單刀單擲射頻開關(guān)及其構(gòu)成的單刀雙擲射頻開關(guān)和單刀多擲射頻開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，特別是涉及一種單刀單擲射頻開關(guān)。本發(fā)明還涉及由所述單刀單擲射頻開關(guān)構(gòu)成的單刀雙擲射頻開關(guān)和單刀多擲射頻開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的深入發(fā)展通信設(shè)備正在向小型化和低能耗發(fā)展，這就要求通信設(shè)備內(nèi)的每個組件都采用小型化設(shè)計，盡量控制器其尺寸、重量和厚度，同時也要盡量減少組件數(shù)量及組件功率消耗。
[0003]射頻信號輸入輸出模塊主要可實現(xiàn)對接收射頻信號的低噪聲放大和發(fā)射射頻信號的功率推動等功能，是射頻通信設(shè)備中不可或缺的組成部分，其中，單刀單擲開關(guān)和單刀多擲開關(guān)用以實現(xiàn)射頻信號的信號流向控制等作用。在目前的微波通訊系統(tǒng)中，功率開關(guān)通常采用幾種形式:(I)采用分立的硅材料的PIN 二極管，采用混合電路的方式實現(xiàn)，其缺點是體積大，工作頻率窄且控制電路復(fù)雜。(2)采用砷化鎵(GaAs)贗配高電子迀移率晶體管(pHEMT)單片開關(guān)，高電子迀移率晶體管開關(guān)具有體積小、應(yīng)用頻帶寬等特點，但是，不易于和其它的射頻電路做單芯片整合。(3)采用MOS器件的開關(guān)，有價格優(yōu)勢，適于和其它部分通信電路做片上集成，缺點是耐壓和耐大功率的能力有限。除此之外，現(xiàn)有的功率開關(guān)還急需克服插入損耗大、隔離度不理想、輸入輸出駐波比大和開關(guān)響應(yīng)時間長等缺點，隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對通信質(zhì)量要求的日益苛刻，傳統(tǒng)的功率開關(guān)已不能滿足實際使用的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種與現(xiàn)有單刀單擲射頻開關(guān)相比較，提供更高隔離度，更好線性度，產(chǎn)生更少高次諧波的單刀單擲射頻開關(guān)。
[0005]本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種具有所述單刀單擲射頻開關(guān)的與現(xiàn)有技術(shù)相比較在射模式下能處理更高的通過功率，同時保持良好的線性性能的單刀雙擲射頻開關(guān)；以及，具有所述單刀雙擲射頻開關(guān)的一種單刀多擲射頻開關(guān)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供的單刀單擲射頻開關(guān)，包括:第一半導(dǎo)體開關(guān)器件Tl，其第一端通過第一電阻Rl連接第一狀態(tài)控制信號輸入端SI并通過第一電容Cl和第二電容C2連接該單刀單擲射頻開關(guān)第二端P2，其第二端通過第二電阻R2連接第二狀態(tài)控制信號輸入端S2并通過第一電感LI和第三電容C3連接該單刀單擲射頻開關(guān)第一端Pl，其第三端通過第三電阻R3連接第三狀態(tài)控制信號輸入端S3 ;
[0007]第二半導(dǎo)體開關(guān)器件T2，其第一端通過第四電阻R4連接第四狀態(tài)控制信號輸入端S4并通過第四電容C4和第三電容C3連接該單刀單擲射頻開關(guān)第一端Pl，其第二端通過第五電阻R5連接第五狀態(tài)控制信號輸入端S5并連接第三半導(dǎo)體開關(guān)器件T3的第二端，其第二端還連接于第六電容C6和第二電感L2之間，其第三端通過第六電阻R6連接第六狀態(tài)控制信號輸入端S6 ；
[0008]第五電容C5并聯(lián)于第一半導(dǎo)體開關(guān)器件Tl和第一電容Cl組成的串聯(lián)電路；
[0009]第六電容C6和第二電感L2串聯(lián)于第三電容C3和第二電容C2之間；
[0010]第三半導(dǎo)體開關(guān)器件T3，其第一端連接第一半導(dǎo)體開關(guān)器件Tl第二端，其第三端通過第七電阻R7連接第七狀態(tài)控制信號輸入端S7。
[0011]本發(fā)明提供的一種單刀雙擲射頻開關(guān)，包括:
[0012]一接收臂，其第一端連接該單刀雙擲射頻開關(guān)的接收端P3，其第二端連接該單刀雙擲射頻開關(guān)的天線端P4 ;
[0013]一發(fā)射臂，其第一端連接該單刀雙擲射頻開關(guān)的天線端P4，其第二端連接該單刀雙擲射頻開關(guān)的發(fā)射端P5 ;
[0014]所述接收臂包括:上述單刀單擲射頻開關(guān)，該單刀單擲射頻開關(guān)第一端口 Pl作為該接收臂的第一端，該單刀單擲射頻開關(guān)第二端口 P2作為該接收臂的第二端；
[0015]所述發(fā)射臂包括:第四半導(dǎo)體開關(guān)器件T4其第一端通過第八電阻R8連接第八狀態(tài)控制信號輸入端S8并通過第七電容C7連接該發(fā)射臂的第二端，其第二端通過第十電阻RlO連接第十狀態(tài)控制信號輸入端SlO并通過第八電容CS連接該發(fā)射臂的第一端，其第三端通過第九電阻R9連接第九狀態(tài)控制信號輸入端S9，其第四端通過第十一電阻Rll接地，并通過串聯(lián)的第一二極管Dl、第二二極管D2和第十二電阻Rl2接地，第十三電阻Rl3 —端連接于第一二極管Dl和第二二極管D2之間，另一端連接電源電壓VDD，第一二極管Dl和第二二極管D2陰極相連；
[0016]第三電感L3并聯(lián)于第七電容C7、第四半導(dǎo)體開關(guān)器件T4和第八電容C8所組成串聯(lián)電路的兩端。
[0017]本發(fā)明提供的一種單刀多擲射頻開關(guān)，包括:
[0018]至少兩個所述接收臂和一個所述發(fā)射臂；
[0019]每個接收臂的第一端連接該單刀多擲射頻開關(guān)的接收端P3，每個接收臂的第二端連接該單刀多擲射頻開關(guān)的天線端P4 ；
[0020]每個發(fā)射臂的第一端連接該單刀多擲射頻開關(guān)的天線端P4，每個發(fā)射臂的第二端連接該單刀多擲射頻開關(guān)的發(fā)射端P5。
[0021]其中，所述該單刀多擲射頻開關(guān)的天線端P4和發(fā)射端P5具有ESD器件接入點E，該ESD接入點E中任一處連接有ESD保護器件。
[0022]其中，所述ESD保護器件是ESD 二極管、ESD三極管或接地電感。
[0023]其中，第一?第四半導(dǎo)體開關(guān)器件Tl?T4為:PM0S、NMOS、HEMT或LDMOS。
[0024]發(fā)明結(jié)構(gòu)的單刀單擲射頻開關(guān)Pl和P2是開關(guān)的輸入輸出端口，T1、T2和Τ3作為開關(guān)管，控制射頻開關(guān)的工作狀態(tài)。C5和C6是在收發(fā)狀態(tài)時參與并聯(lián)或串聯(lián)諧振的耦合電容，Cl和C4是在發(fā)射狀態(tài)時參與并聯(lián)諧振的補償電容。C2和C3是端口的隔直電容。LI和L2是在射頻開關(guān)參與諧振的電感。Rl、R2、R4和R5是圖中所有開關(guān)管源極和漏極的偏置電阻，R3、R6和R7是開關(guān)管的柵極偏置電阻，由邏輯信號控制工作狀態(tài)；晶體管襯底的偏置電阻未在圖中標出。
[0025]發(fā)明單刀單擲射頻開關(guān)工作原理:當SWlEN置為高電平，SWlENB置為低電平，開關(guān)管T1、T2和Τ3均關(guān)斷，各自呈現(xiàn)出較小的關(guān)斷電容Coff，補償電容Cl和C4的作用可以被忽略。此時電感LI可以認為和電容C5形成串聯(lián)諧振電路，L2和C6形成串聯(lián)諧振電路，它們都諧振在工作頻段內(nèi)。兩組串聯(lián)諧振電路并聯(lián)在端口 Pl和P2之間，從而呈現(xiàn)較小的短路阻抗。單刀單擲射頻開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，等效電路如圖2所示。
[0026]當SWlEN置為低電平，SWlENB置為高電平，開關(guān)管Tl、T2和T3均導(dǎo)通，各自呈現(xiàn)很小的導(dǎo)通電阻Ron，補償電容Cl和C4被接入電路中。此時電感LI和電容C6形成并聯(lián)諧振電路，L2和C5形成并聯(lián)諧振電路。兩組并聯(lián)諧振電路串聯(lián)于端口 Pl和P2之間，從而呈現(xiàn)更大的諧振阻抗。單刀單擲射頻開關(guān)處于高阻狀態(tài)，等效電路如圖3所示。
[0027]由此可見，在發(fā)明結(jié)構(gòu)中，開關(guān)管T1、T2和T3的工作狀態(tài)和控制邏輯，與射頻開關(guān)的工作狀態(tài)是相反的，這有利于收發(fā)射頻開關(guān)的設(shè)計。
[0028]將本發(fā)明的單刀單擲射頻開關(guān)作為單刀雙擲射頻開關(guān)中的接收臂，此時接收和發(fā)射臂的開關(guān)管都由相同的邏輯控制，即，同時導(dǎo)通時，單刀雙擲開關(guān)處于發(fā)射模式；同時關(guān)斷時，單刀雙擲開關(guān)處于接收模式；這與通常的射頻開關(guān)設(shè)計是不同的。
[0029]將本發(fā)明的單刀單擲射頻開關(guān)作為單刀多擲射頻開關(guān)的接收臂，可以由m個接收臂和η個發(fā)射臂組成(m多2，η多I)。由于單刀多擲射頻開關(guān)中各個發(fā)射和接收臂都有橫跨開關(guān)管與耦合電容的電感，因此對于直流和低頻相當于多點短路，而這些點正是各自單獨結(jié)構(gòu)中ESD需要考慮的地方，在本發(fā)明的單刀多擲射頻開關(guān)的開關(guān)中只要有一個ESD接入點放置帶有ESD功能的器件，則整個電路都有ESD防護功能。
【附圖說明】
[0030]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0031]圖1是本發(fā)明單刀單擲射頻開關(guān)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2是圖1在開關(guān)管全部關(guān)斷時的等效電路。
[0033]圖3是圖1的開關(guān)管全部導(dǎo)通時的等效電路。
[0034]圖4是本發(fā)明單刀雙擲射頻開關(guān)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖5是本發(fā)明單刀多擲射頻開關(guān)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0036]如圖1所示，本發(fā)明單刀單擲射頻開關(guān)一實施例，包括:第一半導(dǎo)體開關(guān)器件Tl，其第一端通過第一電阻Rl連接第一狀態(tài)控制信號輸入端SI并通過第一電容Cl和第二電容C2連接該單刀單擲射頻開關(guān)第二端Ρ2，其第二端通過第二電阻R2連接第二狀態(tài)控制信號輸入端