射频PAMid器件、射频收发装置和通信设备的制作方法

射频pa mid器件、射频收发装置和通信设备
技术领域
1.本技术涉及射频技术领域，特别是涉及一种射频pa mid器件、射频收发装置和通信设 备。


背景技术：

2.随着技术的发展和进步，5g移动通信技术逐渐开始应用于电子设备。5g移动通信技术 通信频率相比于4g移动通信技术的频率更高。一般5g架构设计中定义了pa mid器件，但 是，当将该pa mid器件应用到射频收发装置中接收射频信号(例如，n41频段的射频信号) 时，其射频系统接收链路的灵敏度较低。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种射频pa mid器件、射频收发装置和通信设备，可以提升射频收 发装置的灵敏度。
4.一种射频pa mid器件，被配置有用于连接射频收发器的发射端口、用于连接射频lna 器件的接收端口和用于连接天线的天线端口，所述射频pa mid器件包括包括：
5.发射电路，所述发射电路包括功率放大器，所述功率放大器的输入端与所述发射端口连 接，用于接收所述射频收发器发出的射频信号，并对所述射频信号进行功率放大；
6.接收电路，所述接收电路包括低噪声放大器，所述低噪声放大器的输出端连接至所述接 收端口，用于对接收的所述射频信号进行放大处理；
7.第一控制单元，与所述低噪声放大器的控制端连接，用于调节所述低噪声放大器的增益 系数以降低所述接收链路的级联噪声系数；
8.开关电路，所述开关电路分别与所述功率放大器的输出端及所述低噪声放大器的输入端、 天线端口连接，用于选择导通所述接收电路所在的接收链路或所述发射电路所在的发射链路。
9.一种射频收发装置，包括：
10.如上述的射频pa mid器件，
11.天线，与所述天线端口连接，用于收发射频信号；
12.射频lna器件，与所述接收端口连接，用于对所述射频pa mid器件输出的射频信号进 行放大处理；
13.射频收发器，分别与所述射频lna器件、发射端口连接，用于向所述射频pa mid器件 发送所述射频信号，还用于接收经所述射频lna器件放大处理的射频信号以实现对所述射频 信号的收发控制。
14.一种通信设备，包括如上述的射频收发装置。
15.上述射频pa mid器件、射频收发装置和通信设备，当在射频pa mid器件中的开关电路 和接收端口之间设置低噪声放大器后，可以使得该射频收发装置接收射频信号的接收链路的 噪声系数降低，进而可以提升射频收发装置的灵敏度。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术 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技术的一 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。
17.图1为一个实施例中射频收发装置的结构框图之一；
18.图2为一个实施例中射频pa mid器件的结构框图之一；
19.图3为一个实施例中射频pa mid器件的结构框图之二；
20.图4为一个实施例中射频pa mid器件的结构框图之三；
21.图5a为一个实施例中射频pa mid器件的引脚示意图；
22.图5b为一个实施例中射频pa mid器件的封装结构示意图；
23.图6为一个实施例中射频收发装置的结构框图之二；
24.图7为一个实施例中功射频收发装置的结构框图之三；
25.图8为一个实施例中射频pa mid器件的结构框图之四；
26.图9为一个实施例中功射频收发装置的结构框图之四。
具体实施方式
27.为了便于理解本技术，为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结 合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于 充分理解本技术，附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形 式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申 请的公开内容理解的更加透彻全面。本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施， 本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的 具体实施例的限制。
28.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐 含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包 括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非 另有明确具体的限定。在本技术的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除 非另有明确具体的限定。
29.本技术实施例涉及的射频收发装置可以应用到具有无线通信功能的通信设备，其通信设 备可以为手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其他处理 设备，以及各种形式的用户设备(user equipment，ue)(例如，手机)，移动台(mobile station， ms)等等。为方便描述，上面提到的设备统称为通信设备。网络设备可以包括基站、接入点等。
30.如图1所示，本技术实施例中的射频收发装置10，包括天线100、射频pa mid(poweramplifier modules including duplexers，双工器模块的功率放大器模块)器件200、射频lna (low noise amplifier)器件300和射频收发器400。其中，在该射频pa mid器件200的内 部接收链路中，在接收端口rxout与开关电路220之间增加了低噪声放大器231，可以提 高该射频收发装置10的的灵敏度。
31.灵敏度是指射频收发装置10(也可作为接收机)在满足一定误码率性能下，接收机能够 接收到的最小输入信号电平。通信协议3gpp规定，在测试灵敏度指标时，要求比特误码率 (bit error rate，ber)必须低于5％，即吞吐量高于95％；在上述条件下，测得的最小输入 电平信号即为接收机的灵敏度。
32.灵敏度可以通过理论公式计算得出，具体如公式1所示：
33.sensitivity＝-174+10lgbw+nf
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(公式1)
34.式中，bw是指接收机的工作频段带宽(bandwidth)，单位是hz；nf是指接收机的噪声 系数(noise figure)，单位是db。根据公式(1)，当获取工作频段带宽bw、接收机的噪声 系数nf时，就可以从理论上计算接收机的灵敏度性能。
35.此外，由于接收机是由多个级联的器件构成的，其级联噪声系数的计算公式如公式(2) 所示：
36.nf＝n1+(n2-1)/g1+(n3-1)/g1*g2+(n4-1)/g1*g2*g3+
…ꢀꢀꢀ
(公式2)
37.式中，n1至n4分别代表第一级至第四级的噪声系数，g1至g3分别代表第一级至第三 级的增益，通过公式(2)可以计算出整个接收链路最终的级联噪声。同时也可以看出级联噪 声系数主要是由n1、n2和g1决定的，特别是n1直接累加到整机级联的噪声系数上；因此， 降低n1是降低整机噪声系数最有效的手段。
38.在其中一个实施例中，射频pa mid器件200可以对射频收发器400发出的预设频段的 射频信号进行功率放大后，经天线100发射出去，同时，也可以经天线100接收预设频段的 射频信号，并对接收的射频信号进行低噪声放大处理后，输出给射频收器进行处理以实现对 射频信号的收发控制。
39.如图2所示，在其中一个实施例中，射频pa mid器件200被配置有用于连接所述射频收 发器400的发射端口rfin、用于连接所述天线100的天线端口ant和用于连接射频lna器 件300的接收端口rxout。
40.其中，射频pa mid器件200包括发射电路210、开关电路220接收电路230和第一控制 单元240。其中，发射电路210包括功率放大器211，所述功率放大器211的输入端与所述发 射端口rfin连接，用于接收所述射频收发器400发出的射频信号，并对所述射频信号进行 功率放大。示例性的，该功率放大器211可以理解为射频功率放大器211，能够对预设频段的 射频信号进行功率放大处理。
41.接收电路230，被配置有，所述接收电路230包括低噪声放大器231，所述低噪声放大器 231分别与开关电路220、接收端口rxout连接，用于对接收的所述射频信号进行放大处 理。
42.第一控制单元240，与所述低噪声放大器231的控制端连接，用于调节所述低噪声放大 器231的增益系数以提高接收电路230所在接收链路的增益进而降低接收链路的级联噪声系 数。
43.开关电路220，分别与所述功率放大器221的输出端、天线端口ant、低噪声放大器231 的输入端连接，用于选择导通所述接收电路220所在的接收链路或所述发射电路230所在的 发射链路。也即，开关电路220选择导通功率放大器221与天线端口ant之间的通路时，就 可对应导通发射链路，以实现对射频信号的发射控制，当开关电路220选择导通低噪声放大 器231与天线端口ant之间的通路时，就可对应导通接收链路，以实现对射频信号的接
收控 制。
44.在其中一个实施例中，该射频信号可以为5g信号，该5g信号的频段可以为n41频段、 n77频段、n78频段、n79频段。具体地，n41的工作频段为496mhz-2690mhz，n77的工 作频段为3.3ghz-4.2ghz，n78的工作频段为3.3ghz-3.8ghz，n79的工作频段为4.4ghz
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5.0ghz。需要说明的是，n77的工作频段覆盖n78的工作频段。也即该射频pa mid器件200 能够支持n77频段的射频信号的收发时，也可以对应支持对n78频段的射频信号的收发。
45.以射频信号为n41频段的5g信号为例进行说明，当在射频收发装置10中设置该射频 pa mid器件200，在该射频pa mid器件200的接收链路中设置了低噪声放大器231，通过第 一控制单元240可调节该低噪声放大器231的增益系数，可以降低射频收发装置10整个接收 链路的级联噪声系数，进而可以提升该射频收发装置10的灵敏度。
46.在其中一个实施例中，射频pa mid器件200中的开关电路220可包括一个射频spdt开 关。示例性的，射频spdt的一端与天线端口ant连接，射频spdt的一端与功率放大器 211的输入端连接，射频spdt的一端与低噪声放大器231的输出端连接，可用于选择导通 所述接收电路230所在的接收链路或所述发射电路210所在的发射链路。
47.本技术实施例中，当控制射频spdt开关的一端与功率放大器211的输出端导通连接时， 可是导通该功率放大器211所在的发射链路以使天线100发射经功率放大处理的射频信号； 当控制射频spdt开关的一端与低噪声放大器231的输入端导通连接时，可是导通该低噪声 放大器231所在的接收链路以使该射频收发装置10来处理天线100接收的射频信号。
48.可选的，开关电路220还可以为电子开关管、移动产业处理器(mobile industry processorinterface，mipi)接口和/或通用输入/输出(general-purpose input/output，gpio)接口。其对 应的控制单元可为mipi控制单元和/或gpio控制单元。示例性的，当需要导通接收链路或 发射链路时，mipi控制单元可以对应输出时钟和数据信号至与功率放大器211、低噪声放大 器231连接的对应引脚。gpio控制单元可对应输出高电平信号至与功率放大器211、低噪声 放大器231连接的对应引脚。
49.需要说明的是，在本技术实施例中，对开关电路220的具体形式不做进一步的限定。
50.在其中一个实施例中，射频pa mid器件200的第一控制单元240与所述低噪声放大器 231连接，用于调节所述低噪声放大器231的增益系数。
51.示例性的，该第一控制单元240可以为移动行业处理器接口(mobile industry processorinterface，mipi)—射频前端控制接口(rf front end control interface，rffe)控制单元，当 第一控制单元240为mipi-rffe控制单元时，其射频pa mid器件200还被配置有时脉讯号 的clk输入引脚、单/双向数据讯号的sdatas输入或双向引脚、电源vdd引脚、参考电 压vio引脚等等。
52.其中，本技术中射频pa mid器件200中低噪声放大器231为增益可调节的放大器件。低 噪声放大器231具有8个增益等级，具体设置如表1所示。
53.表1低噪声放大器增益等级
54.增益等级g7g6g5g4g3g2g1g0增益值(db)171513119753
55.当射频pa mid器件200中的低噪声放大器231的增益可调节时，第二控制单元250可以 根据天线100接收的射频信号的功率值来调节其低噪声放大器231的增益等级。示例性的， 当天线100接收的射频信号的功率值过高时，可以适当降低低噪声放大器231的增益等级。 示例性，考虑到带内阻塞场景，大干扰信号可能造成带内阻塞，基于现有的数据预算带内阻 塞，具体数值如表2所示，干扰信号为-44dbm时，得出射频收发器400的输入功率为-19.3dbm， 接近最大输入功率，此时，可调节低噪声放大器231的增益等级，避免其射频信号的功率接 近或大于射频收发器400的最大输入功率，对射频收发器400造成损害。
56.表2接收链路阻塞预算分析
[0057][0058]
如图2所示，在其中一个实施例中，射频pa mid器件200还包括第二控制单元250。其 中，第二控制单元250分别与所述开关电路220、功率放大器211连接，用于控制所述开关 电路220的通断，还用于控制所述功率放大器211的工作状态。
[0059]
其中，第二控制单元250与第一控制单元240的类型相同，可以为mipi-rffe控制单 元，其符合rffe总线的控制协议。
[0060]
需要说明的是，在本技术实施例中，可以根据开关电路220的控制逻辑与第一控制单元 240、第二控制单元250的控制逻辑相匹配，在本技术实施例中，对开关电路220、第一控制 单元240、第二控制单元250的具体类型不做进一步的限定。
[0061]
如图3所示，在其中一个实施例中，射频pa mid器件200还包括第一滤波器223。其中， 第一滤波器223与所述开关电路220的控制端连接，用于对所述射频信号进行滤波处理。第 一滤波器223可以将功率放大器211放大后的射频信号进行滤波处理，第一滤波器223仅允 许预设频段(例如，n41频段)的射频信号通过。
[0062]
在其中一个实施例中，第一滤波器223可以为带通滤波器。其中，该带通滤波器的插入 损耗约为2.5db。
[0063]
在其中一个实施例中，射频pa mid器件200被配置有耦合输出端口cplout，射频pamid器件200还包括耦合单元241和耦合开关243。耦合单元241用于耦合发射通路中的射 频信号，以能够实现对射频信号耦合输出，其输出的耦合信号可用于测量该射频信号的前向 耦合功率和反向耦合功率。具体地，耦合单元241包括输入端a、输出端b、第一耦合端c和 第
二耦合端d。同时，耦合单元241还包括在输入端a和输出端b之间延伸的主线、以及在 第一耦合端c和第二耦合之间延伸的副线。
[0064]
其中，耦合单元241的输入端a与第一滤波器223连接，耦合单元341的输出端b与天 线端口ant连接，第一耦合端c用于对输入端a接收的射频信号进行耦合并输出前向耦合信 号；第二耦合端d，用于对输出端b接收的射频信号的反射信号进行耦合并输出反向耦合信 号。其中，基于第一耦合端c输出的前向耦合信号，可以检测该射频信号的前向功率信息； 基于第二耦合端d输出的反向耦合信号，可以对应检测该射频信号的反向功率信息，并将该 检测模式定义为反向功率检测模式。
[0065]
耦合开关243分别与第一耦合端c、第二耦合端d和耦合输出端口cplout连接，用于 选择性的导通第一耦合端c与耦合输出端口cplout的第一耦合通路以实现对该射频信号前 向功率的检测，并将该检测模式定义为反向功率检测模式，或，导通第二耦合端d与耦合输 出端口cplout的第二耦合通路以实现对该射频信号反向功率的检测，并将该检测模式定义 为反向功率检测模式。也即，该耦合开关243用于在前向功率检测模式和反向功率检测模式 之间进行切换。具体的，耦合单元341包括两个反向串联的定向耦合器。
[0066]
本实施例中，射频pa mid器件200仅设置一个耦合输出端口cplout，由于多个频段 的射频信号并不是同时发射的，一个耦合输出端口cplout也可以满足通信需求，而且还减 少射频pa mid器件30内部的射频走线复杂度，同时也可以提高射频pa mid器件30各走线 的隔离度性能。
[0067]
如图4所示，在其中一个实施例中，射频pa mid器件200被配置有耦合输出端口cplin， 所述射频pa mid器件200还包括：切换开关245，分别与所述耦合开关243、耦合输入端口 cplin、耦合输出端口cplout连接；用于选择导通该耦合单元241输出耦合信号的第一耦 合通道和导通所述外部耦合信号的第二耦合通道。
[0068]
本技术实施例中，通过设置在射频pa mid器件200中配置一耦合输入端口cplin，可 以经其他射频pa mid器件输出的耦合信号，经耦合输入端口cplin输入，再由耦合输出端 口cplout输出，可以缩短其他射频pa mid器件的耦合传输的射频走线长度，减小了射频 收发装置10布局的复杂度，同时还减少射频收发装置10占用pcb的面积，降低了成本。
[0069]
在其中一个实施例中，射频pa mid器件200包括开关电路220、第一滤波器223、低噪 声放大器231以及射频走线，其接收链路的信号流向为：射频信号从天线端口ant进入，经 第一滤波器223、开关电路221、低噪声放大器231后，到接收端口rxout。其发射链路的 信号流向为：射频信号从接收端口rfin端口进入、功率放大器211、开关电路221、第一滤 波器223后，到天线端口ant。
[0070]
其中，以开关电路221为射频spdt开关、第一滤波器223为带通滤波器为例进行说明。 射频spdt开关可参考开关rf1630，带通滤波器可参考saffb2g59aa1f0a器件，具体的 插入损耗值如图3表所示。
[0071]
表3射频pa mid器件内部接收链路插入损耗
[0072]
[0073]
在其中一个实施例中，该射频pa mid器件200中，用于连接相邻两个器件之间的射频走 线的总插入损耗可记为0.5db。
[0074]
在本技术实施例中，射频pa mid器件200中的各个器件均可集成封装在同一封装模组 中。也即，发射电路210、开关电路220、接收电路230、第一滤波器223、第一控制单元240、 第二控制单元250均集成封装在同一模组中，以构成一个封装芯片。
[0075]
具体的，该封装芯片可配置多个引脚，示例性的，如图5a所示，多个引脚可包括天线端 口引脚、发射端口引脚、接收端口引脚、接地引脚、复位使能输入引脚、rffe总线时钟输入 引脚、rffe总线数据输入/输出引脚、耦合输出引脚等等。其中，天线端口引脚与天线端口 ant对应，发射端口引脚与发射端口rfin对应、接收端口引脚与接收端口rxout对应等 等。
[0076]
射频pa mid器件200这一封装芯片的封装规格如图5b所示。该封装芯片的引脚数量可 达30，该封装芯片在第一方向上的长度尺寸为5毫米、在第二方向上的宽度尺寸为3毫米， 其相邻两个引脚之间的间距为0.4毫米，每个引脚的宽度尺寸和长度尺寸分别为0.25毫米、 0.2毫米。
[0077]
在本技术实施例中，将射频pa mid器件200中的各个器件封装在同一芯片中，可以提高 集成度、减小各器件所占用的空间，便于器件的小型化。
[0078]
在本技术实施例中，可在射频收发装置10中的射频pa mid器件200中增设低噪声放大 器231，当射频pa mid器件200中的开关电路220导通该接收电路230所在的接收链路时， 其射频收发装置10接收该射频信号的流向为：
[0079]
接收链路的信号流向：射频信号通过天线100进入，射频信号经射频走线流至射频pamid器件200的天线端口ant；射频信号在由第一滤波器223至开关电路220，切换至接收 电路230，经低噪声放大器231至接收端口rxout；射频信号从射频pa mid器件200经射 频走线到输入至射频lna器件300；再由射频lna器件300的mhb2端口进入，经射频 lna器件300的输出端口输出到射频收发器400。
[0080]
结合前文的灵敏度计算公式(2)，当工作频段带宽确定时，该射频收发装置10的接收链 路的噪声系数直接影响着射频收发装置10的灵敏度指标。在本技术中，射频收发装置10接 收链路的噪声系数的等级共有六级，分别如下：
[0081]
第一等级：天线100到射频pa mid器件200天线端口ant之间的链路的无源损耗。示 例性的无源损耗可包括滤波单元、射频开关等无源器件以及走线的损耗，天线100与射频pamid器件200天线端口ant之间的链路在2.49～2.69ghz频段(n41)的无源损耗在2.55～2.8db。
[0082]
第二等级：射频pa mid器件200内部接收链路的插入损耗。
[0083]
第三等级：射频pa mid器件200与射频lna器件300之间连接的走线，插入损耗约 2.5db；
[0084]
第四等级：射频lna器件300内部接收链路的噪声系数为1.2db，如表4所示。
[0085]
表4射频lna器件内部低噪声放大器参数信息
[0086]
器件增益(db)噪声系数(db)指标171.2
[0087]
第五等级：射频lna器件300与射频收发器400之间连接的走线，插入损耗约1db；
[0088]
第六等级：射频收发器400的噪声系数是10db。
[0089]
相比与传统的射频收发装置10的接收链路，在本技术实施例中，在射频pa mid器件200 中的开关电路221和接收端口rxout中设置了低噪声放大器231。根据噪声系数级联公式 (2)，可计算获取传统的射频收发器400、本技术射频收发器400的接收链路的级联噪声系 数。
[0090]
传统方案：
[0091][0092]
本技术方案：
[0093][0094]
需要说明的是，在计算级联噪声系数时，其无源器件的无源损耗就是其噪声系数，射频 走线的损耗就是其噪声系数。其中，l
无源损耗
表示天线100到射频pa mid器件200插损， l
射频pa mid器件插损1
表示射频pa mid器件200(开关电路221+第一滤波器223)插损；l
射频走线1损耗 表示射频pa mid器件200与射频lna器件300间的射频走线1的损耗，n
射频lna器件
表示射 频lna器件300的低噪声系数；n
射频走线2+射频收发器
表示射频收发器400与射频lna器件300 间的射频走线2和射频收发器400的损耗。
[0095]
式中，传统方案中接收链路的级联噪声系数与本实施例中接收链路的级联噪声系数公式 中的前两项相同，其中，级联公式的第一项可以理解为天线100到射频pa mid器件200的插 入损耗，级联公式的第二项可以理解为射频pa mid器件200中开关、滤波器及射频走线的插 入损耗。级联公式的第三项，传统方案的公式中直接叠加了射频走线1的损耗值，高达2.5db， 而本实施例中增加了射频pa mid器件200中低噪声放大器231的噪声系数为1.2db；级联公 式的第四项，传统方案的公式中直接叠加了射频lna器件300的噪声系数为1.2db；而本实 施例中增加了约为0db；级联公式的第五项和第六项，传统方案引入的噪声为0.1db， 本技术引入的噪声为0.4db和0.2db，其中，由于本技术射频走线1的增益低为-2.5db，使引 入的噪声系数较传统方案偏大。
[0096]
通过以上级联公式的计算和分析，可以得出以下结论：射频收发装置10接收链路中的噪 声系数主要由级联公式的前四项决定，当在射频pa mid器件200中的开关电路220和接收 端口rxout之间设置低噪声放大器231后，就会降低该射频收发装置10的噪声系数，可以 使得该射频收发装置10的接收链路的噪声系数降低2db。
[0097]
目前业内5g nr射频收发机性能指标参考泰尔协议，5g nr n41、n78、n79灵敏度的 性能指标要求如表5所示。
[0098]
表5泰尔协议灵敏度指标要求
[0099][0100]
基于传统技术方案，其射频pa mid器件200中未引入低噪声放大器231时，可以针对 5g nr n41的灵敏度指标进行测试，具体的测试数据如表6所示。
[0101]
表6 5g nr n41灵敏度测试数据
[0102][0103]
由此可见，传统方案中，5g nr n41的灵敏度性能是不达标的。
[0104]
本技术实施例中，当在射频pa mid器件200中的开关电路221和接收端口rxout之间 设置低噪声放大器231后，就会降低该射频收发装置10的噪声系数。针对本技术所提供的射 频收发装置10的接收链路进行预算分析，如表7所示，得出的灵敏度理论数值为
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85.9dbm/100mhz；与原方案的-83.9dbm/100mhz相比，性能提升了2db。
[0105]
表7本技术射频收发装置的接收链路灵敏度预算
[0106][0107]
本技术实施例中，从射频pa mid器件200内部的架构入手，在射频pa mid器件200的 开关电路220的接收链路上，增加低噪声放大器231，通过提高接收链路的增益以达到降低 接收链路的级联噪声系数，进而可以提升射频收发装置10的灵敏度。
[0108]
目前，在5g网络中会采用两种组网方式：独立组网(standalone，sa)和非独立组网(non
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standalone，nsa)。两者对技术要求和实现方式有不同的需求，以nsa模式为例，需满足如 下技术条件：
[0109]
其一，长期演进(long term evolution，lte)与5g新空口(new radio，nr)基于双连接的 方式进行通信，即lte频段与nr频段能够同时工作。
[0110]
这里，在lte独立工作时，也可以支持双天线100或多天线100切换以及支持下行接收 的4*4mimo的能力。mimo技术指在发射端口rfin和接收端口rxout分别使用多个发 射天
线100和接收天线100，充分利用空间资源，通过多个天线100实现多发多收，在不增 加频谱资源和天线100发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量，显示出明显的优 势、被视为下一代移动通信的核心技术。
[0111]
通信和基站可以构成2*2mimo或者4*4mimo，以4*4mimo为例，接收通路天线端 口ant的配置如表8所示。
[0112]
表8接收天线端口ant配置
[0113][0114]
需要说明的是，在泰尔协议测试接收性能时，也是将4个接收链路全部连接到仪表。4个 通道构成mimo的下行，全部接收上行基站发出的信号，提高接收机的性能。
[0115]
其二，5g nr频段需要支持1发4收(1t4r)的信道探测参考信号(sounding referencesignal， srs)天线100轮流发射技术。
[0116]
如图6所示，在其中一个实施例中，射频收发装置10，包括天线200、射频pa mid器件 200、射频lna器件300和射频收发器400。
[0117]
在其中一个实施例中，天线100与射频pa mid器件200的天线端口ant连接，用于收 发射频信号。其中，天线100可以为能够支持5g nr频段的天线100。示例性的，天线100 可以使用任何合适类型的天线形成。例如，天线100可以包括由以下天线结构形成的具有谐 振元件的天线：阵列天线结构、环形天线结构、贴片天线结构、缝隙天线结构、螺旋形天线 结构、带状天线、单极天线、偶极天线中的至少一种等。不同类型的天线可以用于不同的频 段和频段组合。在射频收发装置10中可以存在多个天线100。例如，可包括多个5g天线100。 这些天线100可以为定向天线，也可以为非定向天线等。在本技术实施例中，对天线100的 类型不做进一步的限定。
[0118]
低放模块射频lna器件300，与所述接收端口rxout连接，用于对所述功放前端模组 射频pa mid器件200输出的射频信号进行放大处理。其中，该低放模块射频lna器件300 可包括多个能够对不同频段的射频信号进行放大处理的低噪声放大器(图中未示)。其中，射 频lna器件300中至少包括能够对n41频段的射频信号进行低噪声放大处理的低噪声放大 器。
[0119]
射频收发器400，分别与所述低放模块射频lna器件300、发射端口rfin连接，用于 向所述功放前端模组射频pa mid器件200发送所述射频信号，还用于接收经射频lna器件 300放大处理的射频信号。示例性的，射频收发器400可以包括发射器(诸如发射器tx)和 接收器(诸如接收器rx)，或者可以仅包含接收器(例如，接收器rx)或者仅包含发射器 (例如，发射器tx)。示例性的，射频收发器400可用于实现中频信号和基带信号之间的变 频处理，或/和，用于实现中频信号与高频信号的变频处理等等。
[0120]
在其中一个实施例中，所述射频pa mid器件200的数量为两个，分别为第一射频pa mid 器件210、第二射频pa mid器件220；所述射频lna器件的数量为两个，分别为第一射频 lna器件310、第二射频lna器件300；所述天线的数量为四个，分别为第一天线ant0、第 二天线ant1、第三天线ant2和第四天线ant3；所述射频收发装置10还包括第一开关模块 510和第二开关模块520。
[0121]
其中，所述第一射频pa mid器件210分别与射频收发器400、第一射频lna器件310、 第一开关模块510的第一端连接，所述第一开关模块510的第二端分别与所述第一天线ant0、 第二天线ant1、第二开关模块520的第一端连接，第一开关模块510的第一端还与所述第二 射频lna器件300连接；所述第二射频pa mid器件220分别与射频收发器400、第二射频 lna器件300、第二开关模块520的第一端连接，所述第三天线ant2、第四天线ant3分别 与所述第二开关模块520的第二端连接，所述第二开关模块520的第一端还与所述第二射频 lna器件300连接。
[0122]
在其中一个实施例中，第一开关模块510和第二开关模块520均可以采用多路选择开关， 例如3p3t开关、多个电子开关管构成的电子开关组等。
[0123]
以第一开关模块510和第二开关模块520为3p3t开关为例进行说明。其中，第一开关 模块510包括三个第一端和三个第二端。示例性的，第一开关模块510的一个第一端与第一 射频pa mid器件210连接，第一开关模块510的另一第一端与第二射频lna器件300连接， 第一开关模块510的一第二端与第一天线ant0连接，第一开关模块510的一第二端与第二开 关模块520的一第一端连接，第一开关模块510的一第二端与第二天线ant1连接。
[0124]
第二开关模块520的一第一端与第一射频pa mid器件210连接，第二开关模块520的 一第一端与第二射频pa mid器件220连接，第二开关模块520的一第二端与第三天线ant2 连接，第二开关模块520的一第二端与第四天线ant3连接。
[0125]
在本技术实施例中，对第一开关模块510和第二开关模块520的具体类型不做进一步的 限定。
[0126]
本技术实施例中，可以通过控制第一开关模块510和第二开关模块520，来选择切换射 频收发装置10不同的接收链路和发射链路以使四支天线100同时接收射频信号，并同时还能 控制一条发射链路发射射频信号。或，可以通过控制第一开关模块510和第二开关模块520， 来选择切换射频收发装置10不同的接收链路和发射链路以使四支天线100同时接收射频信 号，并同时还能控制两条发射链路发射射频信号。或，通过控制第一开关模块510和第二开 关模块520，选择切换射频收发装置10不同的发射链路以使四支天线100依次发射射频信号 以支持通过探测参考信号srs在发射天线100间轮发发送4端口srs的功能，还可以支持 所述4根天线100同时接收数据的功能。
[0127]
表9收发链路路详细路径配置表
[0128][0129]
表9中，txo&prx表示主发射链路和主集接收链路，drx表示分集接收链路， tx1&mimo prx示辅助发射链路和mimo主集接收链路,mimo drx表示mimo分集接 收链路。
[0130]
表10发射链路路径配置表
[0131] n41channel0路径1->路径5
channel1路径1->路径7channel2路径1->路径6->路径8channel3路径1->路径6->路径9
[0132]
表9中，channel0、channel1、channel2、channel3分别为天线100轮流发射的发射链 路。
[0133]
本技术实施例中的射频收发装置10可以实现通信设备在频分复用fdd制式中的支持通 过探测参考信号srs在发射天线100间轮发发送4端口srs的功能，还可以支持所述4根 天线100同时接收数据的功能。
[0134]
如图7所示，在其中一个实施例中，射频收发装置10还包括：第一滤波单元610和第二 滤波单元620。其中，第一滤波单元610分别与所述第一射频pa mid器件210的天线端口 ant、所述第一开关模块510的第一端，用于对所述第一天线ant0接收的射频信号进行滤波 处理；第二滤波单元620，分别与所述第二射频pa mid器件220的天线端口ant、所述第二 开关模块520的第一端连接，用于对所述第二天线ant1接收的射频信号进行滤波处理。
[0135]
具体的，所述第一滤波单元610和所述第二滤波单元620均为低通滤波器，用于滤除杂 散波，其允许预设频段的射频信号通过，以提高射频收发器400接收到的射频信号的精准度， 进而提升射频收发装置10的性能。
[0136]
在其中一个实施例中，射频收发装置10还包括第三滤波单元630和第四滤波单元640。 第三滤波单元630，分别与所述第二射频lna器件300、所述第一开关模块510的第一端， 用于对所述第三天线ant2接收的射频信号进行滤波处理；第四滤波单元640，分别与所述第 二射频lna器件300、所述第二开关模块520的第一端，用于对所述第四天线ant3接收的 射频信号进行滤波处理。
[0137]
具体的，所述第三滤波单元630和第四滤波单元640均为低通滤波器，用于滤除杂散波， 其允许预设频段的射频信号通过，以提高射频收发器400接收到的射频信号的精准度，进而 提升射频收发装置10的性能。
[0138]
参考图7，示例性的，以prx接收链路为例，射频信号的流向可以理解为：射频信号通 过第一天线ant0进入，经路径5流向3p3t开关；切换至路径1后，射频信号流经第一滤波 单元610至射频pa mid器件200的天线端口ant；射频信号经第一滤波器223到开关电路 220切换至接收电路210，经低噪声放大器231至接收端口rxout；射频信号从接收端口 rxout流经射频走线1到射频lna器件300的mhb2端口，经mhb2端口进入，流经射 频lna器件300ut1端口输出，流经射频走线2至射频收发器400。结合表7的理论计算数 据，得出如表11所示的rx四通道合路的灵敏度指标。其中，表7中的天线100到射频pamid器件200插损可以理解为天线100插座、第一滤波单元610、第一开关模块510及以相 邻器件间的射频走线的无源损耗。
[0139]
表11本技术5g nr n41灵敏度测试数据
[0140][0141]
表11与表5中的数据相比，四通道合路的灵敏度指标整体提升2db，能够通过泰尔协议 的测试用例，解决了rx灵敏度差的问题。
[0142]
在其中一个实施例中，可以将前述实施例中射频pa mid器件200内的第一滤波器223从 开关电路220的后端前移到接收电路230和发射电路210中。具体的，如图8所示，发射电 路210还包括第二滤波器213，分别与所述功率放大器211的输出端、开关电路220连接； 所述接收电路230还包括第三滤波器233，分别与所述低噪声放大器231的输出端、接收端 口rxout连接。第二滤波器213，与功率放大器211的输出端连接，用于对所述射频信号进 行滤波处理。
[0143]
第三滤波器233与低噪声放大器231的输出端连接，用于将功率放大器211放大后的射 频信号进行滤波处理，第二滤波器213、第三滤波器233仅允许预设频段(例如，n41频段) 的射频信号通过。
[0144]
在其中一个实施例中，第二滤波器213、第三滤波器233可以为带通滤波器。其中，该带 通滤波器的插入损耗约为2.5db。
[0145]
如图9所示，射频收发装置9包括了如图8所示的射频pa mid器件200。如图9所示的 射频收发装置10也可以支持通过探测参考信号srs在发射天线100间轮发发送4端口srs 的功能，还可以支持所述4根天线100同时接收数据的功能。
[0146]
以prx接收链路为例，射频信号的流向可以理解为：射频信号通过第一天线ant0进 入，经路径5流向3p3t开关；切换至路径1后，射频信号流经第一滤波单元610至射频pamid器件200的天线端口ant；射频信号经开关电路220切换至接收电路220，经低噪声放 大器231、第一滤波器233至接收端口rxout；射频信号从接收端口rxout流经射频走线 1到射频lna器件300的mhb2端口，经mhb2端口进入，流经射频lna器件300输出， 流经射频走线2至射频收发器400。
[0147]
根据噪声系数级联公式(2)，可以对应获取本实施例中射频收发装置10中接收链路的级 联噪声系数：
[0148][0149]
式中，传统方案中接收链路的级联噪声系数与本实施例中接收链路的级联噪声系数公式 中的第一项相同，其中，级联公式的第一项可以理解为天线100到射频pa mid器件200的插 入损耗，级联公式的第二项，传统方案的公式中直接叠加了射频pa mid器件内部的插入损耗 3.5db，而本实施例中增加了n41射频pa mid器件200的开关电路220的插入损耗0.5db。 级联公式的第三项，传统方案的公式中直接叠加了射频走线1的损耗值，高达2.5db，而本实 例中增加了射频pa mid器件200中低噪声放大器231的噪声系数为1.2db；级联公式的第四 项，传统方案的公式中直接叠加了射频lna器件300的噪声系数为1.2db；而本实施例中增 加了约为0.1db；级联公式的第五项和第六项，传统方案引入的噪声为0.1db，本 申请引入的噪声为1.4db，其中，由于本实施例中，第二滤波器213的增益为-2.5db，射频走 线1的增益低为-2.5db，会使引入的噪声系数较传统方案偏大。
[0150]
通过以上级联公式的计算和分析，可以得出以下结论：射频收发装置10接收链路中的噪 声系数主要由级联公式的前四项决定，当在射频pa mid器件200中的接收电路230
中设置 低噪声放大器231，并将第二滤波器213和第三滤波器233分别前置到发射电路210和接收 电路230中后，就会降低该射频收发装置10的噪声系数，可以使得该射频收发装置10的接 收链路的噪声系数降低3.8db。
[0151]
基于本实施例提供的射频pa mid器件200以及各级联部分的数据，可以对本实施例中提 供的射频收发装置10的接收链路进行灵敏度预算分析，如表12所示，得出的灵敏度理论数 值为-87.7dbm/100mhz，与传统方案的-83.9dbm/100mhz相比，性能提升了3.8db。
[0152]
表12射频收发装置10接收链路预算
[0153][0154]
以表7中的drx和drx mimo测试数据为基础，结合理论计算的prx和prx mimo 数据，得出如表13所示的rx四通道合路的灵敏度指标。
[0155]
表13扩展方案5g nr n41灵敏度测试数据
[0156][0157]
与表7中的数据相比，四通道合路的灵敏度指标整体提升4db，通过数据对比分析可以 得出，本实施例提供的射频pa mid器件200可以大幅度提升灵敏度指标。
[0158]
在本实施例中，第三滤波器233可以设置在低噪声放大器231的输入端，也可以设置在 低噪声放大器231的输出端。当第三滤波器233设置在低噪声放大器231的输出端时，可以 有效滤波低噪声放大器231产生的非线性杂散波，例如，二次谐波和三次谐波等，进而可以 有效提升该射频收发装置10的性能。
[0159]
本技术实施例还提供一种通信设备，该通信设备上设置有上述任一实施例中的射频收发 装置10，通过在通信设备上设置该射频收发装置10，可以提升通信设备的接收射频信号的灵 敏度，继而提升通信设备的无线通信性能。
[0160]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因 此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在 不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的
保护范围。 因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。