[发明专利]CMOS工艺中的RF开关实现方式

说明书

技术领域

本公开一般涉及开关，且尤其涉及用于实现片上双极双通（double pole double through,DPDT）开关的方案。

背景技术

诸如通信设备且尤其是无线电话的消费产品早已变成标准商品。存在很多这种设备的制造商，这导致激烈竞争和价格战。

限制价格降低的因素之一是包括二极管、电阻器或电容器的设备组件的实际成本，这些组件在组成设备核心的芯片或芯片组外部。

然而，由于使用的不同技术，不可能在设备上布置这些组件。例如，由于其在标准CMOS工艺中的不可用性，PIN二极管不能布置在芯片上。

在芯片或芯片组外部的这些组件以很多方式增加设备的价格：它们必须被制造或购买，它们在设备内的组装产生包括装置和劳力的资源，且它们还占用印刷电路板（PCB）的面积，使得需要较大的板。

因而在本领域中需要能够以比常规设备更低成本制造的通信设备及制造这种设备的方法，其能够实现价格降低而不影响设备的能力。

发明内容

一种用于在各个选项之间选择的片上开关以及使用该开关的无线设备。

本公开的一个方面涉及用于在四个选项之间选择的开关，该开关包含四个或更多晶体管，其中在任意时刻，至多一个晶体管处于“导通”状态，其中该开关是片上开关。开关可选地是双极双通开关。开关可选地用在无绳电话的基站中。开关可选地在两个天线之间以及发射和接收状态之间选择。在开关内，该至少四个晶体管中的至少一个可选地是N沟道金属氧化物半导体（NMOS）晶体管。开关还可以包含向晶体管中的一个或更多个提供电压的控制电路。在开关内，控制电路可选地包含：用于向一个或更多晶体管的漏极提供零或负电压的组件；用于向一个或更多晶体管的源极提供正电压的组件；以及用于向一个或更多晶体管的栅极提供交流电压的组件。在开关内，晶体管中的一个或更多个可选地是N沟道金属氧化物半导体。

本公开的另一方面涉及具有手持机和基站的无线通信设备，该基站包含：第一天线和第二天线，该第一和第二天线中的每一个操作为发射和接收数据；以及开关，用于在发射或接收模式中操作第一或第二天线，该开关包含四个晶体管，该四个晶体管中的每一个具有其自己的控制电路，该开关位于基站的芯片上。在无线通信设备内，手持机可选地包含具有四个晶体管的开关，该开关位于手持机的芯片上。

附图说明

结合附图将从下面的详细描述更完整地理解和认知本公开，附图中，相应或相同的数字或字符指示相应或相同的组件。除非明确指示，附图提供本公开的示例性实施例或方面且不限制本公开的范围。在附图中：

图1是DPDT开关的四晶体管实现的一般方案。

图2是四晶体管实现及其控制电路的详细方案。

具体实施方式

典型的无绳电话手持机通常包含一个天线，而基站可以包含彼此以空间角布置的一个或两个天线。在每个时间点，应用空间分集，例如使用直接波和反射波创建建设性干涉而非破坏性干涉的天线。

发射/接收（T/R）开关在很多射频（RF）前端电路中是基本构建块。这种开关例如操作为确定特定天线是将用在发射状态还是接收状态。

用于增强的性能，诸如无绳电话的移动通信设备的基站或手持机需要两个开关，一个用于选择优选天线，且另一个用于选择通信方向——发射或接收。

开关的常规实现包含双极双通（DPDT）开关，其包含两对二极管加上诸如电阻器、阻抗匹配组件或其他组件的外围组件。

为了降低成本，希望将开关布置到芯片上。然而，在商用CMOS技术中，PIN晶体管不能布置在芯片上，因为PIN二极管在CMOS工艺或技术中不可用。

在本公开的优选实施例中，一对开关实现为四个晶体管的布置。

建议的解决方案通过将组件功能性集成到芯片而减小在芯片外部的多个组件。在标准CMOS工艺中实现晶体管开关，且相关网络基于具有高质量因子的键合线。晶体管开关的性能类似于外部二极管实现的性能。