多模共天线收发链路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种多模共天线收发链路，包括天线、三工器、环形器、第一低噪声放大器、发射子模块、第一接收子模块和第二接收子模块，所述三工器包括传输LTE-E信号的第一通道、传输WLAN信号的第二通道、传输TDF+A信号或者LTE-D信号的第三通道，所述天线与所述三工器的公共端口连接，所述第一通道的隔离端口连接所述环形器的第一端口，所述环形器的第二端口连接所述发射子模块，所述环形器的第三端口连接所述第一接收子模块连接，所述第三通道的隔离端口经所述第一低噪声放大器与所述第二接收子模块连接。本实用新型利用多工器实现不同频段的信号在同一个系统的情况下共用一路天线，能够减少天线数量并降低系统设备成本，同时简化射频前端的电路设计。
【专利说明】
多模共天线收发链路
技术领域
[0001]本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种多模共天线收发链路。
【背景技术】
[0002]目前，已知的集成长期演进(LongTerm Evolut1n，LTE)和无线局域网(WirelessLocal AreaNetworks，WLAN)接入的系统普遍采用LTE和WLAN分天线模式，S卩LTE使用LTE专用天线，而WLAN使用WLAN专用天线，这种同一系统中使用LTE和WLAN分天线模式不仅增加了系统结构及PCB布局布线的难度，而且对于频段比较靠近的系统而言，天线之间的互干扰也会加大，同时随着系统天线数量的增多，装配工艺也更为繁琐，致使生产效率降低，系统设备成本增加。
【实用新型内容】
[0003]基于此，有必要针对多模系统在LTE和WLAN分天线模式下存在的问题，提供一种多模共天线收发链路。
[0004]为实现上述技术目的，本实用新型实施例中采用如下技术方案:
[0005]—种多模共天线收发链路，所述多模共天线收发链路包括天线、三工器、环形器、第一低噪声放大器、发射子模块、第一接收子模块和第二接收子模块，所述三工器包括传输LTE-E信号的第一通道、传输WLAN信号的第二通道、传输TD F+A信号或者LTE-D信号的第三通道，所述天线与所述三工器的公共端口连接，所述第一通道的隔离端口连接所述环形器的第一端口，所述环形器的第二端口连接所述发射子模块，所述环形器的第三端口连接所述第一接收子模块连接，所述第三通道的隔离端口经所述第一低噪声放大器与所述第二接收子模块连接。
[0006]由于LTE的E频段范围(23OOMHz—237OMHz)与WLAN频段(2400MHz—2490MHz)非常接近，因此对于两者的隔离度要求很高，如果利用分天线模式，两路天线在同块电路板中的干扰将很大，隔离度很难满足要求，而且一致性也很难保证;另外，对于还包括侦听频段TDF+A或者侦听频段LTE D的系统而言，如果都用分路天线的话，系统中将需要设置有6路天线，这就导致系统结构设计难度大、装配费时费力、生产效率低，而且对于系统中的电路板来说，布局难度也很大。上述多模共天线收发链路利用多工器实现不同频段的信号的共用天线的模式，使LTE信号、WLAN信号以及侦听TD F+A/LTE-D信号在同一个系统的情况下可以共用一路天线，从而简化了天线的结构和射频前端电路的设计，有利于简化系统的天线设计、提高生产效率和降低系统设备成本。
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型其中一个实施例中多模共天线收发链路结构示意图；
[0008]图2为多模多天线系统与多模共天线系统的示意图；
[0009]图3为本实用新型另一个实施例中多模共天线收发链路结构示意图图；
[0010]图4为发射子模块的结构示意图；
[0011 ]图5为接收子模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合附图及较佳实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述。
[0013]在其中一个实施例中，参见图1所示，一种多模共天线收发链路，包括天线10、三工器20、环形器30、第一低噪声放大器40、发射子模块50、第一接收子模块60和第二接收子模块70，
[0014]三工器20包括传输LTE-E信号的第一通道21、传输WLAN信号的第二通道22、传输TDF+A信号或者LTE-D信号的第三通道23，天线10与三工器20的公共端口连接，第一通道21的隔离端口连接环形器30的第一端口，环形器30的第二端口连接发射子模块50，环形器30的第三端口连接第一接收子模块60连接，第三通道23的隔离端口经第一低噪声放大器40与第二接收子模块连接70。
[0015]上述实施例针对一个系统内存在LTE-E和WLAN工作频段，另外还有侦听频段TD F+A或者LTE-D的多模情况下，提出了一种多模共天线收发链路，从而解决一个系统内上述各个频段相互之间的干扰问题。图2所示是多模多天线系统与多模共天线系统的示意图，利用多模共天线的方式，可以有效减小系统的天线数量，例如图2中多模共天线系统相比于多模多天线系统的天线数量少了4副，因此，利用多模共天线方式能够简化系统的天线设计。在图1中，当系统下行工作时，信号的走向为发射子模块50—环形器30—多工器20—天线10，例如当下行外发LTE-E信号时，信号经过发射子模块50、环形器30、三工器20中传输LTE-E信号的第一通道21，最后通过天线10出去；当系统上行工作时，LTE-E信号的走向为天线10—多工器20—环形器30—第一接收子模块60，例如上行接收LTE-E信号时，信号经过天线10、三工器20中传输LTE-E信号的第一通道21、环形器30，到达第一接收子模块60。当系统接收侦听TD F+A或者LTE-D信号时，信号的走向为天线10—多工器20—第一低噪声放大器40—第二接收子模块70，例如上行接收TD F+A信号或者LTE-D信号时，信号经过天线10、三工器20中传输TD F+A信号或者LTE-D信号的第三通道23、第一低噪声放大器40，到达第一接收子模块60。另外，由于LTE-E信号和WLAN信号的频段非常接近，因此在LTE-E信号和WLAN信号同时工作时，要求它们对彼此的隔离度很高，即在WLAN信号工作时，为了不让LTE-E信号对它形成干扰，要求三工器在2300ΜΗζ-2370ΜΗζ频段有较好的抑制度，而在LTE-E信号工作时，为了不让WLAN信号对它形成干扰，要求三工器在2400-2490MHZ频段有较好的抑制度。本实施例所提出的多模共天线收发链路，利用多工器实现不同频段的信号的共用天线的模式，使LTE信号、WLAN信号以及侦听TD F+A/LTE-D信号在同一个系统的情况下可以共用一路天线，从而简化了天线的结构和射频前端电路的设计，有利于简化系统的天线设计、提高生产效率和降低系统设备成本。
[0016]作为一种具体的实施方式，多模共天线收发链路还包括多级放大器、单刀双掷开关、第二低噪声放大器、逻辑控制开关和供电单元，其中
[0017]环形器的第二端口通过多级放大器连接发射子模块，环形器的第三端口依次通过单刀双掷开关、第二低噪声放大器连接第一接收子模块，
[0018]当发射子模块发射信号时，单刀双掷开关通过负载接地，逻辑控制开关控制供电单元仅为多级放大器供电，
[0019]当第一接收子模块接收信号时，单刀双掷开关连接第二低噪声放大器，逻辑控制开关控制供电单元仅为第二低噪声放大器供电。
[0020]具体地，多级放大器用于将发射子模块下行发射的信号进行放大，单刀双掷开关用于加大上下行之间的隔离度，第二低噪声放大器用于将上行信号进行放大，逻辑控制开关通过控制器的控制实现给多级放大器和第二低噪声放大器供电之间的切换，供电单元在逻辑控制开关的作用下为多级放大器或者第二低噪声放大器供电。在本实施方式中，为了最大程度地降低发射链路和接收链路之间的干扰，当发射子模块发射信号时，单刀双掷开关通过负载接地，同时逻辑控制开关切断给第二低噪声放大器的供电，供电单元仅为多级放大器供电；当第一接收子模块接收信号时，把单刀双掷开关连接到第二低噪声放大器的通路上，同时通过逻辑控制开关切断给多级放大器的供电，使供电单元仅为第二低噪声放大器供电。在本实施方式中，当系统下行外发LTE-E信号时，信号经过发射子模块、多级放大器、环形器、三工器中传输LTE-E信号的第一通道，最后通过天线出去，此时为了保证上行链路不受影响，不但单刀双掷开关要打到接地的负载上去，而且逻辑控制开关要与第二低噪声放大器断开，使供电单元不给第二低噪声放大器供电，以保证第二低噪声放大器及其后面电路的绝对安全;当系统上行接收LTE-E信号时，信号经过天线、三工器中传输LTE-E信号的第一通道、环形器、单刀双掷开关、第二低噪声放大器，到达第一接收子模块，此时为了保证上行链路能够可靠工作，逻辑控制开关与多级放大器断开，关闭供电单元对多级放大器的供电。由于LTE-E和WLAN的频段非常接近，在它们同时工作时，对彼此的隔离度要求很高，WLAN工作时，为了不让频段LTE-E对它形成干扰，要求三工器在LTE-E频段有较好的抑制度；同时LTE-E工作时，要求三工器对WLAN频段的干扰有较好的抑制度。另外，当侦听链路TD F+A或者LTE-D工作时，天线接收侦听TD F+A或者LTE-D信号，经过三工器的第三通道、第一低噪声放大器，到达第二接收子模块，此时为了避免干扰，要求三工器对LTE-E信号、WLAN信号以及互调产物和杂散有很高的抑制度。通过本实施方式的实施，更好地实现各个工作频段彼此之间不会产生干扰，同时保证外部干扰也不能影响到正在工作的频段。
[0021]作为一种具体的实施方式，多级放大器包括推动级放大器和末级放大器，推动级放大器的输入端连接发射子模块，推动级放大器的输出端连接末级放大器的输入端，末级放大器的输出端连接环形器的第二端口。在本实施方式中，以具有推动级放大器和末级放大器的二级放大器对发射子模块发射的信号进行多次放大，提高信号的发射功率，满足天线对发射信号的功率要求。
[0022]下面以两路MIMO系统为例对本实用新型所提出多模共天线收发链路进行详细说明，两路MMO系统的两路多模共天线收发链路的结构如图3所示，包括第一收发链路和第二收发链路，其中，
[0023]第一收发链路包括第一天线、第一三工器110、第一环形器120、第一低噪声放大器130、第一发射子模块140、第一接收子模块150、第二接收子模块160、第一推动级放大器170、第一末级放大器180、第一单刀双掷开关190、第二低噪声放大器200、第一逻辑控制开关210和第一供电单元220，第一三工器110包括传输TDD-LTE信号的第一通道、传输WLAN信号的第二通道和传输TD F+A信号的第三通道，第一天线100与第一三工器110的公共端口连接，第一三工器110的第一通道的隔离端口连接第一环形器120的第一端口，第一环形器120的第二端口经依次连接的第一末级放大器180和第一推动级放大器170后连接第一发射子模块140，第一环形器120的第三端口经依次连接的第一单刀双掷开关190和第二低噪声放大器200后连接第一接收子模块150，第一三工器110的第三通道的隔离端口经第一低噪声放大器130与第二接收子模块连接160，当第一收发链路下行发射信号时，第一单刀双掷开关190通过负载接地，第一逻辑控制开关210控制第一供电单元220仅为第一推动级放大器170和第一末级放大器180供电，当第一收发链路上行接收信号时，第一单刀双掷开关190连接第二低噪声放大器200，第一逻辑控制开关210控制第一供电单元220仅为第二低噪声放大器200供电；
[0024]第二收发链路包括第二天线230、第二三工器240、第二环形器250、第三低噪声放大器260、第三发射子模块270、第三接收子模块280、第四接收子模块290、第二推动级放大器300、第二末级放大器310、第二单刀双掷开关320、第四低噪声放大器330、第二逻辑控制开关340和第二供电单元350，第二三工器240包括传输TDD-LTE信号的第一通道、传输WLAN信号的第二通道和传输TD F+A信号的第三通道，第二天线230与第二三工器240的公共端口连接，第二三工器240的第一通道的隔离端口连接第二环形器250的第一端口，第二环形器250的第二端口经依次连接的第二末级放大器310和第二推动级放大器300后连接第三发射子模块270，第二环形器250的第三端口经依次连接的第二单刀双掷开关320和第四低噪声放大器330后连接第三接收子模块280，第一三工器240的第三通道的隔离端口经第三低噪声放大器260与第四接收子模块290连接，当第二收发链路下行发射信号时，第二单刀双掷开关320通过负载接地，第二逻辑控制开关340控制第二供电单元350仅为第二推动级放大器300和第二末级放大器310供电，当第二收发链路上行接收信号时，第二单刀双掷开关320连接第四低噪声放大器330，第二逻辑控制开关340控制第二供电单元350仅为第四低噪声放大器供电330。
[0025]以上实施例以两路MMO系统为例对本实用新型所提出的多模共天线收发链路进行了详细说明，本实用新型所提出的多模共天线收发链路利用多工器实现不同频段的信号的共用天线的模式，使LTE信号、WLAN信号以及侦听TD F+A/LTE-D信号在同一个系统的情况下可以共用一路天线，从而简化了天线的结构和射频前端电路的设计，有利于简化系统的天线设计、提高生产效率和降低系统设备成本。
[0026]作为一种具体的实施方式，单刀双掷开关为有源控制单刀双掷开关，且有源控制单刀双掷开关在逻辑控制器的控制下切换连接端点。有源控制单刀双掷开关的一端连接环形器的第三端口，有源控制单刀双掷开关的另一端连接第二低噪声放大器的一端，并且有源控制单刀双掷开关在逻辑控制器的控制下切换接地负载与第二低噪声放大器之间的连接端点的连接，具体地，当发射子模块下行发射信号时，逻辑控制器控制有源控制单刀双掷开关通过负载接地，切断第二低噪声放大器的通路，从而最大程度地降低发射链路和接收链路之间的干扰；当第一接收子模块上行接收信号时，逻辑控制器控制有源控制单刀双掷开关连接到第二低噪声放大器的通路上，使第二低噪声放大器接入，保障接收链路的正常工作。在本实施方式中，有源控制单刀双掷开关在逻辑控制器的控制下能够根据系统发射或者接收信号的特点，自动切换连接端点，以尽量减小发射链路和接收链路之间的相互干扰，保证多模共天线收发链路具有良好的信号收发特性。
[0027]作为一种具体的实施方式，逻辑控制开关为逻辑门集成芯片。逻辑控制开关的一端连接供电单元，逻辑控制开关的另一端连接多级放大器或者第二低噪声放大器，当发射子模块发射信号时，逻辑控制开关切断给第二低噪声放大器的供电，使供电单元仅为多级放大器供电；当第一接收子模块接收信号时，逻辑控制开关切断给多级放大器的供电，使供电单元仅为第二低噪声放大器供电，因此逻辑控制开关能够保障具有多模共天线收发链路的系统在上下行工作时，发射链路和接收链路彼此之间互不干扰，从而提高多模共天线收发链路发射和接收不同频段信号的可靠性。逻辑控制开关可以是由若干逻辑门元器件所组成的逻辑电路，也可以是集成里若干逻辑门在内的芯片即逻辑门集成芯片，本实施方式中以逻辑门集成芯片作为逻辑控制开关，不仅能够实现在具有多模共天线收发链路的系统在上下行工作时，控制供电单元的供电对象，使发射链路和接收链路彼此之间不互相干扰，而且能够进一步地简化多模共天线收发链路的结构，同时降低其制造成本。
[0028]作为一种具体的实施方式，参见图4所示的发射子模块的结构示意图，发射子模块包括数字信号处理器40、数模转换器41、低通滤波器42、可变增益放大器43、混频器44、锁相源45和功率放大器46，数字信号处理器40的输出端连接数模转换器41的数字输入端，数模转换器41的模拟输出端与低通滤波器42、可变增益放大器43、混频器44、功率放大器46的输入端依次连接，锁相源45与混频器44连接。在发射子模块的工作过程中，待发射的信号通过数字信号处理器40的处理，得到相应的数字信号并将该数字信号发送给数模转换器41，数模转换器41将数字信号转换为模拟信号，并经低通滤波器42滤除模拟信号中的高频干扰信号，可变增益放大器43对滤波后的模拟信号进行放大，最终根据锁相源45提供的本振，经混频器混频44、功率放大器46放大后输出至外围电路，实现信号的发射。在本实施方式中，数字信号处理器、数模转换器、低通滤波器、可变增益放大器、混频器、锁相源和功率放大器分别可以是分立的器件，也可以是集成芯片，其具体的选择视实际的应用场景而定。
[0029]作为一种具体的实施方式，参见图5所示的接收子模块的结构示意图，这里的接收子模块为第一接收子模块或者第二接收子模块，第一接收子模块或者第二接收子模块包括低噪声放大器50、混频器51、锁相源52、可变增益放大器53、低通滤波器54、模数转换器55和数字信号处理器56，低噪声放大器50的输出端与混频器51、可变增益放大器53、低通滤波器54、模数转换器55的模拟输入端依次连接，模数转换器55的数字输出端连接数字信号处理器56的输入端，锁相源52与混频器51连接。在第一或者第二接收子模块的工作过程中，天线接收进来的信号经过低噪声放大器50放大后，根据锁相源52提供的本振，经混频器51混频、可变增益放大管放大，并利用低通滤波器54滤除模拟信号中的高频干扰信号，通过模数转换器55将模拟信号转换为数字信号，数字信号处理器56接收数字信号并对数字信号进行处理，最终获得系统内部可处理的信号。在本实施方式中，低噪声放大器、混频器、锁相源、可变增益放大器、低通滤波器、模数转换器和数字信号处理器分别可以是分立的器件，也可以是集成芯片，其具体的选择视实际的应用场景而定。
[0030]作为一种实际的实施方式，可变增益放大器是可编程增益放大器。在对电路中的信号进行放大时，可以利用可变增益放大器实现，所谓的可变增益放大器是指增益可以变化的放大器，此种放大器可以根据实际需要改变放大器的增益，实现对功率的控制作用。可变增益放大器根据增益控制方式的不同，可以分为增益连续可调的可变增益放大器和增益步进变化的可编程增益放大器，与增益连续可调的可变增益放大器相比，可编程增益放大器更适用于数字电路控制增益，能够简化控制电路，而且由于其增益是离散的，因此能够在这些离散点上对电路进行优化，从而得到较好的放大性能。本实施方式利用可编程增益放大器对发射链路和收发链路中的信号进行放大，有利于数字信号处理器对信号的处理，提高信号处理的效率。
[0031]作为一种具体的实施方式，多模共天线收发链路中的三工器是腔体三工器。通信系统中的三工器是一种用于将多个频段信号分离开来的器件，使系统能够同时处理多个频段的信号，且多个频段信号彼此间互不干扰的同时进行。三工器包括微带三工器、多层结构三工器、陶瓷三工器以及腔体三工器等，其中，腔体三工器具有低插损、高隔离度、高功率等优点，尤其适用于对频段十分接近的信号的隔离，因此，本实施方式中利用腔体三工器能够实现LTE-E信号、WLAN信号与TD F+A信号，或者区分LTE-E信号、WLAN信号与LTE-D信号之间较好的隔离，腔体三工器上述各个信号频段之间有很高的隔离度，保证不对对方形成干扰，同时保证外部干扰不能影响到正在工作的频段。
[0032]作为一种具体的实施方式，多模共天线收发链路中的天线是工作频段为1880MHz-2690MHz的宽带天线。在多模共天线收发链路中，由于多个模式共用一个天线进行信号的发射或者接收，且各个模式的工作频段并不相同，因此这就要求天线能够有较宽的工作频段即天线需是宽带天线，这样才能够满足多个模式的需求，对于本实用新型所提出的多模共天线收发链路而言，该链路的工作频段包括LTE-E信号的2300MHz-2370MHz，WLAN信号的2400MHz-2490MHz，TD F+A信号的 1880MHz_2025MHz以及LTE-D信号的2540MHz_2690MHz多个频段，信号总的频段是1880MHz-2690MHz，因此，对于多模共天线收发链路中的天线而言，可以由工作频段为1880MHz-2690MHz的宽带天线实现，从而保证多模共天线收发链路可以正常接收或者发射该频段内的信号。
[0033]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0034]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种多模共天线收发链路，其特征在于，包括天线、三工器、环形器、第一低噪声放大器、发射子模块、第一接收子模块和第二接收子模块，所述三工器包括传输LTE-E信号的第一通道、传输WLAN信号的第二通道、传输TDF+A信号或者LTE-D信号的第三通道， 所述天线与所述三工器的公共端口连接，所述第一通道的隔离端口连接所述环形器的第一端口，所述环形器的第二端口连接所述发射子模块，所述环形器的第三端口连接所述第一接收子模块连接，所述第三通道的隔离端口经所述第一低噪声放大器与所述第二接收子模块连接。2.根据权利要求1所述的多模共天线收发链路，其特征在于，还包括多级放大器、单刀双掷开关、第二低噪声放大器、逻辑控制开关和供电单元， 所述环形器的第二端口通过所述多级放大器连接所述发射子模块，所述环形器的第三端口依次通过所述单刀双掷开关、所述第二低噪声放大器连接所述第一接收子模块， 当所述发射子模块发射信号时，所述单刀双掷开关通过负载接地，所述逻辑控制开关控制所述供电单元仅为所述多级放大器供电， 当所述第一接收子模块接收信号时，所述单刀双掷开关连接所述第二低噪声放大器，所述逻辑控制开关控制所述供电单元仅为所述第二低噪声放大器供电。3.根据权利要求2所述的多模共天线收发链路，其特征在于，所述多级放大器包括推动级放大器和末级放大器， 所述推动级放大器的输入端连接所述发射子模块，所述推动级放大器的输出端连接所述末级放大器的输入端，所述末级放大器的输出端连接所述环形器的第二端口。4.根据权利要求2或3所述的多模共天线收发链路，其特征在于， 所述单刀双掷开关为有源控制单刀双掷开关，且所述有源控制单刀双掷开关在逻辑控制器的控制下切换连接端点。5.根据权利要求2或3所述的多模共天线收发链路，其特征在于， 所述逻辑控制开关为逻辑门集成芯片。6.根据权利要求1至3中任一项所述的多模共天线收发链路，其特征在于，所述发射子模块包括数字信号处理器、数模转换器、低通滤波器、可变增益放大器、混频器、锁相源和功率放大器， 所述数字信号处理器的输出端连接所述数模转换器的数字输入端，所述数模转换器的模拟输出端与所述低通滤波器、所述可变增益放大器、所述混频器、所述功率放大器的输入端依次连接，所述锁相源与所述混频器连接。7.根据权利要求1至3中任一项所述的多模共天线收发链路，其特征在于，所述第一接收子模块或者所述第二接收子模块包括低噪声放大器、混频器、锁相源、可变增益放大器、低通滤波器、模数转换器和数字信号处理器， 所述低噪声放大器的输出端与所述混频器、所述可变增益放大器、所述低通滤波器、所述模数转换器的模拟输入端依次连接，所述模数转换器的数字输出端连接所述数字信号处理器的输入端，所述锁相源与所述混频器连接。8.根据权利要求7所述的多模共天线收发链路，其特征在于， 所述可变增益放大器是可编程增益放大器。9.根据权利要求1或2所述的多模共天线收发链路，其特征在于，所述三工器是腔体三工器。10.根据权利要求1或2所述的多模共天线收发链路，其特征在于，所述天线是工作频段为1880MHz至2690MHz的宽带天线。
【文档编号】H01Q5/20GK205453686SQ201521066006
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月17日
【发明人】潘豪杰, 范莉, 钟伟东, 李繁
【申请人】京信通信技术(广州)有限公司
文档序号 :
【 10771845 】
技术研发人员：潘豪杰,范莉,钟伟东,李繁
技术所有人：京信通信技术（广州）有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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技术研发人员：潘豪杰,范莉,钟伟东,李繁
技术所有人：京信通信技术（广州）有限公司
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