[实用新型]单刀单掷射频开关及其构成的单刀多掷射频开关

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路领域，特别是涉及一种单刀单掷射频开关。本实用新型还涉及由所述单刀单掷射频开关构成的单刀多掷射频开关。

背景技术

随着现代通信技术的深入发展通信设备正在向小型化和低能耗发展，这就要求通信设备内的每个组件都采用小型化设计，尽量控制器件尺寸和厚度，同时也要尽量减少组件数量及组件功率消耗。

射频信号输入输出模块主要可实现对接收射频信号的低噪声放大和发射射频信号的功率放大等功能，是射频通信设备中不可或缺的组成部分，其中，单刀单掷开关和单刀多掷开关用以实现射频信号的信号流向控制等作用。在目前的微波通讯系统中，功率开关通常采用几种形式：(1)采用分立的硅材料的PIN二极管，采用混合电路的方式实现，其缺点是体积大，工作频率窄且控制电路复杂。(2)采用砷化镓(GaAs)高电子迁移率晶体管(pHEMT)单片开关，高电子迁移率晶体管开关具有体积小、应用频带宽等特点，但是，不易于和其它的射频电路做单芯片整合。(3)采用MOS器件的开关，有价格优势，适于和其它部分通信电路做片上集成，缺点是耐压和耐大功率的能力有限。除此之外，现有的功率开关还急需克服插入损耗大、隔离度不理想、输入输出驻波比大和开关响应时间长等缺点，随着现代通信技术的不断发展和人们对通信质量要求地日益苛刻，传统的功率开关已不能满足实际使用的需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种与现有单刀单掷射频开关相比较，在断开时具有更高隔离度，在导通时具有更灵活的阻抗变换功能的单刀单掷射频开关。

本实用新型还提供一种与现有单刀多掷射频开关相比较，在断开时具有更高隔离度，在导通时具有更灵活的阻抗变换功能的单刀多掷射频开关。

为解决上述技术问题本实用新型提供的单刀单掷射频开关，包括：电感L1、第一～第三电容C1～C3和开关器件S1；

电感L1连接在射频端RF和天线端ANT之间，第一电容C1和第二电容C2串联在射频端RF和天线端ANT之间并与电感L1形成并联；开关器件S1一端连接在第一电容C1和第二电容C2之间，另一端通过第三电容C3接地。

其中，开关器件S1为PMOS、NMOS、HEMT或LDMOS。

其中，开关器件S1断开时，该单刀单掷射频开关工作状态为断开；开关器件S1导通时，该单刀单掷射频开关工作状态为导通。

其中，第一电容C1和第二电容C2的电容值相同。

其中，第一电容C1和第二电容C2的电容值为C，该单刀单掷射频开关工作频率为f，电感L1的电感值为L，该单刀单掷射频开关断开时，L和C在该单刀单掷射频开关工作频率上并联谐振，即f＝1/[2π·(L·C/2)^0.5]。

其中，第三电容C3的电容值远远大于C，即C3>>C。

其中，该单刀单掷射频开关导通时，电感L1、第一电容C1和第二电容C2构成一个π型网络，所述π型网络连接了射频端RF和天线端ANT并具有阻抗变换的作用。电感L1、第一电容C1和第二电容C2之间的关系，可由具体的阻抗变换要求而设置。

一种具有上述任意一项所述单刀单掷射频开关的单刀多掷射频开关，包括：

结构相同的N条臂，每一臂的第一端为射频端RF，每一臂的第二端连接在一起后连接天线端ANT，N≥2；

每一条臂由上述任意一项所述单刀单掷射频开关构成。

本实用新型工作原理如下：

图2所示是本实用新型单刀单掷射频开关在关断状态的等效电路图。由于第一电容C1和第二电容C2的电容值相同均为C，射频开关工作频率为f，电感L1的电感值为L，则半导体开关器件S1断开时，射频端RF与天线端ANT之间，只有处于并联谐振的L和C，呈现高阻抗。因此射频端RF与天线端ANT之间没有通路，射频开关为断开状态。此工作条件仅限制了L和C之间的相对数值关系。

图3所示是单刀单掷射频开关在导通状态的等效电路图。当开关器件S1导通时，由于第三C3的电容值远大于C(远大于是指C3比C大1个数量级以上，即10倍)，以至于在单刀单掷射频开关工作频率上第三电容C3几乎呈现出交流短路(AC short)，因此第一电容C1和第二电容C2相连接的点被开关器件S1短路到地。在射频端RF和天线端ANT之间形成了一个电感L1、第一电容C1和第二电容C2组成的π型网络。由这里的π型网络阻抗变换条件，可求出电感L1的电感值L和第一电容C1、第二电容C2的电容值C的绝对数值。