一种内嵌滤波器的射频前端电路的制作方法

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种具有内嵌滤波器的射频前端电路。

背景技术

随着通信技术以及芯片工艺的发展，集成射频开关及放大器的射频前端已成为无线射频通信系统中的重要模块之一。常见的射频前端包括用于接收链路的低噪声放大器和用于发射链路的射频开关。其中，放大器的输入端与天线相连，输出端与主芯片相连，当主芯片工作在发射模式时，发射功率信号通过射频开关传输到天线口。由于在天线口的功率发射需要满足严格的频谱杂散要求，因此往往在天线端口需要增加一个串联滤波器用于滤除发射模式下发射信号中的杂散，以使得发射信号能够满足各个国家对于频谱杂散的不同要求。但是滤波器的引入会影响发射功率以及接收模式下的灵敏度，主要是由滤波器自身插入损耗造成的，从而使得收发性能下降。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种内嵌滤波器的射频前端电路，将谐波杂散滤波器嵌入在了射频开关内部，这样滤波器的插损就不会影响发射功率以及接收模式下的灵敏度，从而提高了无线收发系统的性能。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种内嵌滤波器的射频前端电路，所述射频前端电路包括一输入端口（IN）以及一输出端口（OUT），包括：

所述输入端口通过依次连接的第四电感L4、第三电感L3连接第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端作为所述输出端口；第五电容C5与第三开关S3构成的串联支路并联在第四电感L4两端；第六电容C6与第四开关S4构成的串联支路并联在第三电感L3两端，电感L3和L4的连接点通过依次级联的第五电感L5、第七电容C7后接一参考电位，电感L3和L4的连接点还通过依次级联的第五开关S5和第八电容C8后接一参考电位；

所述输入端口还通过依次连接的第一电感L1、第一电容C1后与第一开关S1的控制端连接，第一开关S1的一端接地，第一开关S1的另一端分别接第二电感L2的第一端和第二电容C2的第一端，第二电感L2的第二端和第三电容C3的第一端均连接到电源电压VDD，第二电容C2的第二端与第三电容C3的第二端相连接后连接到第二开关S2的一端，第二开关S2的另一端连接第四电容C4的第一端；

所述射频前端电路具有两个工作模式分别如下：

当工作于发射模式时，S3、S4导通，S1、S2、S5断开，C5、C6、L3、L4、C7和L5组成了一个五阶带通滤波器，其中L3和C6、L4和C5各为并联谐振网络，C7和L5为串联谐振网络，分别提供所述带通滤波器在不同频率时的零点；

当工作在接收模式时，开关S3和S4断开，开关S1、S2、S5导通。

进一步的，所述输入端口耦接到一通信天线；所述输出端口作为前端模块的通信收发接口，耦合连接到后级电路的接收端口和发射端口。

其中，所述开关S3和S4的控制端接一收发切换控制信号CT，所述开关S2、S5的控制端接一使能信号EN；所述开关S1-S5可以采用开关管或晶体管。

进一步的，所述参考电位为地GND；

进一步的，开关S2的两端还分别通过第一电阻和第二电阻上拉到电源电压VDD。

进一步的，还包括一模式切换控制器，用于提供控制信号至开关S2-S5的控制端。

本发明还提供了一种通信模块，其包括有一个或多个上述的射频前端电路。

本发明提供的技术方案，创造性地提出了一种内嵌滤波器的射频前端电路，将谐波杂散滤波器嵌入在了射频开关内部，这样滤波器的插损不会影响发射功率以及接收模式下的灵敏度，提高了无线收发系统的性能。

相较于传统的射频前端电路，其有益效果具体例举如下：

1） 本发明在发射链路中嵌入了用于过滤谐波以及发射杂散的五阶带通滤波器；

2） 通过构造谐振网络，使得开关管（S3，S4）的寄生电容被并联谐振（L3和C6、L4和C5）所吸收，提高隔离度作用的开关管（S5）的寄生电容被串联谐振（C7和L5）所吸收，从而使得发射链路的整体插损有效减小；

3）开关管（S3和S4）的隔直电容可以作为五阶带通滤波器的一部分，得到了复用，减小了隔直电容对插损的影响。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为现有技术中的一种射频前端电路的示意图；

图2为本发明一实施例提供的改进后的射频前端电路的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，其示出了一种传统的射频前端电路。该射频前端电路包括发射链路及接收链路，其中S4为射频开关，用于发射链路；电感L1，L2，电容C2，C5，C6，C7以及晶体管S2组成了低噪声放大器，用于接收链路。S4的漏极接电感L1的一端，L1的另一端通过电容C2连接S1的栅极，S4的源极通过电容C7连接到OUT端口；S1的漏极分别接C5的一端和L2的一端，L2的另一端通过电容C6接C5的另一端和S2的源极，S2的漏极接S4的源极。当开关管S4断开，晶体管S1、S2导通时，射频前端工作在接收模式；当S1，S2断开，S4导通时，射频前端工作在发射模式，发射功率通过OUT端口传输到IN端口，一般为无线收发模组的天线端口。

其中，天线端口与S4的漏极之间还串接一带通滤波器B1。带通滤波器B1用于滤除发射模式下主芯片传输过来的发射信号的杂散及谐波，以满足频谱杂散的严格要求。但是滤波器本身具有功率损耗，它的引入会影响发射功率以及接收模式下的灵敏度，从而使得收发性能下降。

为了弥补上述不足，本发明对现有技术进行了改进，提出了一种内嵌滤波器的射频前端电路并进行具体设计，从而实现将谐波杂散滤波器嵌入在射频开关内部，这样滤波器的插损不会影响发射功率以及接收模式下的灵敏度，提高了无线收发系统的性能。

图2示出了本发明实施例提供的改进后的内嵌滤波器的射频前端电路的示意图，如图所示：天线端口IN通过依次连接的电感L4、电感L3连接电容C4的第一端，电容C4的第二端作为前端模块的通信接口，即RX/TX端口；电容C5与开关S3构成的串联支路并联在L4两端；电容C6与开关S4构成的串联支路并联在L3两端，电感L3和L4的连接点通过依次级联的电感L5、电容C7后接一参考电位，电感L3和L4的连接点还通过依次级联的开关S5和电容C8后接一参考电位。所述开关S3和S4的控制端接一收发切换控制信号CT，所述开关S5的控制端接一使能信号EN，开关S3-S5可以采用开关管或晶体管，控制端相应为其栅极或基极。所述参考电位为地GND。

天线端口IN还通过依次连接的L1、C1后与开关S1的控制端连接，开关S1的一端（例如源极S）接地，开关S1的另一端（如漏极D）分别接电感L2的第一端和电容C2的第一端，电感L2的第二端和电容C3的第一端均连接到电源电压VDD，电容C2的第二端与电容C3的第二端相连接后连接到开关S2的一端（例如源极S），开关S2的另一端连接电容C4的第一端。开关S2的控制端接一使能信号EN，开关S1-S2可以采用开关管或晶体管，控制端相应为其栅极或基极。此外，开关S2的两端还分别通过第一电阻R4和第二电阻R5上拉到电源电压VDD。

本发明的工作原理如下：电容C5-C8，电感L3-L5，开关管S3-S5共同组成了内嵌滤波器的发射开关链路；当S3、S4导通，S1、S2、S5断开时，C5、C6、L3、L4、C7和L5组成了一个五阶带通滤波器，其中L3，C6和L4，C5分别为并联谐振，C7和L5为串联谐振，分别提供带通滤波器在不同频率时的零点。这样滤波器作为发射链路的一部分，开关管S3，S4的寄生电容被并联谐振L3，C6和L4，C5所吸收，提高隔离度作用的开关管S5的寄生电容被串联谐振C7，L5所吸收，从而使得发射链路的整体插损有效减小。同时，开关管S3和S4的隔直电容可以作为五阶带通滤波器的一部分，减小了隔直电容对插损的影响。

当射频前端工作在接收模式时，开关管S3和S4断开，开关管S1、S2、S5导通，C8提供低阻点从而有效提高了隔离度，使得发射链路不会影响接收链路的正常工作。

本发明为了克服传统射频前端电路的缺陷，设计了一种创新的电路架构，对发射路径上的器件进行复用构造了所需的滤波器，从而有效地转移了为引入滤波器所造成的插入损耗，改善了通信系统的收发性能。可以根据实际需要，将上述射频前端电路应用于各类通信模块、通信装置、通信系统中。并且包含一模式控制模块，用于进行收发模式切换。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。