[發(fā)明專利]射頻模組設(shè)計(jì)方法、射頻模組及通信設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010760722.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN111865255B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐慰;蔡華林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 諾思（天津）微系統(tǒng)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H03H7/01
• 分類號(hào): H03H7/01
• 代理公司: 北京漢智嘉成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11682
• 代理人: 姜?jiǎng)?谷惠敏

本發(fā)明涉及濾波器技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種射頻模組設(shè)計(jì)方法、射頻模組及通信設(shè)備。在該方法中，通過改變射頻模組中的濾波器的輸入阻抗，以及減少無源器件的使用和無源器件的共用來簡(jiǎn)化匹配網(wǎng)絡(luò)，減少射頻模組中無源器件的數(shù)量，進(jìn)而減小芯片的尺寸和制造成本，以及無源器件損耗；同時(shí)，還可降低功率放大器的功耗，以及改善濾波器的功率容量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及濾波器技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種射頻模組設(shè)計(jì)方法、射頻模組及通信設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來的通信設(shè)備小型化和高性能趨勢(shì)的加快，給射頻前端提出了更高的挑戰(zhàn)。在射頻通信前端中，一方面要通過減小芯片和封裝基板的尺寸來實(shí)現(xiàn)小型化，另一方面要通過減少損耗來源以及更好的諧振器配合設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)更好的性能。在現(xiàn)有的濾波器結(jié)構(gòu)中，用于匹配的無源器件較多，同時(shí)用于改善特定性能比如滾降插損等也需要額外引入更多的電感、電容、耦合等多種結(jié)構(gòu)。

普通的濾波器的一種典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的聲波濾波器的一種結(jié)構(gòu)的示意圖。這種濾波器10中，輸入端131和輸出端132之間有電感121、122以及多個(gè)諧振器(通常稱作串聯(lián)諧振器)101～104，各串聯(lián)諧振器的連接點(diǎn)與接地端之間的多個(gè)支路(通常稱作并聯(lián)支路)上分別設(shè)置有諧振器111～113(通常稱作并聯(lián)諧振器)，以及電感123～125。各并聯(lián)諧振器上添加有質(zhì)量負(fù)載層，使并聯(lián)諧振器的頻率和串聯(lián)諧振器的頻率具有差異從而形成濾波器的通帶。

圖2是現(xiàn)有的射頻模組中的匹配結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，圖中功率放大器PA和濾波器(也可以為雙工器或多工器)之間為匹配網(wǎng)絡(luò)。匹配網(wǎng)絡(luò)中，L3是濾波器的匹配電感，其作用是將濾波器匹配到50歐姆；而功率放大器PA的輸出端，根據(jù)輸出功率和效率等要求需要一個(gè)最優(yōu)的阻抗，在大功率輸出的情況下，該最優(yōu)阻抗一般小于50歐姆。因此，為了能夠?qū)V波器的50歐姆匹配到功率放大器PA所需要的最優(yōu)阻抗，兩者中間需要加入匹配網(wǎng)絡(luò)。其中，當(dāng)最優(yōu)阻抗較小時(shí)，一般需要多級(jí)匹配網(wǎng)絡(luò)，多級(jí)匹配網(wǎng)絡(luò)通過多級(jí)變換(比如從50匹配到20歐姆，然后從20歐姆匹配到4歐姆)，最終匹配到最優(yōu)阻抗。

多級(jí)匹配網(wǎng)絡(luò)需要使用較多的無源器件，無源器件數(shù)量多，一方面占用封裝基板或者PCB板較大的空間，帶來面積和成本的增加；另一方面，無源器件是有損元件，帶來較大的能量損耗，功率放大器PA的輸出功率有較大部分耗散在無源器件上，對(duì)功率放大器PA的性能要求大大增加，并且，損耗的能量轉(zhuǎn)化為熱量，對(duì)散熱性和PA工作點(diǎn)的可靠性也提出了巨大的挑戰(zhàn)；另外，濾波器的功率容量也是一個(gè)較大的限制，當(dāng)功率放大器PA輸出功率較大時(shí)，如果濾波器的功率承受能力(功率容量)較小，功率放大器PA輸出的大功率信號(hào)會(huì)對(duì)濾波器造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種射頻模組設(shè)計(jì)方法、射頻模組及通信設(shè)備，通過改變射頻模組中的濾波器的輸入阻抗，以及減少無源器件的使用和無源器件的共用來簡(jiǎn)化匹配網(wǎng)絡(luò)，減少射頻模組中無源器件的數(shù)量，進(jìn)而減小芯片的尺寸和制造成本，以及無源器件損耗；同時(shí)，還可降低功率放大器的功耗，以及改善濾波器的功率容量。

本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種射頻模組設(shè)計(jì)方法，包括功率放大器、匹配網(wǎng)絡(luò)和濾波器，功率放大器的輸出端與濾波器的輸入端之間設(shè)置匹配網(wǎng)絡(luò)連接，該方法包括：調(diào)節(jié)濾波器輸入阻抗至指定值；調(diào)整匹配網(wǎng)絡(luò)的器件，使功率放大器的輸出阻抗與濾波器的輸入阻抗匹配時(shí)，匹配網(wǎng)絡(luò)至少減少一級(jí)。

可選地，所述調(diào)節(jié)濾波器輸入阻抗至指定值的步驟包括：增大濾波器中部分或全部諧振器的面積，并且/或者，改變諧振器層疊結(jié)構(gòu)的厚度，使濾波器的輸入阻抗減小到指定值。

可選地，所述調(diào)節(jié)濾波器輸入阻抗至指定值的步驟包括：改變層疊結(jié)構(gòu)的材料，增大其介電常數(shù)，使濾波器的輸入阻抗減小到指定值。

可選地，所述部分或全部諧振器中功率密度最大的諧振器，其面積增大的比例大于或者等于其他諧振器面積增大的比例。

可選地，所述指定值小于50歐姆。