[发明专利]一种多模式射频前端电路及其控制方法

说明书

本发明提出了一种多模式射频前端电路，包括分别与天线耦接的功率放大器和低噪声放大器；功率放大器至少由第一放大级和第二放大级复合而成；第一放大级的输出通过第一开关与低噪声放大器的输出端耦合连接，形成第一附加通路；低噪声放大器的输出端还通过第二开关与其输入端连接，形成第二附加通路；模式切换控制电路用于控制第一开关、第二开关的通断状态，还控制第一放大级、第二放大级、低噪声放大器处于工作状态或禁用状态，从而使得射频前端电路处于所需要的工作模式。通过上述电路结构，简化了电路设计，使得改进后的射频前端电路能够兼具功率放大器低功率输出模式的高效率优势和低噪声放大器低增益模式下的低噪声系数。

技术领域

本发明涉及通信信号处理领域，尤其涉及一种多模式射频前端电路及其控制方法。

背景技术

图1示出了现有技术中一Wi-Fi通信产品的典型电路图，整个射频电路由五个模块组成，包括无线收发器模块、发射前端模块、收发切换器模块、低噪声放大器模块以及天线模块，如图所示，其中虚线框内为发射前端模块。无线收发器(Radio Transceiver)一般是一个设计的核心器件之一，除了与射频电路的关系比较密切以外，一般还会与CPU有关，在这里，我们只关注其与射频电路相关的一些内容。发送信号时，收发器本身会直接输出小功率的微弱的射频信号，送至功率放大器(Power Amplifier，PA)进行功率放大，然后通过收发切换器(Transmit/Receive Switch)经由天线(Antenna)辐射至空间。接收信号时，天线会感应到空间中的电磁信号，通过切换器之后送至低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)进行放大，这样，放大后的信号就可以直接送给收发器进行处理，进行解调。Wi-Fi所采用的2.4GHz频率较高，从无线收发器到天线的走线较长，采用昂贵的高频PCB不符合市场和消费端趋势，因此，将功率放大器、低噪声放大器以及收发切换开关集成为一颗射频前端芯片已经成为必然趋势。

现有技术中提出了一种同时在单芯片上实现Wi-Fi发射和接收的电路结构，如图2所示。当处于发射模式时，电容Cc右边的开关被导通，电容Cc作为发射输出端BALUN的一部分负载，且由于开关短路到地，接收端Rx的可靠性不会因此受到影响，功率放大器PA的发射效率受到电容Cc的影响较小；当处于接收模式时，PA处于关断状态，BALUN的左边为高阻状态，电容Cc右边的开关为关断状态，接收端RX的低噪声放大器正常工作，PA的寄生电容对低噪声放大器的噪声系数影响较小。

但上述结构存在着以下缺陷：

首先，由于WiFi产品的功率放大器消耗的电流较大，一般在100mA到300mA之间，因此为了节省发射功耗，当移动终端离路由器距离较近的时候，往往需要功率放大器工作在低输出功率模式，这样输出功率会较峰值功率有所降低，但功耗因此大幅降低，从而可以很大程度上节省功耗，同时也避免了过大的输出功率导致在路由器接收端出现接收功率饱和而使得接收灵敏度下降的问题。

另外一方面，由于移动终端可能会离路由器很近，因此在接收端的低噪声放大器端需要提供低增益模式，当接收到的信号强度过大时，低噪声放大器工作在低增益模式，这样在低噪声放大器的输出端不至于由于信号饱和而导致灵敏度下降。

更进一步的，当功率放大器采用差分-单端结构以及低噪声放大器采用单端-差分结构时，还会给设计多模的功率放大器和低噪声放大器提出巨大的挑战。

针对上述诸多缺陷，迫切需要一种新的收发电路结构来满足实际应用的需要。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种多模式射频前端电路，实现了功率放大器低输出功率模式和低噪声放大器的低增益模式的按需切换，简化了传统电路中的复杂设计，同时使得功率放大器低输出功率模式的高效率和噪声放大器低增益模式的低噪声系数可以同时达到。