CN116938278A - 一种射频前端装置和信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种射频前端装置和方法。该装置包括低噪声放大器、第一射频开关和第一滤波器，所述低噪声放大器的输出端与所述第一滤波器连接。第一射频开关用于导通接收电路。低噪声放大器用于将接收信号进行放大。第一滤波器用于将放大后的接收信号进行滤波处理。本申请所揭示的装置对滤波器进行重新布局，即将接收电路中的滤波器置于低噪声放大器的输出端，使得系统等效噪声系数下降，进而提升高频共存时的系统接收灵敏度，甚至达到零减敏的效果,改善系统性能。

Description

一种射频前端装置和信号处理方法

技术领域

本申请实施例涉及射频领域，并且更具体地，涉及一种射频前端装置和信号处理方法。

背景技术

随着通信技术的快速发展，无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)被广泛应用，特别是无线保真(wireless fidelity，WiFi)信号被引入越来越多的智能设备。

当前，WiFi双频产品的系统架构支持2.4GHz+5GHz频段同时工作，WiFi三频产品的系统架构支持2.4GHz+5GHz+6GHz频段同时工作。其中，由于5GHz高频与6GHz低频间隔较小，二者在进行信号传输时可能会相互产生干扰。例如，6GHz信号的发射将产生强干扰，使得5GHz频段接收阻塞，进而导致系统接收灵敏度恶化。

因此，如何解决频段共存干扰导致的接收灵敏度恶化是亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种射频前端装置和信号处理方法，能够提升高频共存时的接收灵敏度，改善系统性能。

第一方面，提供了一种射频前端装置。该射频前端装置包括低噪声放大器、第一射频开关和第一滤波器，低噪声放大器的输出端与第一滤波器连接。其中，第一射频开关用于导通接收电路。低噪声放大器用于将接收信号进行低噪声放大。第一滤波器用于将放大后的接收信号进行滤波处理。

应理解，上述提供的射频前端装置适用于接收电路。

本申请所揭示的装置，通过对滤波器进行重新布局，即将接收电路中的滤波器置于低噪声放大器的输出端，使得系统等效噪声系数(noise figure，NF)下降，进而提升高频共存时的系统接收灵敏度，甚至零减敏的效果,改善系统性能。

需要说明的是，上述低噪声放大器、第一射频开关和第一滤波器之间可以是独立的芯片结构，形成分布式的射频前端装置(例如，射频前端模组(front end module，FEM))，或者也可以是组合的芯片结构，通过芯片系统级封装(system in a package，SIP)或板级集成，形成集成式的射频前端装置。通过简化系统架构使得射频集成度更高，进而降低系统设计成本，提升系统性能。

另外，滤波器和射频开关是功能模块，本申请对其数量不作具体限定。比如，为保证外更好的带外抑制效果，第一滤波器可以通过一个或者多个滤波器串联实现，射频开关类似。

应理解，本申请所揭示的射频前端装置中的低噪声放大器、功率放大器、双刀双掷开关、射频开关等模块不局限于器件本身。例如，PA不局限于功放器件本身。在发射电路中可以增加检波器，或者耦合器等器件，这些提高功率检测功能或者其他检测功能的功放器件均可以使用功放模块表示，也属于本申请所保护的系统结构。

另外，对于在模块(例如，低噪声放大器、功率放大器、双刀双掷开关、射频开关等)中用于匹配的器件电路，也属于本申请所保护的范围。示例性的，电容或电感器件可以集成在低噪声放大器模块中，通常可以认为电容或电感器件具有一定的滤波特性，在本申请中可以作为低噪声放大器模块的一部分。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，当第一射频开关的第一端口与第一射频开关的第二端口连接时，接收电路导通。第一射频开关的第一端口与天线端口连接，用于输入接收信号。第一射频开关的第二端口与低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端与第一滤波器的第一端口连接，第一滤波器的第二端口与射频集成电路连接，用于输出滤波处理后的接收信号。

需要说明的是，滤波器和射频开关是功能模块，本申请对其数量不作具体限定。比如，一个滤波器的带外抑制效果可能不够，可以通过两个或者多个滤波器串联起来实现，射频开关类似。

本申请所揭示的装置，在接收电路导通的情况下，接收信号依次通过天线、第一射频开关、低噪声放大器和第一滤波器，传输至射频集成电路中。将第一滤波器置于低噪声放大器的输出端，使得该滤波器的插损对系统NF影响不大，进而能够缓解系统接收灵敏度恶化的情况。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，装置还包括功率放大器和第二滤波器。第一射频开关还用于导通发射电路。当第一射频开关的第一端口与第一射频开关的第三端口连接时，发射电路导通。功率放大器的输出端与第二滤波器的第一端口连接，第二滤波器的第二端口与第一射频开关的第三端口连接，第一射频开关的第一端口与天线端口连接。其中，功率放大器用于将发射信号进行放大。第二滤波器用于将放大后的发射信号进行滤波处理。天线端口用于输出滤波处理后的发射信号。

应理解，上述提供的射频前端装置还适用于发射电路。

本申请所揭示的装置，在发射电路导通的情况下，发射信号依次通过功率放大器、第二滤波器、第一射频开关和通信天线发射出去。将第二滤波器置于功率放大器的输出端同样可以达到降低系统NF的效果，提升系统的接收灵敏度。

总之，通过对多个滤波器(例如，第一滤波器和第二滤波器)的重新布局和组合，即接收电路的第一滤波器置于低噪声放大器的输出端，发射电路的第二滤波器置于功率放大器的输出端，提升高频共存时的接收灵敏度，改善系统性能。

需要说明的是，本申请所揭示的装置中功率放大器不局限于功放器件本身。在发射电路中，可以根据系统需求增加检波器，或者耦合器等其他器件，这些提升功率检测功能或者其他检测功能的功放器件也属于本申请所保护的射频前端装置，可以统称为功放模块。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，装置还包括第二射频开关和第三射频开关。当第一射频开关的第一端口与第一射频开关的第二端口连接时，接收电路导通。第二射频开关的第一端口与第二射频开关的第二端口连接，第三射频开关的第一端口与第三射频开关的第二端口连接。第一射频开关的第一端口与天线端口连接，用于输入接收信号。第一射频开关的第二端口与低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端与第二射频开关的第二端口连接，第二射频开关的第一端口与第一滤波器的第一端口连接，第一滤波器的第二端口与第三射频开关的第一端口连接，第三射频开关的第二端口与射频集成电路连接，用于输出滤波处理后的接收信号。

应理解，该装置通过控制内部逻辑，实现类似两个滤波器的功能。具体地，利用第二射频开关和第三射频开关，使得发射电路和接收电路复用第一滤波器，形成完整的射频前端装置。

本申请所揭示的装置，在接收电路导通的情况下，接收信号依次通过天线、第一射频开关、低噪声放大器、第二射频开关、第一滤波器和第三射频开关，传输至射频集成电路中。将第一滤波器置于低噪声放大器的输出端，使得该滤波器的插损对系统NF影响不大，进而能够缓解系统接收灵敏度恶化的情况。同时，减少滤波器的使用数量，能够系统降低设计成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一射频开关还用于导通发射电路。当第一射频开关的第一端口与第一射频开关的第三端口连接时，发射电路导通。第二射频开关的第一端口与第二射频开关的第三端口连接，第三射频开关的第一端口与第三射频开关的第三端口连接。功率放大器的输出端与第三射频开关的第三端口连接，第三射频开关的第一端口与第一滤波器的第二端口连接，第一滤波器的第一端口与第二射频开关的第一端口连接，第二射频开关的第三端口与第一射频开关的第三端口连接，第一射频开关的第一端口与天线端口连接。其中，功率放大器用于将发射信号进行放大。第一滤波器还用于将放大后的发射信号进行滤波器处理。天线端口用于输出滤波处理后的发射信号。

本申请所揭示的装置，在发射电路导通的情况下，发射信号依次通过功率放大器、第三射频开关、第一滤波器、第二射频开关、第一射频开关和通信天线发射出去。将第一滤波器置于功率放大器的输出端同样可以达到降低系统NF的效果，提升系统的接收灵敏度。

总之，通过对滤波器重新布局，以及对多个射频开关(例如，第一射频开关、第二射频开关和第三射频开关)重新组合，实现在接收电路和发射电路复用第一滤波器，不仅可以提升高频共存时的接收灵敏度，还能在考虑滤波器的成本问题时降低系统的设计成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，装置还包括双刀双掷开关。当双刀双掷开关的第一端口与第二端口连接，双刀双掷开关的第三端口与第四端口连接，双刀双掷开关的第一端口与第三端口断开，且双刀双掷开关的第二端口与第四端口断开，第一射频开关的第一端口与第二端口连接时，接收电路导通。双刀双掷开关的第一端口与天线端口连接，用于输入接收信号。双刀双掷开关的第二端口与低噪声放大器的输入端连接，低噪声放大器的输出端与双刀双掷开关的第四端口连接，双刀双掷开关的第三端口与第一滤波器的第一端口连接，第一滤波器的第二端口与第一射频开关的第一端口连接。第一射频开关的第二端口与射频集成电路连接，用于输出滤波处理后的接收信号。

本申请所揭示的装置，在接收电路导通的情况下，接收信号依次通过双刀双掷开关、低噪声放大器、双刀双掷开关、第一滤波器和第一射频开关，传输至射频集成电路中。将第一滤波器置于低噪声放大器的输出端，使得该滤波器的插损对系统NF影响不大，进而能够缓解系统接收灵敏度恶化的情况。同时，利用双刀双掷开关将第一射频开关和第二射频开关的电路功能合并起来，精简结构架构。利用第三射频开关和双刀双掷开关，使得发射电路和接收电路复用第一滤波器，形成完整的射频前端装置。减少滤波器的使用数量，降低系统的设计成本。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一射频开关还用于导通发射电路。当双刀双掷开关的第一端口与第三端口连接，双刀双掷开关的第一端口与第二端口断开，且双刀双掷开关的第三端口与第四端口断开，第一射频开关的第一端口与第一射频开关的第三端口连接时，发射电路导通。功率放大器的输出端与第一射频开关的第三端口连接，第一射频开关的第一端口与第一滤波器的第二端口连接，第一滤波器的第一端口与双刀双掷开关的第三端口连接，双刀双掷开关的第一端口与天线端口连接。其中，功率放大器用于将发射信号进行放大。第一滤波器还用于将放大后的发射信号进行滤波处理。天线端口用于输出滤波处理后的发射信号。

本申请所揭示的装置，在发射电路导通的情况下，发射信号依次通过功率放大器、第一射频开关、第一滤波器、双刀双掷开关和通信天线发射出去。将第一滤波器置于功率放大器的输出端同样可以达到降低系统NF的效果，提升系统的接收灵敏度。

总之，对滤波器重新布局，以及对射频开关和双刀双掷开关重新组合，不仅可以精简系统架构，实现在接收电路和发射电路复用第一滤波器，还可以提升高频共存时的接收灵敏度，降低系统的设计成本。

第二方面，提供了一种信号处理方法。该方法包括：射频前端装置接收第一电信号，将第一电信号进行放大，以及将放大后的第一电信号进行滤波处理。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，射频前端装置将第二电信号进行放大，将放大后的第二电信号进行滤波处理，以及发射滤波处理后的第二电信号。

本申请所揭示的方法，在接收电路中，依次对接收的第一电信号进行放大和滤波处理。以及在发射电路中，依次对待发射的第二电信号进行放大和滤波处理。该方法能够避免第一电信号和第二电信号之间由于相互干扰所导致的接收灵敏度恶化等问题，从而降低系统NF，提升系统性能。

第三方面，提供了一种射频前端装置，包括收发器、处理器和存储器，该处理器用于控制收发器收发信号，该存储器用于存储计算机程序，该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得该射频前端装置执行上述第二方面或第二方面中任一种可能实现方式中的方法。

可选地，处理器为一个或多个，存储器为一个或多个。

可选地，存储器可以与处理器集成在一起，或者存储器与处理器分离设置。

可选地，该射频前端装置还包括，发射机(发射器)和接收机(接收器)。

第四方面，提供了一种射频前端系统。该系统包括：通信天线、射频集成电路，以及上述第一方面或第一方面中任一种可能实现方式中的射频前端装置。

第五方面，提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读介质存储用于设备执行的程序代码，该程序代码包括用于执行上述第二方面提供的方法。

第六方面，提供一种包含指令的计算机程序产品。当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述第二方面提供的方法。

第七方面，提供一种芯片，该芯片包括处理器与通信接口。该处理器通过该通信接口读取存储器上存储的指令，执行上述第二方面提供的方法。

可选地，作为一种实现方式，该芯片还可以包括存储器。该存储器中存储有指令，该处理器用于执行该存储器上存储的指令，当该指令被执行时，该处理器用于执行上述第二方面提供的方法。

附图说明

图1是射频前端模组FEM内部结构示意图。

图2是WiFi频谱示意图。

图3是WiFi 5GHz和6GHz双频工作相互干扰的示意图。

图4是常规WiFi三频系统的5GHz和6GHz频段共存的结构示意图。

图5是本申请实施例提供的WiFi三频系统的5GHz频段接收端的结构示意图。

图6是本申请实施例提供的一种射频前端装置的结构示意图。

图7是本申请实施例提供的另一种射频前端装置的结构示意图。

图8是本申请实施例提供的又一种射频前端装置的结构示意图。

图9是本申请实施例提供的双刀双掷开关的结构示意图。

图10是本申请实施例提供的一种信号处理方法的流程示意图。

图11是本申请实施例提供的一种射频前端系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

通常，射频前端系统包括通信天线、FEM、射频收发模块和基带信号处理器。其中，FEM是无线通信设备的核心部件，是将无线电磁波信号和数字信号进行相互转化的基础部件。

图1是FEM的内部100结构示意图。如图1所示，按照功能可将射频前端模组分为发射端(transmit，TX)和接收端(receive，RX)。按照组成器件可将射频前端模组分为功率放大器(power amplifier，PA)、低频噪声放大器(Low noise amplifier，LNA)和开关(switch，SW)等。

具体地，PA用于放大从TX输入的发射信号。LNA用于低噪声放大从天线硬件接口(antenna hardware interface，ANT)输入的接收信号。应理解，LNA具有旁路(bypass)模式和LNA模式。SW用于ANT选择导通发射电路或者接收电路，即用于接收电路和发射电路之间的切换。

其中，PA的输出端与SW的端口3连接，SW的端口1与ANT连接，SW的端口2与LNA的输入端连接。在发射信号时，SW选择上面的射频通路(即直通)，即SW的端口1和端口3连接。此时，发射信号的完整通路是：TX→PA→SW→ANT。在接收信号时，SW选择下面的射频通路，即SW的端口1和端口2连接。此时，接收信号的完整通路是：ANT→SW→LNA→RX。

应理解，WiFi电路系统包括WiFi芯片、FEM和ANT。随着射频器件的不断集成化，常规的LNA、PA和SW等离散器件逐渐集成到一个FEM器件中。对于双频系统(例如，支持2.4GHz+5GHz频段)来说，WiFi芯片和FEM可以构成板级电路，并通过ANT辐射和接收信号。

随着通信技术的快速发展，基于2.4GHz和5GHz频段的WiFi 6被广泛应用。同时，在WiFi联盟(Wi-Fi alliance，WFA)的认证路标中，明确定义了6G频段特性，即WiFi 6E。WiFi6E相比WiFi 6来说，主要的区别在于在原有的频段基础上加入了6GHz频段。

图2是WiFi频谱示意图。如图2所示，2.4GHz频段对应2400MHz至2483.5MHz，支持的信道带宽包括20MHz和40MHz。5GHz频段对应5150MHz至5850MHz或5895MHz(新频谱)，支持的信道带宽包括20MHz、40MHz、80MHz和160MHz。WiFi 6E新增的6GHz频段对应5925MHz至7125MHz，相对于5GHz频段来说，还支持320MHz信道带宽。

示例性的，当使用支持WiFi 6E的系统时，可以将2.4GHz和5GHz的频带分配给对于性能要求不高的设备，而将6GHz的频带分配给性能要求高的设备，从而满足不同设备的需求。

考虑到WiFi 5GHz高频信号与WiFi 6GHz低频信号在频率上只有110MHz的间隔，当一个系统的这两个频带同时工作时，如果不采取预防措施，WiFi 5GHz和WiFi 6GHz信号之间可能出现共存干扰的问题。

图3是WiFi 5GHz和6GHz双频工作时相互干扰的示意图。如图3所示，WiFi 5GHz的RX中心频点为5825MHz，WiFi 6GHz的TX中心频点为5945MHz，WiFi 6GHz和5GHz的天线隔离度是15dB。以WiFi 6GHz工作在发射模式，WiFi 5GHz工作在接收模式为例，WiFi 6GHz发射时所产生的干扰信号过强，导致WiFi 5GHz接收阻塞，使得接收信号灵敏度恶化。另外，WiFi6GHz发射系统的带外底噪(即虚线部分)正好落在WiFi 5GHz的接收机带内，也会导致WiFi5GHz接收信号的灵敏度恶化。

表1示出了WiFi 5GHz RX灵敏度和WiFi 6GHz TX信号干扰之间的关系。如表1所示，当WiFi 6GHz不产生干扰信号时，WiFi 5GHz RX中心频点为5825MHz对应的接收灵敏度为-79dBm。当WiFi 6GHz干扰信号为(功率为-30dBm，频率为5955MHz)时，WiFi 5GHz的接收灵敏度为-53dBm，灵敏度恶化超过20dBm。

表1

应理解，接收灵敏度通常取决于带外底噪、解调信噪比和系统等效噪声系数NF。在带外底噪和解调信噪比大小不变的情况下，接收灵敏度与系统NF之间呈负相关。即，NF越大，系统性能越差，接收灵敏度越低。因此，本申请实施例可以通过计算系统等效噪声系数进一步确定信号的接收灵敏度。

示例性的，某一级联电路系统包括N级电路，每一级电路具有NF和增益(gain，G)，则该系统的等效噪声系数满足：

其中，NF_total为该级联电路系统的等效噪声系数。NF1为第一级电路的等效噪声系数，G1为第一级电路的增益。NF2为第二级电路的等效噪声系数，G2为第二级电路的增益。NF3为第三级电路的等效噪声系数，G3为第三级电路的增益。以此类推，NFn为第n级电路的等效噪声系数，Gn为第n级电路的增益。

示例性的，以常规WiFi双频系统(例如，支持2.4GHz+5GHz频段)为例，表2是双频系统中的5GHz频段RX电路中各个器件的参数分析结果。其中，该RX电路包括SW、LNA和射频集成电路(radio frequency integrated circuit，RFIC)器件。接收信号的完整通路为：ANT→SW→LNA→RFIC。

具体地，如表2所示，SW的NF为1dB，G为-1dB。LNA的NF为1dB，G为15dB。RFIC的NF为4dB，G为40dB。整个系统的NF为2.16dB，增益G为54dB。

表2

当前，常规WiFi三频系统(例如，支持2.4GHz+5GHz+6GHz频段)包括FEM、滤波器和天线。其中，滤波器置于FEM和天线之间，用于对发射信号和接收信号进行滤波处理，极大地衰减非必要频率成分，使得信号中特定频率成分通过，从而提高信号的抗干扰性和信噪比。

图4是常规三频系统的5GHz和6GHz频段共存的结构示意图。应理解，5GHz和6GHz频段采用相同的电路架构。如图4的(a)所示，该三频系统的FEM和滤波器分布式排列。如图4的(b)所示，该三频系统的滤波器集成到FEM里面，形成新的FEM。

以WiFi 5GHz工作在发射状态为例，TX信号经过FEM放大后再经过滤波器，使得带外的杂散被抑制，即主信号在6GHz频段的杂散信号被滤波器削弱。基于上述图3所述的干扰机理，WiFi 6GHz的接收电路干扰较小。

类似地，对于WiFi 6GHz工作在发射状态，WiFi 5GHz的接收电路干扰较小。

具体地，图4的(c)示出了图4的(b)中新FEM内部结构示意图。相比于图1所示的FEM，新的FEM的内部还包括滤波器。该滤波器置于SW和ANT之间，用于抑制接收信号的带外杂散信号。其他器件的作用可参见图1，此处不再赘述。

示例性的，在发射信号时，SW选择上面的射频通路(即直通)，即SW的端口1和端口3连接。此时，发射信号的完整通路是：TX→PA→SW→滤波器→ANT。在接收信号时，SW选择下面的射频通路，即SW的端口1和端口2连接。此时，接收信号的完整通路是：ANT→滤波器→SW→LNA→RX。

示例性的，以常规WiFi三频系统(例如，支持2.4GHz+5GHz+6GHz)为例，表3是三频系统中的5GHz频段RX电路中各个器件的参数分析结果。其中，该RX电路包括滤波器(filter)、SW、LNA和RFIC器件。接收信号的完整通路为：ANT→滤波器→SW→LNA→RFIC。

具体地，如表3所示，滤波器的NF为3dB，G为-3dB。SW的NF为1dB，G为-1dB。LNA的NF为1dB，G为15dB。RFIC的NF为4dB，G为40dB。整个系统的NF为5.16dB，增益G为51dB。

表3

综上，从表2和表3的数据可以看出，相对常规的双频系统(2.4GHz+5GHz)，常规的三频系统(2.4GHz+5GHz+6GHz)的NF和G都下降3dB，从而导致系统的接收灵敏度带来3dB以上的退化。这是由于滤波器置于在发射电路和接收电路的公共端，尤其对于RX来说，系统NF需要加上滤波器的插损，该滤波器常规的插损一般为3dB左右。

因此，亟需解决三频系统中5GHz和6GHz频段共存时，所导致的系统接收灵敏度下降等问题。

有鉴于此，本申请提出一种射频前端装置和信号处理方法，通过对滤波器进行重新布局，以及将一个或多个滤波器或者射频开关进行重新组合，实现接收灵敏度零减敏的效果，进而提升系统性能。同时，本申请所揭示的装置，通过减少滤波器的数量，以及精简系统架构，以降低系统设计成本，提升系统性能。

为了便于理解本申请实施例，作出以下几点说明：

在本申请的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。

在本申请实施例中，“多个”可以是指两个或两个以上。

可以理解的是，在下文示出的实施例中“第一”、“第二”以及各种数字编号只是为了描述方便进行的区分，并不用来限制本申请实施例的范围。下文各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中，“当……时”、“在……的情况下”等描述均指在某种客观情况下设备会做出相应的处理，并非是限定时间，且也不要求设备在实现时一定要有判断的动作，也不意味着存在其它限定。

下面将结合附图详细说明本申请提供的技术方案。

示例性的，图5是本申请实施例提供的WiFi三频系统的5GHz频段RX电路500结构示意图。如图5所示，该RX电路包括第一射频开关、低噪声放大器和第一滤波器。

可选地，该RX电路还包括通信天线和射频集成电路。

其中，通信天线与第一射频开关的第一端口连接，第一射频开关的第二端口与低噪声放大器的接收端连接，低噪声放大器的输出端与第一滤波器的第一端口连接，第一滤波器的第二端口与射频集成电路连接。即接收信号的完整通路为：通信天线→第一射频开关→低噪声放大器→第一滤波器→射频集成电路。

具体地，第一射频开关用于导通接收电路。低噪声放大器用于低噪声放大接收信号。第一滤波器用于抑制带外的杂散信号，将放大后的接收信号进行滤波处理。

表4是针对RX电路各个器件的参数分析结果。如表4所示，第一射频开关SW的NF为1dB，G为-1dB。低噪声放大器LNA的NF为1dB，G为15dB。第一滤波器(filter)的NF为3dB，G为-3dB。射频集成电路RFIC的NF为4dB，G为40dB。整个的系统NF为2.42dB，G为51B。

表4

通过对比可以发现，本申请所揭示的射频前端装置，NF(2.42)略大于双频系统的NF(2.16)，且远小于三频系统的NF(5.16)。即，该射频前端装置所实现的系统性能与双频系统相似，且显著优于三频系统。相对双频系统，该射频前端装置的接收灵敏度仅下降了0.26dB。

一种可能的实现方式，当低噪声放大器的增益G提升为20dB时，对应的整个系统NF可以达到2.13dB，甚至略优于常规双频系统的2.16dB，能够更好地提高接收灵敏度，以及提升系统性能。

图6是本申请实施例提供的一种射频前端装置600的结构示意图。如图6所示，该装置包括：ANT(即，通信天线的一例)、PA(即，功率放大器的一例)、滤波器(例如，滤波器0和滤波器1)、LNA(即，低噪声放大器的一例)和SW(即，第一射频开关的一例)。

可选地，该射频前端装置还包括ANT和RFIC。

其中，SW用于导通发射电路，还用于导通接收电路。即SW用于接收电路和发射电路之间的切换。

当SW的端口1与端口2连接时，接收电路导通。此时，ANT与SW的端口1连接，用于输入接收信号。SW的端口2与LNA的输入端连接，LNA用于对接收信号进行低噪声放大。LNA的输出端与滤波器0(即，第一滤波器的一例)的端口1连接，即滤波器0位于LNA的输出端，用于将放大后的接收信号进行滤波处理。滤波器0的端口2用于输出滤波处理后的信号#2(即，接收信号的一例)至RFIC。那么，接收信号#2的完整通路是ANT→SW→LNA→滤波器0→RX。

当SW的端口1与端口3连接时，发射电路导通。此时，PA的输出端与滤波器1(即，第二滤波器的一例)的端口1连接，即滤波器1位于PA的输出端。PA用于放大信号#1(即，发射信号的一例)，滤波器1用于将放大后的发射信号#1进行滤波处理。滤波器1的端口2与SW的端口3连接，SW的端口1与ANT连接，用于输出滤波处理后的发射信号#1。那么，发射信号#1的完整通路是TX→PA→滤波器1→SW→ANT。

示例性的，滤波器0和滤波器1可以是介质滤波器，也可以是baw滤波器，本申请对此不作具体限定。应理解，介质滤波器的尺寸相对较大，一般长度为10mm左右，而baw滤波器的尺寸相对较小，一般长度在2mm以内。

需要说明的是，滤波器0和滤波器1是相互独立的器件，可以根据其所在的TX电路或RX电路的实际需求(例如，带内插损和带外抑制度)来选取合适规格的滤波器。

具体地，以5GHz频段RX结构为例，ANT接收到的电信号依次经过SW、LNA和滤波器1后进入RFIC。参考公式(1)和表4，该系统NF基本没有下降，这是因为滤波器0的置于LNA的输出端，而不是放在信号接收的最前端。整个系统NF的计算需要除以更靠近ANT的有源器件(即LNA)的增益，因此滤波器0的带内插损对系统NF影响很小。同时，TX端也有独立的滤波器1，可以根据发射电路的杂散要求，以及异频接收侧(例如，6GHz)的信号强度需求来确定滤波器1的规格，从而提升系统接收灵敏度和系统性能。

类似地，6GHz频段RX结构与5GHz频段RX结构类似，同样可以达到降低系统NF的效果。为了简洁，此处不再赘述。

应理解，以上滤波器和射频开关是功能模块，本申请对其数量不作具体限定。比如，当一个滤波器的带外抑制效果不好时，可以通过两个或者多个滤波器串联起来实现，射频开关类似。

需要说明的是，本申请所揭示的结构中SW是指具有选择通路功能的射频开关。应理解，该实现方式中以1选2功能的SW仅是示例性说明，不应构成对本申请技术方案的任何限定。例如，同样可以实现1选2功能的1选3、或者1选4、或者1选n的射频开关，也属于本申请所保护的系统结构。

还需要说明的是，本申请所揭示的射频前端装置中的PA不局限于功放器件本身。在发射电路中可以增加检波器，或者耦合器等器件，这些提高功率检测功能或者其他检测功能的功放器件均可以使用功放模块表示，也属于本申请所保护的系统结构。

图7是本申请实施例提供的另一种射频前端装置700的结构示意图。如图7所示，该装置包括：ANT(即，通信天线的一例)、PA(即，功率放大器的一例)、滤波器(即，第一滤波器的一例)、LNA(即，低噪声放大器的一例)和SW(例如，SW0、SW1和SW2)，滤波器位于SW1和SW2之间。相对于图6所示的结构，利用SW1和SW2开关，使得发射电路和接收电路复用滤波器，形成完整的射频前端装置(例如，FEM)。

可选地，该射频前端装置还包括ANT和RFIC。

其中，SW用于导通发射电路，还用于导通接收电路。即SW用于接收电路和发射电路之间的切换。

当SW0(即，第一射频开关的一例)的端口1与端口2连接，SW1(即，第二射频开关的一例)的端口1与端口2连接，SW2(即第三射频开关的一例)的端口1与端口2连接时，接收电路导通。此时，ANT与SW0的端口1连接，用于输入接收信号。SW0的端口2与LNA的输入端连接，LNA用于对接收信号进行低噪声放大。LNA的输出端与SW1的端口2连接，SW1的端口1与滤波器的端口1连接，即滤波器位于LNA的输出端，用于将放大后的接收信号进行滤波处理。滤波器的端口2与SW2的端口1连接，SW2的端口2用于输出滤波处理后的信号#b(即，接收信号的一例)至RFIC。那么，接收信号#b的完整通路是ANT→SW0→LNA→SW1→滤波器→SW2→RX。

当SW0的端口1与端口3连接，SW1的端口1与端口3连接，SW2的端口1与端口3连接时，发射电路导通。此时，PA的输出端与SW2的端口3连接，PA用于放大信号#1(即，发射信号的一例)。SW2的端口1与滤波器的端口2连接，滤波器的端口1与SW1的端口1连接，即滤波器位于PA的输出端，且在SW1和SW2之间。滤波器1用于将放大后的信号#a进行滤波处理。SW1的端口3与SW0的端口3连接，SW0的端口1与ANT连接，用于输出滤波处理后的信号#a。那么，发射信号#a的完整通路是TX→PA→SW2→滤波器→SW1→SW0→ANT。

具体地，以5GHz频段RX结构为例，ANT接收到的电信号依次经过SW0、LNA、SW1、滤波器和SW2后进入RFIC。参考公式(1)和表4，该系统NF基本没有下降，这是因为滤波器置于LNA的输出端，其带内插损对系统NF影响很小。同时，SW相对滤波器更便宜，通过增加开关(例如，SW1和SW2)实现滤波器的复用，进而降低系统设计成本。应理解，这主要通过控制内部逻辑，即当处于TX状态时，滤波器位于PA的输出端，SW0的端口1和端口3连接，SW1的端口1和端口3连接，SW2的端口1和端口3连接。当处于RX状态时，滤波器位于LNA的输出端，SW0的端口2和端口1连接，SW1的端口1和端口2连接，SW2的端口1和端口2连接，以实现类似两个滤波器的功能。

在该实现方式中，利用SW0和SW1使得发射电路和接收电路复用滤波器，减少滤波器的使用数量，降低设计成本。

图8是本申请实施例提供的又一种射频前端装置800的结构示意图。如图8所示，该装置包括：ANT(即，通信天线的一例)、PA(即，功率放大器的一例)、滤波器(即，第一滤波器的一例)、LNA(即，低噪声放大器的一例)、SW0(即，第一射频开关的一例)和双刀双掷开关(double-pole double-throw，DPDT)，滤波器位于SW0和DPDT之间。相对于图7所示的结构，将SW0和SW1的电路功能合并起来，利用SW和DPDT使得发射电路和接收电路复用滤波器，形成完整的射频前端装置(例如，FEM)。

可选地，该射频前端装置还包括ANT和RFIC。

其中，SW用于导通发射电路，还用于导通接收电路。即SW用于接收电路和发射电路之间的切换。

示例性的，图9是本申请实施例提供的DPDT电路架构的结构示意图。如图9所示，DPDT包括端口1、端口2、端口3和端口4，DPDT的电路逻辑包括以下两种情况。

一种可能的实现方式，当处于TX状态时，端口1和端口3连通，端口2和端口4连通，端口1和端口2断开，端口3和端口4断开。当处于RX状态时，端口1和端口2连通，端口3和端口4连通，端口1和端口3断开，端口2和端口4断开。

另一种可能的实现方式，当处于TX状态时，端口1和端口3连通，端口2和端口4断开，端口1和端口2断开，端口3和端口4断开。当处于RX状态时，端口1和端口2连通，端口3和端口4连通，端口1和端口3断开，端口2和端口4断开。

需要说明的是，以上两种电路逻辑的主要区别在于：当处于TX状态时，端口2和端口4是否连通。例如，将端口2和端口4连通，由于LNA是旁路(bypass)状态，对端口1和端口3的连通没有影响。或者，将端口2和端口4断开，此时LNA是否旁路状态对端口1和端口3的连通都没有影响。因此，端口2和端口4是否连通对TX没有任何影响。

需要说明的是，本申请所揭示的结构中DPDT是指具有选择通路功能的射频开关。应理解，该实现方式中以2选2功能的DPDT仅是示例性说明，不应构成对本申请技术方案的任何限定。例如，同样可以实现2选2功能的2选3、或者2选4、或者2选n、或者3选2、或者4选2、或者n选2的多刀多掷开关，也属于本申请所保护的系统结构。

当DPDT选择图9所述的RX逻辑，即DPDT的端口1与端口2连接，端口3与端口4连接，端口1与端口3断开，且端口2与端口4断开。且SW的端口1与端口2连接时，接收电路导通。此时，ANT与DPDT的端口1连接，用于输入接收信号。DPDT的端口2与LNA的输入端连接，LNA用于对接收信号进行低噪声放大。LNA的输出端与DPDT的端口4连接，DPDT的端口3与滤波器的端口1连接，即滤波器位于LNA的输出端，用于将放大后的接收信号进行滤波处理。滤波器的端口2与SW的端口1连接，SW的端口2用于输出滤波处理后的信号#B(即，接收信号的一例)至RFIC。那么，接收信号#B的完整通路是：ANT→DPDT(端口1和端口2连通)→LNA→DPDT(端口3和端口4连通)→滤波器→SW0→RX。

当DPDT选择图9所述的TX逻辑，即DPDT的端口1与端口3连接，DPDT的端口1与端口2断开，且DPDT的端口3与端口4断开。且SW的端口1与端口3连接时，发射电路导通。此时，PA的输出端与SW的端口3连接，PA用于放大信号#A(即，发射信号的一例)。SW的端口1与滤波器的端口2连接，即滤波器位于PA的输出端，且在SW和DPDT之间。滤波器用于将放大后的信号#A进行滤波处理。滤波器的端口1与DPDT的端口3连接，DPDT的端口1与ANT连接，用于输出滤波处理后的信号#A。那么，发射信号#A的完整通路是：TX→PA→SW0→滤波器→DPDT(端口1和端口3连通)→ANT。

具体地，以5GHz频段RX结构为例，ANT接收到的电信号依次经过DPDT(端口1和端口2连通)、LNA、DPDT(端口3和端口4连通)、滤波器和SW后进入RFIC。参考公式(1)和表4，该系统NF基本没有下降，这是因为滤波器置于LNA的输出端，其带内插损对系统NF影响很小。同时，SW相对滤波器更便宜，在图7所示的结构基础上合并部分开关(即，将SW0和SW1合并为DPDT)，达到精简射频前端架构的效果。通过射频开关SW和DPDT实现滤波器的复用，进而降低系统设计成本。应理解，这主要通过控制内部逻辑，即当处于TX状态时，滤波器位于PA的输出端，SW的端口1和端口3连接，DPDT的端口1和端口3连通。即当处于RX状态时，滤波器位于LNA的输出端，DPDT的端口1和端口2连通、端口3和端口4连通，SW的端口1和端口2连接，以实现类似两个滤波器的功能。

在该实现方式中，利用SW和DPDT使得发射电路和接收电路复用滤波器，精简系统架构，降低设计成本。

需要说明的是，以上图6至图8所示的FEM仅是示例性说明，不应构成对本申请技术方案的任何限定。应理解，FEM可以是一个集成式的射频前端芯片结构。或者，FEM中各个器件(例如，PA、SW、LNA、滤波器等)分别是独立的芯片结构，即FEM为分布式射频前端结构。

综上所述，本申请所揭示的系统结构，能够提高系统(例如，2.4GHz+5GHz+6GHz)高频部分(例如，5GHz和6GHz)的接收灵敏度，特别是解决5GHz和6GHz频段共存导致的信号干扰，提升了频段共存能力，减小系统灵敏度恶化，以及改善系统性能等。

进一步地，通过将射频前端高度集成，特别是小型化滤波器的集成，可以省掉30％的射频面积，进而减少芯片和电路面积和硬件成本。

最后，本申请所揭示的系统结构，能够实现射频性能的一致性，通过芯片封装技术后板级集成方案，简化芯片系统设计和板级走线，减少芯片的出pin数量，进而减少射频干扰。同时，由于简化的射频前端设计，可以提高各通道之间的一致性和多输入多输出(multiple input multiple output，MIMO)性能。

需要说明的是，本申请所揭示的结构以2.4GHz+5GHz+6GHz的三频系统进行示例性说明，不应构成对本申请技术方案的任何限定。本申请所揭示的结构同样适用于其他三频系统，例如2.4G+5GL(5150-5350MHz)+5GH(5470-5850MHz)频段共存的系统。

图10是本申请实施例提供的一种信号处理方法1000的流程示意图，具体包括如下多个步骤。

需要说明的是，该信号处理方法适用于接收电路和发射电路。其中，步骤S1010至S1030适用于接收电路，步骤S1040至S1060适用于发射电路。

S1010，射频前端装置接收第一电信号。

应理解，第一电信号的表现形式可以是电流或者电压。其中，第一电信号的频率可以是WiFi的工作频率。例如，2.4GHz、5GHz或6GHz，本申请对此不作具体限定。

S1020，射频前端装置将第一电信号进行放大。

示例性的，将第一电信号的电压或电流进行放大。

S1030，射频前端装置将放大后的第一电信号进行滤波处理。

S1040，射频前端装置将第二电信号进行放大。

应理解，第二电信号的表现形式可以是电流或者电压。其中，第一电信号的频率可以是WiFi的工作频率。例如，2.4GHz、5GHz或6GHz，本申请对此不作具体限定

示例性的，将第二电信号的电压或电流进行放大。

S1050，射频前端装置将放大后的第二电信号进行滤波处理。

S1060，射频前端装置发射滤波处理后的第二电信号。

本申请所揭示的方法，在接收电路中，依次对接收的第一电信号进行放大和滤波处理。以及在发射电路中，依次对待发射的第二电信号进行放大和滤波处理。该方法通过将第一电信号和第二电信号先放大再滤波处理，能够降低系统等效噪声系数，从而避免收发信号之间由于相互干扰所导致的接收灵敏度恶化等问题，显著提升系统性能。

应理解，上述装置600至800中任一实现方式均可以用于执行图10所述的射频前端方法。

图11是本申请实施例提供的一种射频前端系统1100的结构示意图。如图11所示，该系统包括射频集成电路RFIC、射频前端装置FEM和通信天线ANT。

其中，RFIC用于将待发射的电信号或者经过滤波处理后的接收电信号转换为射频范围内的信号频率。FEM用于执行上述图10所述的信号处理方法，具体实现方式不再赘述。FEM中的PA、LNA、滤波器等模块的布局和功能可参见上述图5至图8，此处不再赘述。ANT用于接收第一电信号，还用于发射放大、滤波处理后第二电信号。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的系统销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件系统的形式体现出来，该计算机软件系统存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种射频前端装置，其特征在于，所述装置包括低噪声放大器、第一射频开关和第一滤波器，所述低噪声放大器的输出端与所述第一滤波器连接，其中：

所述第一射频开关，用于导通接收电路；

所述低噪声放大器，用于将接收信号进行低噪声放大；

所述第一滤波器，用于将放大后的所述接收信号进行滤波处理。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

当所述第一射频开关的第一端口与所述第一射频开关的第二端口连接时，所述接收电路导通；

所述第一射频开关的所述第一端口与天线端口连接，用于输入所述接收信号；

所述第一射频开关的所述第二端口与所述低噪声放大器的输入端连接，所述低噪声放大器的输出端与所述第一滤波器的第一端口连接，所述第一滤波器的第二端口与射频集成电路连接，用于输出滤波处理后的所述接收信号。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括功率放大器和第二滤波器，所述第一射频开关，还用于导通发射电路；

当所述第一射频开关的第一端口与所述第一射频开关的第三端口连接时，所述发射电路导通；

所述功率放大器的输出端与所述第二滤波器的第一端口连接，所述第二滤波器的第二端口与所述第一射频开关的所述第三端口连接，所述第一射频开关的所述第一端口与天线端口连接，其中：

所述功率放大器，用于将发射信号进行放大；

所述第二滤波器，用于将放大后的所述发射信号进行滤波处理；

所述天线端口，用于输出滤波处理后的所述发射信号。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第二射频开关和第三射频开关，

当所述第一射频开关的第一端口与所述第一射频开关的第二端口连接时，所述接收电路导通；

所述第二射频开关的第一端口与所述第二射频开关的第二端口连接，所述第三射频开关的第一端口与所述第三射频开关的第二端口连接，所述第一射频开关的所述第一端口与天线端口连接，用于输入所述接收信号，所述第一射频开关的所述第二端口与所述低噪声放大器的输入端连接，所述低噪声放大器的输出端与所述第二射频开关的所述第二端口连接，所述第二射频开关的所述第一端口与所述第一滤波器的第一端口连接，所述第一滤波器的第二端口与所述第三射频开关的所述第一端口连接，所述第三射频开关的所述第二端口与射频集成电路连接，用于输出滤波处理后的所述接收信号。

5.根据权利要求1或4所述的装置，其特征在于，所述第一射频开关，还用于导通发射电路；

当所述第一射频开关的第一端口与所述第一射频开关的第三端口连接时，所述发射电路导通；

所述第二射频开关的第一端口与所述第二射频开关的第三端口连接，所述第三射频开关的第一端口与所述第三射频开关的第三端口连接，所述功率放大器的输出端与所述第三射频开关的所述第三端口连接，所述第三射频开关的所述第一端口与所述第一滤波器的第二端口连接，所述第一滤波器的第一端口与所述第二射频开关的所述第一端口连接，所述第二射频开关的所述第三端口与所述第一射频开关的所述第三端口连接，所述第一射频开关的所述第一端口与天线端口连接，其中：

所述功率放大器，用于将发射信号进行放大；

所述第一滤波器，还用于将放大后的所述发射信号进行滤波器处理；

所述天线端口，用于输出滤波处理后的所述发射信号。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括双刀双掷开关，

当所述双刀双掷开关的第一端口与第二端口连接，所述双刀双掷开关的第三端口与第四端口连接，所述双刀双掷开关的所述第一端口与所述第三端口断开，且所述双刀双掷开关的所述第二端口与所述第四端口断开，所述第一射频开关的第一端口与第二端口连接时，所述接收电路导通；

所述双刀双掷开关的所述第一端口与天线端口连接，用于输入所述接收信号；

所述双刀双掷开关的所述第二端口与所述低噪声放大器的输入端连接，所述低噪声放大器的输出端与所述双刀双掷开关的所述第四端口连接，所述双刀双掷开关的所述第三端口与所述第一滤波器的第一端口连接，所述第一滤波器的第二端口与所述第一射频开关的所述第一端口连接，所述第一射频开关的所述第二端口与射频集成电路连接，用于输出滤波处理后的所述接收信号。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一射频开关，还用于导通发射电路；

当所述双刀双掷开关的第一端口与第三端口连接，所述双刀双掷开关的所述第一端口与第二端口断开，且所述双刀双掷开关的所述第三端口与第四端口断开，所述第一射频开关的第一端口与所述第一射频开关的第三端口连接时，所述发射电路导通；

所述功率放大器的输出端与所述第一射频开关的所述第三端口连接，所述第一射频开关的所述第一端口与所述第一滤波器的第二端口连接，所述第一滤波器的第一端口与所述双刀双掷开关的所述第三端口连接，所述双刀双掷开关的所述第一端口与天线端口连接，其中：

所述功率放大器，用于将发射信号进行放大；

所述第一滤波器，还用于将放大后的所述发射信号进行滤波处理；

所述天线端口，用于输出滤波处理后的所述发射信号。

8.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

射频前端装置接收第一电信号；

所述射频前端装置将所述第一电信号进行放大；

所述射频前端装置将所述放大后的所述第一电信号进行滤波处理。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述射频前端装置将第二电信号进行放大；

所述射频前端装置将放大后的所述第二电信号进行滤波处理；

所述射频前端装置发射滤波处理后的所述第二电信号。

10.一种射频前端系统，其特征在于，包括：通信天线、射频集成电路以及如权利要求1至7中任一项所述的射频前端装置。