本发明涉及射频发射技术， 尤其涉及一种多模全频段的射频发射装置 及方法。 背景技术

射频发射技术是应用于移动终端的射频前端系 统的， 以下对移动终端 的射频前端系统架构说明如下：

目前 3G技术已经基本成熟， 国内的运营商也正在主推各种制式的 3G 移动终端产品。 其中， 时分同步码分多址（TD-SCDMA )制式的移动通信 系统正在由国内最大的移动运营商中国移动运 营。 目前， 中移正在着力推 进 TD-SCDMA的下一代移动制式标准—— TDD-LTE。 因此，可以预见在未 来的艮长一段时间内， 移动终端产品将会有 GSM、 TD-SCDMA 以及 LTE 三种制式共存于同一移动终端的需求， 也就是说， 未来对移动终端的射频 前端系统的设计， 要满足多模制式共存的需求。

常见的移动终端， 比如手机中通常都有功率放大器（PA ), PA是射频 前端系统的硬件电路中非常核心的部件。 PA负责将最终的射频调制信号放 大到足够大的功率， 以便后端的天线发射。 整个手机射频前端系统的基本 射频链路架构如图 1所示， 图 1的手机支持 GSM或者 TDD制式。

目前市场上的 PA产品全部都是单一制式的。如果手机需要支� ��多模制 式， 那么必须使用多个分别支持不同类型制式的 PA。 下面以 TD、 GSM双 模手机的射频前端系统为例， 其架构示意图如图 2所示。

综上所述， 如果未来需要设计满足多模制式共存需求的移 动终端， 比 如兼容 GSM、 TD以及 LTE的移动终端， 按照以上现有的单一制式的设计 思路， 对于多个制式， 将会使用至少三个分立的 PA模块， 以分别支持各自 的制式。 这无疑会增加整个射频前端系统的设计难度和 生产成本。 因此， 为了避免 PA 的设计复杂度导致整个射频前端系统的设计复 杂度和生产成 本的提高， 作为设计这种射频前端系统的设备制造商， 在考虑多模制式共 存的兼容性这一基础上， 进而还需要将集成性的设计需求作为将来的设 计 趋势， 即为： 既能满足多模制式共存的兼容性需求， 又能满足集成性的设 计需求。

其中， 针对现有移动终端射频前端系统中的射频发射 装置而言， 该射 频发射装置作为射频前端系统中的核心装置， 以下对其内部的 PA模块说明 下：

现有 GSM PA一般釆用多晶片模块（ MCM, Mlti-chip Module )的封装 方式。 该 PA模块由基板（PCB )、 主放大晶片、 控制晶片以及一些无源匹 配元件所组成。 如图 3所示。

由于 GSM制式分为两个频段，现有技术已经能够将主 放大晶片做在一 起， 但是输出的匹配电路仍然是分不同频段的支路 走的。 而且匹配元件中 需要 SMD表面贴片元件。 如果未来需要将 TD、 以及 LTE等各个频段均集 成到该 PA模块中的话， 按照以上现有的 "输出的匹配电路分不同频段的支 路走" 这一设计思路， 则每个频段都将做一个输出匹配电路， 多路的输入 / 输出匹配电路会导致 PA模块的设计复杂度增大， 现有多模 PA内部架构如 图 4所示。 而 PA模块的设计复杂度增大， 必然会导致射频发射装置内部电 路走线的复杂度， 以及射频发射装置外部引脚的复杂度随之增大 。

综上所述， 由于釆用现有技术， 针对既能满足多模制式共存的兼容性 需求， 又能满足集成性的设计需求， 都无法很好的得到满足， 从而无法从 根本上降低系统设计复杂度和生产成本， 因此， 目前迫切需要一种新的射 频发射装置， 来更好地满足这一需求， 以便从根本上降低系统设计复杂度 和生产成本。 发明内容

有鉴于此， 本发明的主要目的在于提供一种多模全频段的 射频发射装 置及方法， 能从根本上降低系统设计复杂度和生产成本。

为达到上述目的， 本发明的技术方案是这样实现的：

一种多模全频段的射频发射装置， 该装置包括装置内部的射频主放大 晶片和控制晶片， 该装置还包括： 位于所述射频主放大晶片后级的射频开 关晶片， 用于集成所有固体开关元件； 所述固体开关元件中包括实现可变 电容和可变电感对取值大 、进行控制时所釆用的切换开关；

所述可变电容和可变电感， 用于对输入开关匹配电路 /输出开关匹配电 路中无源元件的取值大小进行控制， 实现一路的输入 /输出匹配电路。

其中， 所述可变电容， 用于适应不同频段输入 /输出匹配的需要， 并随 着频率的升高， 所需的电容值减小；

所述可变电感， 用于适应不同频段输入 /输出匹配的需要， 并随着频率 的升高， 所需的电感值减小。

其中， 该装置还包括： 装置外部的引脚， 所述引脚的架构适应于所述 装置内部的架构； 其中， 所述引脚包括以下引脚类型：

引脚类型 1 : 射频信号统一输入端的引脚；

引脚类型 2: 射频发射装置电源的引脚；

引脚类型 3 : 发射模式和接收模式切换的引脚；

引脚类型 4: 模拟功率控制输入端的引脚；

引脚类型 5: 组成逻辑控制位的选择射频频段的引脚；

引脚类型 6: 射频信号接收端的引脚；

引脚类型 7: 公共端的引脚；

引脚类型 8: 射频接天线端口的引脚。 其中， 所述引脚类型 1 以 Rfm标识、 所述引脚类型 2以 Vbatt标识、 所述引脚类型 3 以 TX/RX标识、 所述引脚类型 4以 Vr标识、 所述引脚类 型 5以 BS1 , BS2 , BS3和 BS4标识、 所述引脚类型 6以 RX1 , RX2 , RX3 , RX4, RX5和 RX6标识、 所述引脚类型 7以 GND标识、 所述引脚类型 8 以 ANT标识的情况下，

所述 Rfm、 所述 Vbatt、 所述 TX/RX、 所述 Vr、 所述 BS1 , BS2, BS3 和 BS4标识位于所述装置的一侧， 皆作为装置输入侧的引脚； 所述 RX1 , RX2, RX3 , RX4, RX5和 RX6、 所述 GND、 所述 ANT位于所述装置的 另一侧， 皆作为装置输出侧的引脚； 其中，

所述 Rfm与所述输入开关匹配电路相连； 所述输入开关匹配电路， 经 由所述射频主放大晶片和所述输出开关匹配电 路与所述射频开关晶片相 连；

所述 Vr、 所述 BS1 , BS2和 BS3分别与所述控制晶片相连； 所述控制 晶片与所述所述射频主放大晶片相连， 且所述控制晶片还与所述射频开关 晶片相连；

所述 RX1 , RX2 , RX3 , RX4, RX5和 RX6、 所述 ANT分别与所述射 频开关晶片相连。

一种多模全频段的射频发射方法， 该方法包括：

在装置内部， 通过射频开关晶片集成所有固体开关元件； 其中， 所述 固体开关元件中包括实现可变电容和可变电感 对取值大小进行控制时所釆 用的切换开关；

通过所述可变电容和可变电感， 对输入开关匹配电路 /输出开关匹配电 路中无源元件的取值大小进行控制， 实现一路的输入 /输出匹配电路。

其中， 该方法还包括： 釆用所述可变电容适应不同频段输入 /输出匹配 的需要， 并随着频率的升高， 所需的电容值减小； 釆用所述可变电感适应不同频段输入 /输出匹配的需要， 并随着频率的 升高， 所需的电感值减小。

其中， 该方法还包括： 在装置外部， 设置适应于所述装置内部的架构 的引脚； 其中， 所述引脚包括以下引脚类型：

引脚类型 1 : 射频信号统一输入端的引脚；

引脚类型 2: 射频发射装置电源的引脚；

引脚类型 3: 发射模式和接收模式切换的引脚；

引脚类型 4: 模拟功率控制输入端的引脚；

引脚类型 5: 组成逻辑控制位的选择射频频段的引脚；

引脚类型 6: 射频信号接收端的引脚；

引脚类型 7: 公共端的引脚；

引脚类型 8: 射频接天线端口的引脚。

本发明通过射频开关晶片集成所有固体开关元 件； 所述固体开关元件 中包括实现可变电容和可变电感对取值大小进 行控制时所釆用的切换开 关； 通过可变电容和可变电感， 对输入开关匹配电路 /输出开关匹配电路中 无源元件的取值大小进行控制， 实现一路的输入 /输出匹配电路。

本发明的多模全频段的射频发射装置， 主要应用于未来多模制式移动 终端的射频前端系统设计， 针对既能满足多模制式共存的兼容性需求， 又 能满足集成性的设计需求， 都能很好的得到满足， 所实现的一路的输入 /输 出匹配电路， 区别于现有技术所实现的多路的输入 /输出匹配电路， 从而， 能从根本上降低系统设计复杂度和生产成本。 附图说明

图 1为现有手机射频前端系统的基本射频链路架� �图；

图 2为现有 TD、 GSM双模手机的射频前端系统架构图；

图 3为现有 GSM PA的内部架构图； 图 4为现有多模 PA的内部架构图；

图 5为本发明可变电容的架构示意图；

图 6为本发明可变电感的架构示意图；

图 7为本发明射频开关晶片的内部架构示意图；

图 8为本发明射频发射装置的内部架构及外部 )脚设计的示意图。 具体实施方式

本发明的基本思想是： 通过射频开关晶片集成所有固体开关元件； 所 述固体开关元件中包括实现可变电容和可变电 感对取值大小进行控制时所 釆用的切换开关； 通过可变电容和可变电感， 对输入开关匹配电路 /输出开 关匹配电路中无源元件的取值大小进行控制， 实现一路的输入 /输出匹配电 路。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详 细描述。

本发明的设计思路主要是： 就射频发射装置的内部而言， 首先利用低 温陶瓷共烧技术（LTCC )实现输入 /输出匹配电路， 区别于现有技术中釆用 的 SMD表面贴片元件。 并且针对输入 /输出匹配电路， 电容元件、 电感元 件均为可调元件， 从而可以对输入 /输出匹配电路中无源元件的取值大小进 行控制， 以便使其适应不同频段输入输出匹配的要求， 从而， 通过引入可 变电容和可变电感的控制， 可以将现有技术中原本多路的输入 /输出匹配电 路转化为一路输入 /输出匹配电路， 也就是说在保证兼容性的基础上降低了 设计复杂度和生产成本。 然后， 考虑到集成性， 将包括控制电容元件及电 感元件的切换开关等固体开关元件集成到射频 开关晶片中， 可以进一步降 低设计复杂度和生产成本。 本发明区别于现有技术， 相应于射频发射装置 简化的内部设计， 还在射频发射装置的外部实现了引脚的设计， 以适应于 射频发射装置的内部设计。 以下具体阐述。

一种多模全频段的射频发射装置， 主要包括以下内容： 一、 针对可变电容和可变电感而言， 以下分别阐述。

1 )可变电容： 设计输入 /输出匹配电路时， 随着频率的升高， 所需的电 容值减小。 当频段按照频率从低往高排序依次为频段 1、 频段 2 频段 n-l、 频段 n时， 相应地， 设计选取 C1为频段 n的电容、 C1+C2为频段 n-1 的电容， 以此类推， C1+C2+ ... ... +Cn-1+Cn为频段 1 的电容。 可变电容的 架构如图 5所示。

2 )可变电感： 设计输入 /输出匹配电路时， 随着频率的升高， 所需的电 感值减小。 当频段按照频率从低往高排序依次为频段 1、 频段 2 频段 n-l、 频段 n时， 相应地， 设计选取 L1为频段 1的电感、 L1并联 L2为频 段 2的电感， 以此类推， LI , L2... ... Ln全部并联为频段 n的电感。 可变电 感的架构如图 6所示。

二、 针对将所有固体开关元件集成到射频开关晶片 而言， 以下具体阐 述。

将 PA外部的各个射频开关器件，即所述固体开关� ��件集成到射频发射 装置中， 具体为： 在射频发射装置内部， 将射频通路的单刀七置开关、 以 及实现可变电容和可变电感这种可调元件对取 值大小进行控制时所釆用的 切换开关全部做到一个晶片上， 该晶片即为图 8中的射频开关晶片。如图 8 所示为射频发射装置的内部结构及外部引脚设 计的示意图； 如图 7所示为 射频开关晶片中开关内部的结构示意图。 这里需要指出的是： 可变电容和 可变电感是通过一系列的切换开关， 来实现对取值大小的调整控制， 切换 开关是被集成到射频开关晶片中去的， 也就是说， 控制可变电容和可变电 感的该切换开关在射频开关晶片中， 而可变电容和可变电感的其他部分是 在射频开关晶片外的， 如图 7所示。

三、 针对整个射频发射装置而言， 以下具体阐述。

整个射频发射装置以 LTCC为基板， 只包含 3个晶片， 分别为控制晶 片， 射频放大主晶片以及射频开关晶片。 集成了 n个频段的整个射频发射 装置的内部结构及外部引脚设计的示意图如图 8 所示， 引脚也可以称为输 入输出端子引脚。

其中， 引脚的架构中包括多种引脚类型， 所设计的每个引脚类型的功 能描述如下所示：

RFin: 射频信号统一输入端；

Vbatt: 射频发射装置电源；

TX/RX: 发射模式和接收模式切换；

Vr: 模拟功率控制输入端， 在 GSM模式时， 作为输出功率的模拟控制 端； 在 TD和 LTE模式时， 作为 PA高低功率档的切换控制端；

BS1 , BS2 , BS3 , BS4: 组成逻辑控制位的选择射频频段；

RX1 , RX2, RX3 , RX4, RX5 , RX6: 射频信号接收端；

GND: 公共端， 表示地线或 0线；

ANT: 射频接天线端口， 后直接接天线。

这里需要指出的是： 上述引脚类型均为必选项。

综上所述， 可见： 如图 8所示， 本发明的多模全频段的射频发射装置， 合理地利用了射频主放大晶片后级的射频开关 晶片作为固体开关的载体， 通过射频开关晶片中的切换开关对可变电容和 可变电感的有效控制， 实现 对匹配电路中无源元件取值大小的控制， 以便使其适应不同频段输入输出 匹配的要求。 同时也提出了与射频发射装置内部结构设计相 对应的、 射频 发射装置外部引脚的设计， 从而， 使射频发射装置的内、 外部的设计都能 得到最大程度的简化设计。 釆用本发明， 极大的降低了未来多模移动终端 射频前端系统的设计复杂度和生产成本， 可以为将来的更高制式的移动终 端的兼容和集成的普及作出贡献。 其中， 所述固体开关即为如图 7所示射 频开关晶片中的所有开关元件， 包括实现可变电容和可变电感对取值大小 进行控制时所釆用的切换开关。

一种多模全频段的射频发射方法， 该方法主要包括以下内容：

一、 在装置内部， 通过射频开关晶片集成所有固体开关元件； 其中， 所述固体开关元件中包括实现可变电容和可变 电感对取值大小进行控制时 所釆用的切换开关。

二、 通过可变电容和可变电感， 对输入开关匹配电路 /输出开关匹配电 路中无源元件的取值大小进行控制， 实现一路的输入 /输出匹配电路。

这里， 该方法还包括： 釆用可变电容适应不同频段输入 /输出匹配的需 要， 并随着频率的升高， 所需的电容值减小； 釆用可变电感适应不同频段 输入 /输出匹配的需要， 并随着频率的升高， 所需的电感值减小。

这里， 该方法还包括： 在装置外部， 设置适应于所述装置内部的架构 的引脚； 其中， 引脚包括以下引脚类型：

引脚类型 1 : 射频信号统一输入端的引脚；

引脚类型 2: 射频发射装置电源的引脚；

引脚类型 3: 发射模式和接收模式切换的引脚；

引脚类型 4: 模拟功率控制输入端的引脚；

引脚类型 5: 组成逻辑控制位的选择射频频段的引脚；

引脚类型 6: 射频信号接收端的引脚；

引脚类型 7: 公共端的引脚；

引脚类型 8: 射频接天线端口的引脚。

这里需要指出的是： 上述引脚类型均为必选项。

这里， 对附图中所涉及的英文进行说明： ANT表示天线； 射频开关可 以用 RF Switch表示； SAW表示声表面滤波器； 射频收发器可以用 RF Transceiver表示； GSM和 TD双模射频收发器可以用 GSM&TD Dual Mode RF Transceiver表示。 以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保 护范围。