[发明专利]一种SOI CMOS射频开关以及射频收发前端、移动终端

说明书

本申请公开了一种SOI CMOS射频开关，包括一个固定连接端和多个选择性连接端。每个选择性连接端与固定连接端之间构成一条通道。每条通道的主路径为三个以上级联的开关管。每条通道的两端开关管的源极和漏极之间均连接电容，每条通道的中间开关管的源极和漏极之间均连接电阻，每条通道的所有开关管的栅极连接同一个控制电压。每条通道所连接的控制电压还通过一个正向的反相器与电阻的串联支路连接到该条通道的主路径除两端以外的任意位置。在任意时刻，仅有一个控制电压为正电压，正电压所连接的通道闭合；其余控制电压均为零电压，零电压所连接的通道均断开。本申请SOI CMOS射频开关具有整体电路结构简化、成本降低、面积小的特点。

技术领域

本申请涉及一种射频开关，特别是涉及一种在SOI（绝缘体上硅）材料上以CMOS工艺实现的射频开关。

背景技术

随着移动通信技术的发展，出现了多种移动通讯标准并存的局面。例如在中国就有GSM、cdmaOne、W-CDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、LTE-FDD、LTE-TDD等移动通讯标准并存。每种移动通讯标准又定义了一个或多个工作频段，例如GSM标准就定义有14个工作频段。以手机为典型代表的移动终端为了提高兼容性以及在不同国家或地区的通用性，需要尽可能多地支持不同的移动通讯标准，这被称为多模特性。相应地，移动终端也需要尽可能多地支持一种或多种移动通讯标准的不同的工作频段，这被称为多频特性。为了实现多模多频特性，同时考虑到蓝牙、GPS、WLAN（无线局域网）、收音机等功能实现，在移动终端内部往往设置有多个射频功率放大器，每个射频功率放大器仅能用于一个频段或者频率范围接近的多个频段的信号放大，并且采用射频开关将所需的射频功率放大器切换到相应的通路上使用。此外，射频开关也被用于时分多路复用（Time-division multiplexing，TDM）系统中，用来切换发射通道和接收通道。例如，GSM标准就是由时分多路复用系统实现的。

在射频收发机中，射频前端通常是指从天线到混频器之间的所有电路结构。通常在移动终端的射频前端中，射频功率放大器采用GaAs（砷化镓）HBT（异质结双极型晶体管）工艺实现，射频开关采用SOI CMOS工艺实现。

请参阅图1，这是一种用于切换发射通道和接收通道的单刀双掷射频开关。所述射频开关具有三个连接端：端子一S1接天线，端子二S2接发射通道，端子三S3接接收通道。所述射频开关具有两个控制信号VT和VR，在这两个控制信号VT和VR的作用下，在任意时刻，端子一S1或者与端子二S2之间闭合，此时端子一S1与端子三S3之间断开；端子一S1或者与端子三S3之间闭合，此时端子一S1与端子二S2之间断开。由此实现了切换发射通道和接收通道的单刀双掷功能。

请参阅图2，这是图1所示的单刀双掷射频开关采用SOI CMOS工艺实现的一种具体电路。所述射频开关包括发射通道与接收通道。发射通道的主路径是从端子二S2通过隔直电容一C1后，再通过级联的三个开关管T1至T3直至端子一S1，发射信号TX循此路径到达天线。接收通道的主路径是从端子一S1通过级联的三个开关管T4至T6后，再通过隔直电容二C2直至端子三S3，接收信号RX循此路径离开天线。所述开关管T1至T6均采用SOI CMOS工艺实现，例如为NMOS器件。所述开关管T1至T6的源极与漏极之间分别连接一个电阻R1至R6。发射通道主路径上的开关管T1至T3的栅极分别通过一个电阻R11至R13连接到控制电压一VT。接收通道主路径上的开关管T4至T6的栅极分别通过一个电阻R14至R16连接到控制电压二VR。隔直电容一C1与开关管T1的连接处通过一个电阻R21接地。开关管T6与隔直电容二C2的连接处通过一个电阻R22接地。