板(PCB)的布线空间，由于本实用新型采用了多频PA，可以节约部分线路的数量，因此有效减少PCB的制造面积，即可以节省部分PCB的成本。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。