射频模组设计方法、射频模组及通信设备技术

本发明专利技术涉及滤波器技术领域，特别地涉及一种射频模组设计方法、射频模组及通信设备。在该方法中，通过改变射频模组中的滤波器的输入阻抗，以及减少无源器件的使用和无源器件的共用来简化匹配网络，减少射频模组中无源器件的数量，进而减小芯片的尺寸和制造成本，以及无源器件损耗；同时，还可降低功率放大器的功耗，以及改善滤波器的功率容量。

【技术实现步骤摘要】
射频模组设计方法、射频模组及通信设备
本专利技术涉及滤波器
，特别地涉及一种射频模组设计方法、射频模组及通信设备。
技术介绍
近年来的通信设备小型化和高性能趋势的加快，给射频前端提出了更高的挑战。在射频通信前端中，一方面要通过减小芯片和封装基板的尺寸来实现小型化，另一方面要通过减少损耗来源以及更好的谐振器配合设计来实现更好的性能。在现有的滤波器结构中，用于匹配的无源器件较多，同时用于改善特定性能比如滚降插损等也需要额外引入更多的电感、电容、耦合等多种结构。普通的滤波器的一种典型结构如图1所示，图1是根据现有技术中的声波滤波器的一种结构的示意图。这种滤波器10中，输入端131和输出端132之间有电感121、122以及多个谐振器(通常称作串联谐振器)101～104，各串联谐振器的连接点与接地端之间的多个支路(通常称作并联支路)上分别设置有谐振器111～113(通常称作并联谐振器)，以及电感123～125。各并联谐振器上添加有质量负载层，使并联谐振器的频率和串联谐振器的频率具有差异从而形成滤波器的通带。图2是现有的射频模组中的匹配结构示意图。如图2所示，图中功率放大器PA和滤波器(也可以为双工器或多工器)之间为匹配网络。匹配网络中，L3是滤波器的匹配电感，其作用是将滤波器匹配到50欧姆；而功率放大器PA的输出端，根据输出功率和效率等要求需要一个最优的阻抗，在大功率输出的情况下，该最优阻抗一般小于50欧姆。因此，为了能够将滤波器的50欧姆匹配到功率放大器PA所需要的最优阻抗，两者中间需要加入匹配网络。其中，当最优阻抗较小时，一般需要多级匹配网络，多级匹配网络通过多级变换(比如从50匹配到20欧姆，然后从20欧姆匹配到4欧姆)，最终匹配到最优阻抗。多级匹配网络需要使用较多的无源器件，无源器件数量多，一方面占用封装基板或者PCB板较大的空间，带来面积和成本的增加；另一方面，无源器件是有损元件，带来较大的能量损耗，功率放大器PA的输出功率有较大部分耗散在无源器件上，对功率放大器PA的性能要求大大增加，并且，损耗的能量转化为热量，对散热性和PA工作点的可靠性也提出了巨大的挑战；另外，滤波器的功率容量也是一个较大的限制，当功率放大器PA输出功率较大时，如果滤波器的功率承受能力(功率容量)较小，功率放大器PA输出的大功率信号会对滤波器造成不可逆转的损坏。
技术实现思路
本专利技术提供了一种射频模组设计方法、射频模组及通信设备，通过改变射频模组中的滤波器的输入阻抗，以及减少无源器件的使用和无源器件的共用来简化匹配网络，减少射频模组中无源器件的数量，进而减小芯片的尺寸和制造成本，以及无源器件损耗；同时，还可降低功率放大器的功耗，以及改善滤波器的功率容量。本专利技术的一个方面，提供了一种射频模组设计方法，包括功率放大器、匹配网络和滤波器，功率放大器的输出端与滤波器的输入端之间设置匹配网络连接，该方法包括：调节滤波器输入阻抗至指定值；调整匹配网络的器件，使功率放大器的输出阻抗与滤波器的输入阻抗匹配时，匹配网络至少减少一级。可选地，所述调节滤波器输入阻抗至指定值的步骤包括：增大滤波器中部分或全部谐振器的面积，并且/或者，改变谐振器层叠结构的厚度，使滤波器的输入阻抗减小到指定值。可选地，所述调节滤波器输入阻抗至指定值的步骤包括：改变层叠结构的材料，增大其介电常数，使滤波器的输入阻抗减小到指定值。可选地，所述部分或全部谐振器中功率密度最大的谐振器，其面积增大的比例大于或者等于其他谐振器面积增大的比例。可选地，所述指定值小于50欧姆。可选地，所述增大滤波器中部分或全部谐振器的面积的步骤之前，还包括：根据滤波器中各谐振器的功率分布和阻抗分布确定需要增大面积的谐振器。可选地，所述匹配网络中，一个匹配电感和一个匹配电阻构成匹配网络的一级匹配电路；所述调整匹配网络的器件的步骤包括：删除至少一级匹配电路；并且/或者，将匹配电路中的匹配电感与滤波器中的匹配电感融合为一个电感。可选地，所述匹配网络包括：串联在功率放大器输出端的隔直电容C1，并联在滤波器输入端的匹配电感L3，串联在隔直电容与滤波器输入端之间的π形电路；所述π形电路包括匹配电容C2、第一匹配电感L1、第二匹配电感L2，匹配电容C2两端分别作为π形电路的输入端和输出端，第一匹配电感L1和第二匹配电感L2的第一端分别与π形电路的输入端和输出端连接，第一匹配电感L1和第二匹配电感L2的第二端接地；所述删除至少一级匹配电路的步骤包括：删除匹配电容C2和第二匹配电感L2，使匹配网络由二级变换转为一级变换。可选地，所述匹配网络包括：串联在功率放大器输出端的隔直电容C1，并联在滤波器输入端的匹配电感L3，串联在隔直电容与滤波器输入端之间的π形电路；所述π形电路包括匹配电容C2、第一匹配电感L1、第二匹配电感L2，匹配电容C2两端分别作为π形电路的输入端和输出端，第一匹配电感L1和第二匹配电感L2的第一端分别与π形电路的输入端和输出端连接，第一匹配电感L1和第二匹配电感L2的第二端接地；所述将匹配电路中的匹配电感与滤波器中的匹配电感融合为一个电感的步骤包括：将第一匹配电感L1和匹配电感L3融合为一个电感。本专利技术的另一个方面，还提供一种射频模组，包括功率放大器、匹配网络和滤波器，功率放大器的输出端与滤波器的输入端之间设置有匹配网络连接，滤波器的输入阻抗小于指定值；匹配网络包括隔直电容和静电释放电感，隔直电容的第一端与功率放大器的输出端连接，第二端与滤波器的输入端连接，静电释放电感的第一端与隔直电容和滤波器之间的节点连接，第二端接地；隔直电容和静电释放电感形成具有一级变换电路的匹配网络。可选地，所述指定值小于50欧姆。可选地，滤波器为薄膜体声波滤波器或表面声波滤波器。本专利技术的又一个方面，还提供一种通信装置，包括上述射频模组。本专利技术的技术方案通过改变射频模组中的滤波器的输入阻抗，以及减少无源器件的使用和无源器件的共用来简化匹配网络，减少射频模组中无源器件的数量，进而减小芯片的尺寸和制造成本，以及无源器件损耗；同时，还可降低功率放大器的功耗，以及改善滤波器的功率容量。附图说明为了说明而非限制的目的，现在将根据本专利技术的优选实施例、特别是参考附图来描述本专利技术，其中：图1是根据现有技术的一种滤波器拓扑结构的示意图；图2是现有的射频模组中的匹配结构示意图；图3为本专利技术实施方式中滤波器的拓扑结构示意图；图4是本专利技术实施方式中射频模组匹配结构的示意图；图5是本专利技术实施方式中射频模组另一种匹配结构的示意图；图6为本专利技术实施方式提供的射频模组中无源器件分立设置时的面积变化示意图；图7为本专利技术实施方式提供的射频模组中无源器件集成设置时的面积变化示意图；图8为匹配网络损耗对比曲线图；图9是本专利技术实施方式提供的射频模组设计方法的流程框图。具体实施方式本专利技术实施方式中，通过改变射频模组中的滤波器的输入阻抗，以及减少无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射频模组设计方法，包括功率放大器、匹配网络和滤波器，功率放大器的输出端与滤波器的输入端之间设置匹配网络连接，其特征在于，该方法包括：/n调节滤波器输入阻抗至指定值；/n调整匹配网络的器件，使功率放大器的输出阻抗与滤波器的输入阻抗匹配时，匹配网络至少减少一级。/n

【技术特征摘要】
1.一种射频模组设计方法，包括功率放大器、匹配网络和滤波器，功率放大器的输出端与滤波器的输入端之间设置匹配网络连接，其特征在于，该方法包括：
调节滤波器输入阻抗至指定值；
调整匹配网络的器件，使功率放大器的输出阻抗与滤波器的输入阻抗匹配时，匹配网络至少减少一级。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节滤波器输入阻抗至指定值的步骤包括：
增大滤波器中部分或全部谐振器的面积，并且/或者，改变谐振器层叠结构的厚度，使滤波器的输入阻抗减小到指定值。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节滤波器输入阻抗至指定值的步骤包括：
改变层叠结构的材料，增大其介电常数，使滤波器的输入阻抗减小到指定值。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述部分或全部谐振器中功率密度最大的谐振器，其面积增大的比例大于或者等于其他谐振器面积增大的比例。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指定值小于50欧姆。


6.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述增大滤波器中部分或全部谐振器的面积的步骤之前，还包括：
根据滤波器中各谐振器的功率分布和阻抗分布确定需要增大面积的谐振器。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述匹配网络中，一个匹配电感和一个匹配电阻构成匹配网络的一级匹配电路；
所述调整匹配网络的器件的步骤包括：
删除至少一级匹配电路；
并且/或者，
将匹配电路中的匹配电感与滤波器中的匹配电感融合为一个电感。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述匹配网络包括：串联在功率放大器输出端的隔直电容(C1)，并联在滤波器输入端的匹配电感(L3)，串联在隔直电容与滤波器输入端之间的π形电路；所述π形电路包括匹配电容(C2)、第一匹配电感(L1)、第二匹配...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞慰，蔡华林，
申请(专利权)人：诺思天津微系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津;12