用于载波聚合的射频电路及其控制方法、终端设备与流程

1.本公开涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种用于载波聚合的射频电路及其控制方法、终端设备。


背景技术：

2.移动通信技术是进行无线通信的技术，这种技术是电子计算机与移动互联网发展的重要成果之一。移动通信技术经过第一代、第二代、第三代、第四代技术的发展，目前，已经迈入了第五代发展的时代。现代移动通信技术可以分为低频、中频、高频段，在这几个频段中，可以利用移动台技术、基站技术、移动交换技术，对移动通信网络内的终端设备进行连接，以满足人们对移动通信技术的要求。
3.移动通信技术最明显的特征就是移动性。移动通信技术可以突破有限通信技术的限制，对复杂状态下的传播信号进行优化分析。但是，由于电磁波的传输不稳定性，这种技术也会受到反射现象、折射现象、多普勒效应的复杂影响，产生多径干扰的问题。同时，移动通信技术在噪声的环境与干扰的环境当中，会存在相互影响的问题，导致移动通信系统和网络结构日益复杂。随着技术的不断发展，移动通信设备的形态不断升级，技术发展对设备的性能要求也不断地提升。
4.随着移动通信技术的发展，对频带内划分更为细致。目前，全球将频带划分为低频段、中频段和高频段。低频段含有b5、b6、b8、b12、b13、b14、b17、b18、b19、b20、b26、b27、b28、b29，中频段含有b1、b2、b3、b4、b9、b10、b23、b25、b33、b34、b35、b36、b37、b39，高频段含有b7、b38、b40、b41。根据不同地区可以利用滤波器选择不同的频段。


技术实现要素：

5.根据本公开实施例的一方面，提供一种用于载波聚合的射频电路，包括：并联连接的多个射频通路，每个射频通路与第一节点连接，每个射频通路包括串联连接的滤波器和第一开关，每个射频通路中的滤波器在对应频段下等效为电阻，在其他频段下等效为电容；阻抗匹配网络，包括：并联连接的多个匹配通路，每个匹配通路包括连接在所述第一节点与地之间、且串联连接的电容器和第二开关；和控制电路，被配置为：根据每个射频通路中的第一开关的状态，控制每个匹配通路中的第二开关的状态，以使得所述射频电路在每个滤波器对应的频段下的等效阻抗相同。
6.在一些实施例中，所述控制电路被配置为：根据导通的第一开关，确定需要断开的第二开关；控制需要断开的第二开关断开。
7.在一些实施例中，所述控制电路被配置为：确定导通的第一开关连接的滤波器的电容值之和s；确定电容值之和为s的至少一个电容器；将与所述至少一个电容器中的每一个连接的第二开关确定为需要断开的第二开关。
8.在一些实施例中，一个匹配通路对应一个射频通路，每个匹配通路中的电容器的电容值与对应射频通路中的滤波器的电容值相同；所述控制电路被配置为：确定导通的第
一开关所在的射频通路；将导通的第一开关所在的射频通路对应的匹配通路中的第二开关确定为需要断开的第二开关。
9.在一些实施例中，不同射频通路中的滤波器的电容值不同。
10.在一些实施例中，一个匹配通路对应一个射频通路，不同射频通路中的滤波器的电容值、不同匹配通路中的电容器的电容值均相同；所述控制电路被配置为：确定导通的第一开关的数量；任意选择所述数量的第二开关作为需要断开的第二开关。
11.在一些实施例中，所述阻抗匹配网络还包括：第一电感，所述第一电感的第一端与所述第一节点连接；第一电容器，所述第一电容器的第一端与所述第一电感的第二端连接，所述第一电容器的第二端接地。
12.在一些实施例中，所述阻抗匹配网络还包括：第二电感，所述第二电感的第一端与所述第一节点连接，所述第二电感的第二端接地；第二电容器，所述第二电容器的第一端与所述第一节点连接；第三电感，所述第三电感的第一端与所述第二电容器的第二端连接，所述第三电感的第二端接地；第三电容器，所述第三电容器的第一端与所述第二电容器的第二端连接，所述第三电容器的第二端接地。
13.在一些实施例中，所述阻抗匹配网络与天线连接。
14.在一些实施例中，所述阻抗匹配网络与射频信号输出电路连接。
15.在一些实施例中，所述多个射频通路中的滤波器包括声表面波滤波器、体声波滤波器、薄膜体声波滤波器中的至少一种。
16.根据本公开实施例的另一方面，提供一种终端设备，包括：上述任意一个实施例所述的用于载波聚合的射频电路。
17.根据本公开实施例的又一方面，提供一种上述任意一个实施例所述的用于载波聚合的射频电路的控制方法，包括：根据每个射频通路中的第一开关的状态，控制每个匹配通路中的第二开关的状态，以使得所述射频电路在每个滤波器对应的频段下的等效阻抗相同。
18.在一些实施例中，根据每个射频通路中的第一开关的状态，控制每个匹配通路中的第二开关的状态包括：根据导通的第一开关，确定需要断开的第二开关；控制需要断开的第二开关断开。
19.在一些实施例中，根据导通的第一开关，确定需要断开的第二开关包括：确定导通的第一开关连接的滤波器的电容值之和s；确定电容值之和为s的至少一个电容器；将与所述至少一个电容器中的每一个连接的第二开关确定为需要断开的第二开关。
20.在一些实施例中，一个匹配通路对应一个射频通路，每个匹配通路中的电容器的电容值与对应射频通路中的滤波器的电容值相同；根据导通的第一开关，确定需要断开的第二开关包括：确定导通的第一开关所在的射频通路；将导通的第一开关所在的射频通路对应的匹配通路中的第二开关确定为需要断开的第二开关。
21.在一些实施例中，不同射频通路中的滤波器的电容值不同。
22.在一些实施例中，一个匹配通路对应一个射频通路，不同射频通路中的滤波器的电容值相同；根据导通的第一开关，确定需要断开的第二开关包括：确定导通的第一开关的数量；任意选择所述数量的第二开关作为需要断开的第二开关。
23.本公开实施例提供的射频电路中，每个射频通路均连接至一个阻抗匹配网络。控
制电路根据第一开关的状态控制第二开关的状态，从而使得射频电路在每个滤波器对应的频段下的等效阻抗相同，满足了每个滤波器对阻抗匹配网络的需求。这样的方式下，无需在每个射频通路上设置阻抗匹配网络，即可避免不同射频通路之间的相互影响，减小了射频通路的面积，节约了成本。
24.通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。
附图说明
25.附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
26.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，在附图中：
27.图1为相关技术中的用于载波聚合的射频电路；
28.图2是示出根据本公开一些实施例的用于载波聚合的射频电路的结构示意图；
29.图3是根据本公开一些实现方式的阻抗匹配网络的结构示意图；
30.图4是根据本公开另一些实现方式的阻抗匹配网络的结构示意图；
31.图5是根据本公开一些实施例的用于载波聚合的射频电路的应用场景示意图。
32.应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不必然是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
33.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
34.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
35.在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
36.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
37.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适
当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
38.图1为相关技术中的用于载波聚合的射频电路。
39.如图1所示，滤波器ba、阻抗匹配网络a和开关swa构成了第一射频通路，滤波器bb、阻抗匹配网络b和开关swb构成了第二射频通路，滤波器bc、阻抗匹配网络c和开关swc构成了第三射频通路。对于第一射频通路，在频段fa处于导通状态，在频段fb和频段fc处呈现高阻状态；对于第二射频通路，在频段fb处于导通状态，在频段fa和频段fc处呈现高阻状态；对于第三射频通路，在频段fc处于导通状态，在频段fa和频段fb处呈现高阻状态。当只有swa导通时，阻抗匹配网络a满足在频段fa导通，在频段fb和频段fc处于高阻状态；当swa和swb同时导通时，由于不同射频通路之间的相互影响，需要另一种阻抗匹配网络a满足在频段fa导通，在频段fb和频段fc处于高阻状态；当swa、swb和swc同时导通时，由于不同射频通路之间的相互影响，需要再一种阻抗匹配网络a,满足在频段fa导通，在频段fb和频段fc处于高阻状态。对于有三个射频通路的情况，阻抗匹配网络a需要在swa导通、swa和swb同时导通、swa、swb和swc同时导通这三种状态下，均满足在fa导通，在频段fb和频段fc处于高阻状态，是一个相当复杂的匹配电路设计。
40.随着载波聚合频段不断地增加，单个满足要求的阻抗匹配网络复杂度将大大提高，增加了设计难度。同时，射频电路的面积也要成倍的增加，成本将大幅度提高。
41.出于上述考虑，本公开实施例提供了如下技术方案。
42.图2是根据本公开一些实施例的用于载波聚合的射频电路的结构示意图。
43.如图2所示，射频电路包括并联连接的多个射频通路11、阻抗匹配网络12和控制电路13。
44.每个射频通路11与第一节点n连接。每个射频通路11包括串联连接的滤波器和第一开关，例如滤波器ba和第一开关swa、滤波器bb和第一开关swb、滤波器bc和第一开关swc。作为示例，每个射频通路11中的第一开关可以连接在第一节点n和滤波器之间。例如，第一开关swa可以连接在第一节点n和滤波器ba之间，第一开关swb可以连接在第一节点n和滤波器bb之间，第一开关swc可以连接在第一节点n和滤波器bc之间。在一些实现方式中，多个射频通路11中的滤波器可以包括声表面波滤波器、体声波滤波器、薄膜体声波滤波器中的至少一种。
45.每个射频通路11中的滤波器在对应频段下等效为电阻，在其他频段下等效为电容器。例如，滤波器ba在对应频段fa下等效为电阻，在频段fb和频段fc下等效为电容器；滤波器bb在对应频段fb下等效为电阻，在频段fa和频段fc下等效为电容器；滤波器bc在对应频段fc下等效为电阻，在频段fa和频段fb下等效为电容器。换言之，每个射频通路11中的滤波器在对应频段下等效为电阻，在其他滤波器对应的频段下等效为电容器。
46.阻抗匹配网络12包括并联连接的多个匹配通路121，每个匹配通路121包括连接在第一节点n与地之间、且串联连接的电容器和第二开关，例如电容器c1和第二开关sw1、电容器c2和第二开关sw2、电容器c3和第二开关sw3。作为示例，每个匹配通路121中的电容器的第一端与第一节点n连接，第二端与第二开关连接。例如，电容器c1的第一端、电容器c2的第一端、电容器c3的第一端均与第一节点n连接，电容器c1的第二端与第二开关sw1连接，电容器c2的第二端与第二开关sw2连接，电容器c3的第二端与第二开关sw3连接。
47.在一些实现方式中，上述第一开关和第二开关可以是基于绝缘衬底上的硅(soi)
工艺、赝配高电子迁移率晶体管(phemt)工艺或gan工艺等制造的开关。
48.应理解，除了多个匹配通路121外，阻抗匹配网络12还可以包括由电感、电容组成的电感电容(lc)电路，如图1所示，后文将结合不同实现方式进行说明。
49.控制电路13被配置为：根据每个射频通路11中的第一开关的状态，控制每个匹配通路121中的第二开关的状态，以使得射频电路在每个滤波器对应的频段下的等效阻抗相同。例如，可以使得射频电路在每个滤波器对应的频段下的等效阻抗保持在50欧姆或75欧姆等。
50.应理解，在不设置阻抗匹配网络12的情况下，如果第一开关swa和swb均导通，则滤波器bb在频段fa下等效为电容器，滤波器ba在频段fb下等效为电容器，使得射频电路在频段fa和fb下的等效阻抗不同。
51.上述实施例中，每个射频通路均连接至一个阻抗匹配网络。控制电路根据第一开关的状态控制第二开关的状态，从而使得射频电路在每个滤波器对应的频段下的等效阻抗相同，满足了每个滤波器对阻抗匹配网络的需求。这样的方式下，无需在每个射频通路上设置阻抗匹配网络，即可避免不同射频通路之间的相互影响，减小了射频通路的面积，节约了成本。
52.需要说明的是，图2仅示意性地示出了3个射频通路11和3个匹配通路121，但这并非是限制性的。在实际应用中，射频通路11和匹配通路121的数量可以相同，也可以不同。另外，不同射频通路11中滤波器的电容值，即在等效为电容器下的电容值，可以相同，也可以不同；不同匹配通路121中的电容器的电容值可以相同，也可以不同。
53.在一些实现方式中，控制电路13被配置为根据导通的第一开关，确定需要断开的第二开关；然后控制需要断开的第二开关断开，以使得射频电路在每个滤波器对应的频段下的等效阻抗相同。
54.下面介绍控制电路13确定需要断开的第二开关的一种实现方式。
55.首先，确定导通的第一开关连接的滤波器的电容值之和s；然后，确定电容值之和为s的至少一个电容器；之后，将与该至少一个电容器中的每一个连接的第二开关确定为需要断开的第二开关。
56.举例来说，如果第一开关swa和swb导通，则确定与第一开关swa连接的滤波器ba和与第一开关swb连接的滤波器bb的电容值之和为s。然后，确定电容值之和为s的至少一个电容器。例如，如果电容器c1的电容值为s，则将与电容器c1连接的sw1确定为需要断开的第二开关；如果电容器c1和电容器c2的电容值之和为s，则将与电容器c1连接的sw1和与电容器c2连接的sw2确定为需要断开的第二开关；如果电容器c1、电容器c2和电容器c3的电容值之和为s，则将与电容器c1连接的sw1、与电容器c2连接的sw2、以及与电容器c3连接的sw3确定为需要断开的第二开关。
57.上述实现方式中，无论有多少射频通路导通，均可以根据导通的第一开关可以相应调整阻抗匹配网络中与第一节点连接的电容器，使得与第一节点连接的电容器的电容值保持不变，从而使得整个射频电路的等效阻抗保持不变。
58.下面介绍控制电路13确定需要断开的第二开关的另一种实现方式。
59.该实现方式中，一个匹配通路121对应一个射频通路11，即匹配通路121的数量和射频通路11的数量相同。另外，每个匹配通路121中的电容器的电容值与对应射频通路11中
的滤波器的电容值相同。不同射频通路11中的滤波器的电容值可以相同，也可以不同。例如，电容器c1的电容值与滤波器ba的电容值相同,电容器c2的电容值与滤波器bb的电容值相同,电容器c3的电容值与滤波器bc的电容值相同。滤波器ba的电容值、滤波器bb的电容值、滤波器bc的电容值可以彼此相同，也可以彼此不同。
60.该实现方式中，控制电路13可以先确定导通的第一开关所在的射频通路11；然后将导通的第一开关所在的射频通路11对应的匹配通路121中的第二开关确定为需要断开的第二开关。例如，swa导通，swa所在的射频通路11对应的匹配通路121中的第二开关为sw1，故，需要断开的第二开关为sw1；又例如，swa和swb导通，swa所在的射频通路11对应的匹配通路121中的第二开关为sw1，swb所在的射频通路11对应的匹配通路121中的第二开关为sw2，故，需要断开的第二开关为sw1和sw2。
61.上述实现方式中，每个匹配通路121中的电容器的电容值与对应射频通路11中的滤波器的电容值相同。这样，可以直接将导通的第一开关所在的射频通路对应的匹配通路中的第二开关确定为需要断开的第二开关，提高了射频通路的响应速度。
62.下面介绍控制电路13确定需要断开的第二开关的又一种实现方式。
63.该实现方式中，一个匹配通路121对应一个射频通路11，并且，不同射频通路11中的滤波器的电容值、不同匹配通路121中的电容器的电容值均相同。例如，滤波器ba的电容值、滤波器bb的电容值、滤波器bc的电容值、电容器c1的电容值、电容器c2的电容值、电容器c3的电容值彼此相同。
64.该实现方式中，控制电路13可以确定导通的第一开关的数量，然后任意选择该数量的第二开关作为需要断开的第二开关。例如，导通的第一开关的数量为2，则可以任意选择2个第二开关作为需要断开的第二开关；又例如，导通的第一开关的数量为3，则可以任意选择3个第二开关作为需要断开的第二开关。
65.上述实现方式中，不同匹配通路121中的电容器的电容值、不同应射频通路11中的滤波器的电容值均相同。这样，可以直接根据导通的第一开关的数量将相同数量的第二开关确定为需要断开的第二开关，提高了射频通路的响应速度。
66.下面结合图3和图4介绍阻抗匹配网络的不同实现方式。需要说明的是，图3和图4省略了控制电路13。
67.图3是根据本公开一些实现方式的阻抗匹配网络的结构示意图。
68.如图3所示，阻抗匹配网络12除了包括多个匹配通路121之外，还包括第一电感122和第一电容器123。即，图1示出的lc电路包括第一电感122和第一电容器123。第一电感122第一端与第一节点n连接，第一电容器123的第一端与第一电感122的第二端连接，第一电容器123的第二端接地。另外，图3还示出了与阻抗匹配网络12连接的天线20。例如，第一电感122的第二端和第一电容器123的第一端均与天线20连接。
69.图4是根据本公开另一些实现方式的阻抗匹配网络的结构示意图。
70.如图4所示，阻抗匹配网络12除了包括多个匹配通路121之外，还包括第二电感124、第二电容器125、第三电感126和第三电容器127。即，图1示出的lc电路包括第二电感124、第二电容器125、第三电感126和第三电容器127。
71.第二电感124的第一端与第一节点n1连接，第二电感124的第二端接地。第二电容器125的第一端与第一节点n1连接。第三电感126的第一端与第二电容器125的第二端连接，
第三电感126的第二端接地。第三电容器127的第一端与第二电容器125的第二端连接，第三电容器127的第二端接地。另外，图3还示出了与阻抗匹配网络12连接的天线20。例如，第二电容器125的第二端、第三电感126的第一端和第三电容器127的第一端均与天线20连接。
72.图5是根据本公开一些实施例的用于载波聚合的射频电路的应用场景示意图。
73.如图5所示，射频电路的每个射频通路11包括串联连接的滤波器111和第一开关112。
74.在一些实现方式中，阻抗匹配网络12与天线20连接。这样的方式下，从天线接收的信号可以经由阻抗匹配网络12进入多个射频通路11。阻抗匹配网络12可以与每个射频通路11中的滤波器111实现输入阻抗匹配。
75.在另一些实现方式中，阻抗匹配网络12与射频信号输出电路30连接。这样的方式下，来自射频信号输出电路30的射频信号可以经由阻抗匹配网络12进入多个射频通路11。阻抗匹配网络12可以与每个射频通路11中的滤波器111实现输出阻抗匹配。
76.在又一些实现方式中，射频电路包括两个阻抗匹配网络12，其中一个与天线20连接，另一个与射频信号输出电路30连接。在这样的实现方式中，每个第一通路111包括两个第一开关112，滤波器111连接在两个第一开关112之间。这样的方式下，从天线接收的信号可以经由阻抗匹配网络12进入多个射频通路11，来自射频信号输出电路30的射频信号可以经由阻抗匹配网络12进入多个射频通路11。阻抗匹配网络12可以与每个射频通路11中的滤波器111实现输入阻抗和输出阻抗匹配。
77.在本公开各实施例中，控制电路13可以包括存储器和耦接至存储器的处理器。处理器被配置为基于存储在存储器中的指令，执行根据每个射频通路11中的第一开关的状态，控制每个匹配通路121中的第二开关的状态，以使得射频电路在每个滤波器对应的频段下的等效阻抗相同的操作以及其他上述操作。
78.本公开实施例还提供了一种终端设备，包括：上述任意一个实施例的射频电路。终端设备例如可以是智能手机、平板电脑等。
79.本公开实施例还提供了一种基于上述任意一个实施例的射频电路的控制方法，包括：根据每个射频通路中的第一开关的状态，控制每个匹配通路中的第二开关的状态，以使得射频电路的等效阻抗保持不变。
80.在一些实施例中，可以根据导通的第一开关，确定需要断开的第二开关；然后控制需要断开的第二开关断开，以使得射频电路的等效阻抗保持不变。
81.在一些实现方式中，根据导通的第一开关，确定需要断开的第二开关包括：确定导通的第一开关连接的滤波器的电容值之和s；确定电容值之和为s的至少一个电容器；将与该至少一个电容器中的每一个连接的第二开关确定为需要断开的第二开关。
82.在另一些实现方式中，一个匹配通路对应一个射频通路，每个匹配通路中的电容器的电容值与对应射频通路中的滤波器的电容值相同。根据导通的第一开关，确定需要断开的第二开关包括：确定导通的第一开关所在的射频通路；将导通的第一开关所在的射频通路对应的匹配通路中的第二开关确定为需要断开的第二开关。在这样的实现方式中，不同射频通路中的滤波器的电容值可以相同，也可以不同。
83.在又一些实现方式中，一个匹配通路对应一个射频通路，不同射频通路中的滤波器的电容值相同。根据导通的第一开关，确定需要断开的第二开关包括：确定导通的第一开
关的数量；任意选择数量的第二开关作为需要断开的第二开关。
84.以上已经详细描述了根据导通的第一开关，确定需要断开的第二开关的不同实现方式，在此不再详述。
85.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
86.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。