CN107302383A - 兼容tdd与fdd的lte射频收发电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，包括天线、选择组件集、双工组件、滤波组件、隔离组件、射频接收电路以及射频发射电路，选择组件集包括多个选择组件，当处于TDD模式下时，各选择组件的第一接口分别与相应的第三接口导通；当处于FDD模式时，选择组件集中各选择组件的第一接口分别与相应的第二接口导通，无需复杂的电路结构即可实现兼容TDD与FDD的LTE射频收发。另外，选择组件各个接口是可以根据需要接入/更换不同型号的双工组件、滤波组件、隔离组件、射频接收电路以及射频发射电路，满足兼容TDD和FDD模式下的多种频段应用的LTE无线收发需求。

Description

兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及兼容TDD(Time Division Duplexing，时分双工)与FDD(Frequency Division Duplexing，频分双工)的LTE(Long Term Evolution，长期演进)射频收发电路。

背景技术

随着4G-LTE移动通信网络的发展，小功率热点覆盖的需求急剧增长，且在可选择的无线频谱多样化和不同模式情况下，对可多频复用且兼容TDD和FDD模式的小功率、低成本、小体积的LTE射频收发机的需求越来越迫切。为了节省射频硬件的设计成本和减少射频硬件的设计周期，LTE通信设备的射频收发机不仅要求兼容频分双工模式和时分双工模式，而且可支持多种工作频段，以进一步降低LTE通信设备投入研发成本和周期。同时，该射频收发机还需要具有体积小、重量轻、性能好和兼容性强的特点。

一般对于能够兼容FDD和TDD模式的多模多频收发机的设计思路主要是对不同频段的FDD模式和TDD模式分别使用不同的收发模块，即该电路同时具有多个接收模块和多个发射模块，该实现方式应用起来灵活，很明显，其电路复杂、成本高、体积大，已经不能满足日渐发展的小型通信系统的需求。

发明内容

基于此，有必要针对一般兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路结构复杂的问题，提供一种结构简单的兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路。

一种兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，包括天线、选择组件集、双工组件、滤波组件、隔离组件、第一射频开关、第二射频开关、射频接收电路以及射频发射电路；

选择组件集包括第一选择组件、第二选择组件、第三选择组件、第四选择组件、第五选择组件、第六选择组件以及第七选择组件，选择组件集中各选择组件分别设置有第一接口、第二接口以及第三接口；

天线与第一选择组件的第一接口连接，第一选择组件的第二接口与双工组件连接，第一选择组件的第三接口与滤波组件连接，滤波组件与第一射频开关的第一端口连接，双工组件与第二选择组件的第二接口连接，第二选择组件的第一接口与第三选择组件的第一接口连接，第二选择组件的第三接口与第一射频开关的第二端口连接，第三选择组件的第二接口与第四选择组件的第二接口连接，第三选择组件的第三接口与第二射频开关的第一端口连接，第二射频开关的第二端口与第四选择组件的第三接口连接，第四选择组件的第一接口与射频接收电路连接，第五选择组件的第三接口与第一射频开关的第三端口连接，第五选择组件的第二接口与双工组件连接，第五选择组件的第一接口与第六选择组件的第一接口连接，第六选择组件的第二接口与隔离组件连接，第六选择组件的第三接口与第七选择组件的第三接口连接，第七选择组件的第二接口与隔离组件连接，第七选择组件的第一接口与射频发射电路连接；

当处于TDD模式时，选择组件集中各选择组件的第一接口分别与相应的第三接口导通，当处于FDD模式时，选择组件集中各选择组件的第一接口分别与相应的第二接口导通。

本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，包括天线、选择组件集、双工组件、滤波组件、隔离组件、射频接收电路以及射频发射电路，选择组件集包括多个选择组件，当处于TDD模式下时，各选择组件的第一接口分别与相应的第三接口导通；当处于FDD模式时，选择组件集中各选择组件的第一接口分别与相应的第二接口导通，无需复杂的电路结构即可实现兼容TDD与FDD的LTE射频收发。另外，选择组件各个接口是可以根据需要接入/更换不同型号的双工组件、滤波组件、隔离组件、射频接收电路以及射频发射电路，满足兼容TDD和FDD模式下的多种频段应用的LTE无线收发需求。

附图说明

图1为本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路第一个实施例的结构示意图；

图2为本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路其中一个实施例中TDD模式下信号流向示意图；

图3为本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路其中一个实施例中FDD模式下信号流向示意图；

图4为选择组件结构示意图；

图5为本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路第二个实施例的结构示意图；

图6为本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路其中一个实施例中TDD模式下信号流向示意图；

图7为本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路其中一个实施例中FDD模式下信号流向示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，包括天线100、选择组件集、双工组件300、滤波组件400、隔离组件500、第一射频开关600、第二射频开关700、射频接收电路800以及射频发射电路900；

选择组件集包括第一选择组件210、第二选择组件220、第三选择组件230、第四选择组件240、第五选择组件250、第六选择组件260以及第七选择组件270，选择组件集中各选择组件分别设置有第一接口、第二接口以及第三接口；

天线100与第一选择组件210的第一接口连接，第一选择组件210的第二接口与双工组件300连接，第一选择组件210的第三接口与滤波组件400连接，滤波组件400与第一射频开关600的第一端口连接，双工组件300与第二选择组件220的第二接口连接，第二选择组件220的第一接口与第三选择组件230的第一接口连接，第二选择组件220的第三接口与第一射频开关600的第二端口连接，第三选择组件230的第二接口与第四选择组件240的第二接口连接，第三选择组件230的第三接口与第二射频开关700的第一端口连接，第二射频开关700的第二端口与第四选择组件240的第三接口连接，第四选择组件240的第一接口与射频接收电路800连接，第五选择组件250的第三接口与第一射频开关600的第三端口连接，第五选择组件250的第二接口与双工组件300连接，第五选择组件250的第一接口与第六选择组件260的第一接口连接，第六选择组件260的第二接口与隔离组件500连接，第六选择组件260的第三接口与第七选择组件270的第三接口连接，第七选择组件270的第二接口与隔离组件500连接，第七选择组件270的第一接口与射频发射电路900连接；

当处于TDD模式时，选择组件集中各选择组件的第一接口分别与相应的第三接口导通，当处于FDD模式时，选择组件集中各选择组件的第一接口分别与相应的第二接口导通。

天线100用于发射与接收外部电磁波信号。双工组件300具体可以为双工器，双工器是异频双工电台，是中继台的主要配件，其作用是将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。滤波组件400具体可以为滤波器，其用于滤除链路中的杂波。隔离组件500可以为隔离器，其用于将信号进行二次隔离，以使信号指向所需方向传输(图1中隔离器中箭头所指方向)。射频开关属有线电视网或通讯领域用信号开关，用于有线传输射频信号的通过控制，是由外壳及两只晶体二极管及辅助电路相连的输入、输出及控制端构成，一只晶体二极管串联于交流信号通道，而另一只二极管连接信号通道与交流信号地，具有结构简单，使用范围广、成本低、耗电低、易于安装、可靠性极高等优点，可广泛用于载波电话切换、有线电视信号切换、有线电视信号开关等领域。射频接收电路800用于接收上行信号，具体来说，射频接收电路800可以包括依次连接的低噪放大器、第一滤波器、第一混频器以及模数转换器。射频发射电路900用于发射下行信号，具体来说，射频发射电路900可以包括依次连接的功率放大器、第二滤波器、第二混频器以及数模转换器。

选择组件集是对多个选择组件的总称，各个选择组件包括第一接口、第二接口以及第三接口，选择组件可以根据需要选择第一接口与第二接口导通或选择第一接口与第三接口导通，从而实现控制与切换。另外，在本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路中，天线100、双工组件300、滤波组件400、隔离组件500、第一射频开关600、第二射频开关700、射频接收电路800以及射频发射电路900之间的连接点均设置有选择组件，根据当前应用环境的需要可以便捷更换不同型号(工作频段)的天线100、双工组件300、滤波组件400、隔离组件500、第一射频开关600、第二射频开关700、射频接收电路800以及射频发射电路900。

本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，包括天线100、选择组件集、双工组件300、滤波组件400、隔离组件500、射频接收电路800以及射频发射电路900，选择组件集包括多个选择组件，当处于TDD模式下时，各选择组件的第一接口分别与相应的第三接口导通；当处于FDD模式时，选择组件集中各选择组件的第一接口分别与相应的第二接口导通，无需复杂的电路结构即可实现兼容TDD与FDD的LTE射频收发。另外，选择组件各个接口是可以根据需要接入/更换不同型号的双工组件300、滤波组件400、隔离组件500、射频接收电路800以及射频发射电路900，满足兼容TDD和FDD模式下的多种频段应用的LTE无线收发需求。

为更进一步详细说明本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路的具体结构及其工作过程下面，将采用具体实例并结合图2以及图3进行说明。在图2以及图3中针对选择组件的接口有进一步标注，其中第一接口以a示意、其第二接口以b示意、其第三接口以c示意。

如图2所示，在TDD模式下：

上行链路，天线100→第一选择组件210第一接口a→第一选择组件210第三接口c→滤波组件400→第一射频开关600→第二选择组件220第三接口c→第二选择组件220第一接口a→第三选择组件230第一接口a→第三选择组件230第三接口c→第二射频开关700→第四选择组件240第三接口c→第四选择组件240第一接口a→射频接收模块800。

下行链路，射频发射模块900→第七选择组件270第一接口a→第七选择组件270第三接口c→第六选择组件260第三接口c→第六选择组件260第一接口a→第五选择组件250第一接口a→第五选择组件250第三接口c→第一射频开关600→滤波组件400→第一选择组件210第三接口c→第一选择组件210第一接口a→天线100。

如图3所示，在FDD模式下：

上行链路，天线100→第一选择组件210第一接口a→第一选择组件210第二接口b→双工组件300→第二选择组件220第二接口b→第二选择组件220第一接口a→第三选择组件230第一接口a→第三选择组件230第二接口b→第四选择组件240第二接口b→第四选择组件240第一接口a→射频接收模块800。

下行链路，射频发射模块900→第七选择组件270第一接口a→第七选择组件270第二接口b→隔离器500→第六选择组件260第二接口b→第六选择组件260第一接口a→第五选择组件250第一接口a→第五选择组件250第二接口b→双工组件300→第一选择组件210第二接口b→第一选择组件210第一接口a→天线100。

如图4所示，在其中一个实施例中，选择组件集中各选择组件还包括正交设置的第一射频通路电容焊盘21与第二射频通路电容焊盘22，第一射频通路电容焊盘包括第一焊盘21-1和第二焊盘第二射频通路电容焊盘22包括第三焊盘和第四焊盘22-4；第一焊盘21-1，用于焊接外部第一射频通路电容，第四焊盘22-4用于焊接外部第二射频通路电容，第二焊盘与第三焊盘叠焊，形成叠焊盘23；第一接口a与叠焊盘23连接，第二接口b与第一焊盘21-1连接，第三接口c与第四焊盘22-4连接。

在本实施例中，每个选择组件均为相同的结构，其在包括第一接口、第二接口以及第三接口之外还包括正交设置的第一射频通路电容焊盘21(图4中虚线框)与第二射频通路电容焊盘22(图4中虚线框)，第一射频通路电容焊盘包括第一焊盘21-1和第二焊盘，第二射频通路电容焊盘包括第三焊盘和第四焊盘22-4，第二焊盘和第三焊盘叠焊，形成叠焊盘，第一焊盘21-1上可以根据需要焊接上第一射频通路电容，当第一焊盘上焊接有第一射频通路电容时，第一接口与第二接口导通；第四焊盘22-4上可以根据需要焊接上第二射频电容，当第四焊盘上焊接有第二射频通路电容时，第一接口与第三接口导通。更进步一来说，在选择组件中，两个同样尺寸大小封装的第一射频通路电容焊盘和第二射频通路电容焊盘分别正交，且两射频通路电容焊盘的一个焊盘彼此重叠焊盘，从而在射频通路上实现选择不同的信号流向，当选择其中一支射频通路时，该路的射频通路电容焊盘焊接射频通路电容，而重叠焊盘的另一个射频通路电容焊盘的射频通路电容缺省。

如图5所示，在其中一个实施例中，兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路还包括负载，负载与第二射频开关700的第三端口连接。

负载和第二射频开关700协调工作可以有效增加TDD模式下上下行的隔离度。非必要的，负载可以选择50欧姆的负载。

如图5所示，在其中一个实施例中，射频接收电路800包括依次连接的低噪放大器、第一滤波器、第一混频器以及模数转换器，低噪放大器与第四选择组件240的第三接口连接。

射频接收电路800可以采用零中频方案的射频接收电路800，当TDD-LTE工作频段为2300MHz～2400MHz时，第二混频器采用与第一混频器同一本振频率，本振频率为2350MHz；当FDD-LTE上行工作频率为1920MHz～1980MHz时，第一混频器采用本振频率为1940MHz的混频器；FDD-LTE下行工作频率为2110MHz～2170MHz时，第二混频器采用本振频率为2140MHz的混频器。

如图5所示，在其中一个实施例中，射频发射电路900包括依次连接的功率放大器、第二滤波器、第二混频器以及数模转换器，功率放大器与第七选择组件270的第一接口连接。

射频发射电路900可以采用零中频方案的射频发射电路900，当TDD-LTE工作频段为2300MHz～2400MHz时，第二混频器采用本振频率为2350MHz的混频器；当FDD-LTE上行工作频率为1920MHz～1980MHz时，第二混频器采用本振频率为1940MHz的混频器。

为更进一步详细解释本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路的结构及其工作过程，下面将分别采用工作于TDD模式与FDD模式的两个具体实例进行展开说明。

本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路处于TDD模式下工作时，如图6所示，其工作频段为TDD-LTE band40频段(2300MHz～2400MHz)，采用零中频方案的射频收发机。射频收发机的下行链路工作过程为：数模转换器将基带数字信号转换为模拟信号，经过本振信号为2350MHz的第二混频器进行上混频，信号经过滤波器滤波后与对应工作频段的功率放大器连接，将射频信号进行放大，经过放大的信号通过第一射频开关600在TDD下行时隙传输到对应工作频段的滤波器后，经过天线100进行发射。射频收发机的上行链路工作过程为：无线信号经过天线100进行接收后通过对应工作频段和工作带宽的滤波器进行滤波，第一射频开关600在TDD上行时隙切换到第二射频开关700后的射频信号传输到低噪声放大器将信号进行放大，将放大后的信号传输到对应工作频段和工作带宽的滤波器后，经过本振信号为2350MHz的第一混频器进行下混频，将经过下混频的模拟信号经过模数转换器ADC转换为基带数字信号。其中，本实施例中，本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路的第一选择组件210、第二选择组件220、第三选择组件230、第四选择组件240、第五选择组件250、第六选择组件260以及第七选择组件270中第一接口与第三接口导通，选择组件中第一焊盘焊接有射频通路电容，采用上述的叠焊盘技术，双工器进行缺省，隔离器进行缺省。第二射频开关700为了增加TDD上下行隔离度，在TDD模式下在第二射频开关700处增加50欧姆负载。同时，本实施例中，可通过在各个选组件接口处更改同封装不同工作频段和工作带宽的功能模块器件实现在TDD模式下的应用多种工作频段的复用。

本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路处于FDD模式下工作时，如图7所示，其工作频段为FDD-LTE Band1频段(上行工作频段为：1920MHz～1980MHz；下行工作频段为：2110MHz～2170MHz)，采用零中频方案的射频收发机。射频收发机的下行链路工作过程为：数模转换器DAC将基带数字信号转换为模拟信号，经过本振信号为2140MHz的第二混频器进行上混频，信号经过对应工作频段和工作带宽的滤波器滤波后与对应工作频段的功率放大器连接，将射频信号进行放大，经过放大的信号通过隔离器与第一射频开关600连接，通过对应工作频段的双工器的下行通路，最后信号经过天线100发射出去。射频收发机的上行链路工作过程为：无线信号经过天线100进行接收后通过对应工作频段的双工器直接传输到低噪声放大器将信号进行放大，将放大后的信号传输到对应工作频段和工作带宽的滤波器后，经过本振信号为1940MHz的第一混频器进行下混频，将经过下混频的模拟信号通过模数转换器ADC转换为基带数字信号。其中，本实施例中，本发明兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路的第一选择组件210、第二选择组件220、第三选择组件230、第四选择组件240、第五选择组件250、第六选择组件260以及第七选择组件270中第一接口与第二接口导通，选择组件中第四焊盘焊接有射频通路电容，采用上述的叠焊盘技术，滤波器进行缺省，第一射频开关600、第二射频开关700和对应的50欧姆负载缺省。同时，本实施例中，可通过在各个选组件接口处更改同封装不同工作频段和工作带宽的功能模块器件实现在FDD模式下的应用多种工作频段的复用。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，其特征在于，包括天线、选择组件集、双工组件、滤波组件、隔离组件、第一射频开关、第二射频开关、射频接收电路以及射频发射电路；

所述选择组件集包括第一选择组件、第二选择组件、第三选择组件、第四选择组件、第五选择组件、第六选择组件以及第七选择组件，所述选择组件集中各选择组件分别设置有第一接口、第二接口以及第三接口；

所述天线与所述第一选择组件的第一接口连接，所述第一选择组件的第二接口与所述双工组件连接，所述第一选择组件的第三接口与所述滤波组件连接，所述滤波组件与所述第一射频开关的第一端口连接，所述双工组件与所述第二选择组件的第二接口连接，所述第二选择组件的第一接口与所述第三选择组件的第一接口连接，所述第二选择组件的第三接口与所述第一射频开关的第二端口连接，所述第三选择组件的第二接口与所述第四选择组件的第二接口连接，所述第三选择组件的第三接口与所述第二射频开关的第一端口连接，所述第二射频开关的第二端口与所述第四选择组件的第三接口连接，所述第四选择组件的第一接口与所述射频接收电路连接，所述第五选择组件的第三接口与所述第一射频开关的第三端口连接，所述第五选择组件的第二接口与所述双工组件连接，所述第五选择组件的第一接口与所述第六选择组件的第一接口连接，所述第六选择组件的第二接口与所述隔离组件连接，所述第六选择组件的第三接口与所述第七选择组件的第三接口连接，所述第七选择组件的第二接口与所述隔离组件连接，所述第七选择组件的第一接口与所述射频发射电路连接；

当处于TDD模式时，所述选择组件集中各选择组件的第一接口分别与相应的第三接口导通，当处于FDD模式时，所述选择组件集中各选择组件的第一接口分别与相应的第二接口导通。

2.根据权利要求1所述的兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，其特征在于，所述选择组件集中各选择组件还包括正交设置的第一射频通路电容焊盘与第二射频通路电容焊盘，所述第一射频通路电容焊盘包括第一焊盘和第二焊盘，所述第二射频通路电容焊盘包括第三焊盘和第四焊盘；

所述第一焊盘，用于焊接外部第一射频通路电容，所述第四焊盘用于焊接外部第二射频通路电容，所述第二焊盘与所述第三焊盘叠焊，形成叠焊盘；

所述第一接口与所述叠焊盘连接，所述第二接口与所述第一焊盘连接，所述第三接口与所述第四焊盘连接。

3.根据权利要求1所述的兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，其特征在于，还包括负载，所述负载与所述第二射频开关的第三端口连接。

4.根据权利要求3所述的兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，其特征在于，所述负载包括50欧姆的负载。

5.根据权利要求1所述的兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，其特征在于，所述射频接收电路包括依次连接的低噪放大器、第一滤波器、第一混频器以及模数转换器，所述低噪放大器与所述第四选择组件的第三接口连接。

6.根据权利要求1所述的兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，其特征在于，所述射频发射电路包括依次连接的功率放大器、第二滤波器、第二混频器以及数模转换器，所述功率放大器与所述第七选择组件的第一接口连接。

7.根据权利要求5或6所述的兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，其特征在于，当处于TDD模式时，所述第一混频器与所述第二混频器采用同一本振频率。

8.根据权利要求5或6所述的兼容TDD与FDD的LTE射频收发电路，其特征在于，当处于FDD模式时，所述第一混频器与所述第二混频器采用独立的本振频率，所述第一混频器采用上行本振频率，第二混频器采用下行本振频率。