CN101958703A - Soi cmos射频开关及包含该射频开关的射频发射前端模块 - Google Patents

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CN101958703A CN2010102399427A CN201010239942A CN101958703A CN 101958703 A CN101958703 A CN 101958703A CN 2010102399427 A CN2010102399427 A CN 2010102399427A CN 201010239942 A CN201010239942 A CN 201010239942A CN 101958703 A CN101958703 A CN 101958703A
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袁志鹏
王宇晨
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Ruidi Kechuang Microelectronic (Beijing) Co Ltd
RDA Microelectronics Beijing Co Ltd
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/44—Transmit/receive switching
    • H04B1/48—Transmit/receive switching in circuits for connecting transmitter and receiver to a common transmission path, e.g. by energy of transmitter

Abstract

本发明涉及SOI CMOS射频开关及包含该射频开关的射频发射前端模块。SOI CMOS射频开关，包括若干隔直流电容、若干电阻和若干开关管，所述开关管为SOI CMOS开关管，开关管的漏极经一电阻连接到沟道控制电压，开关管的源极经另一电阻连接到沟道控制电压，并且开关管的源极接天线；沟道控制电压大于0V，并且小于高电平与开关管的阈值电压之差；在同一时刻，只有一个开关管的控制信号的电压为高电平，其余的开关管的控制信号的电压为0V。本发明所提供的技术方案简化了射频开关的结构，并且本发明所提供的射频开关可以在单电源供电下工作，还使得SOI CMOS射频开关中开关晶体管的控制信号电压可以高于晶体管安全电压，提高了射频开关的可靠性。

Description

SOI CMOS射频开关及包含该射频开关的射频发射前端模块 
技术领域
本发明涉及射频领域，尤其是SOI CMOS射频开关及包含该射频开关的射频发射前端模块。 
背景技术
随着现代无线通信技术的不断发展，出现了多种通信标准并存的局面，如GSM，WCDMA，CDMA，TD-SCDMA等等。为了使同一个无线通信手机终端能够在全世界范围内通用，要求手机终端必须同时支持这些不同的通信标准。因此，在手机终端中需要多个支持不同通信标准的射频功率放大器，并且采用射频开关来将需要的射频功率放大器切换到发射通道。同时，射频开关也可以用于时分复用通信中切换发射和接收通道。 
通常手机终端射频前端中的射频功率放大器采用GaAs异质结双极型晶体管(HBT)工艺制造，射频开关采用GaAs赝高电子迁移率晶体管(pHEMT)工艺制造，而射频前端的控制器则采用CMOS工艺制造，因此这些不同工艺的组合使得射频前端电路封装较为复杂，且成本高昂。随着CMOS工艺及其兼容工艺的不断发展，业界在不断探索采用这些成本相对低廉的工艺来全部集成所有射频前端电路。目前，绝缘硅(SOI)CMOS工艺发展成熟，其与CMOS工艺兼容，相对GaAs工艺具有成本和集成度上的优势，并且它采用了高电阻率的衬底材料使得其具有和GaAs工艺可以比拟的射频性能，因此使得未来实现单片集成射频前端成为可能。 
在采用SOI CMOS工艺设计制造的射频开关中，现有技术方案通常需要正压和负压两种极性控制电压来对开关进行控制。如图1所示为在现有方案中常用的发射和接收单刀双掷射频开关，发射信号TX通过隔直流电容108连接到发射通路开关管102的漏极；发射通路开关管102的源极连接到天线107，并连接到接收通路开关管104的漏极；接收通路开关管104的源极经过隔直流电容109连接接收信号RX。发射通路开关管102的栅极通过电阻103连接到发射通路控制信号VT；接收通路开关管104的栅极通过电阻105连接到接收通路控制信号VR。电阻110的一端连接到发射通路开关管102的漏极，另一端连接到地；电阻113的一端连接到隔直流电容109的一端，另一端连接到地。VT或VR在同一时刻保持其中之一为正压电平VH，而另外一个为负压电平VL；VT或VR为正压电平VH时，相应的通路导通而另一通路关闭；当VT或VR为负压电平VL时，相应的通路关闭而另一通路导通；连接 到地的电阻110和电阻113使开关管102和104的沟道直流电压保持为0V。因此在VT和VR电平高低的控制下，实现了单刀双掷射频开关。高电平VH和低电平VL通常为+Vs和-Vs，由于在此方案中开关管的沟道直流电压为0V，这里Vs的最大取值取决于所选用SOI CMOS工艺NMOS器件的安全电压。譬如，对于0.18um特征尺寸的SOI CMOS工艺，Vs必须小于工艺要求的安全电压2.5V，否则将降低射频开关的可靠性。可以看到，在此方案中，需要产生正压和负压两种极性的控制信号，使得射频前端模块的解决方案较为复杂。 
如图2所示为在现有方案中另外一种常用的发射和接收单刀双掷射频开关。发射信号TX通过隔直流电容208连接到发射通路开关管202的漏极；发射通路开关管202的源极通过隔直流电容210连接到天线207，并通过隔直流电容211连接到接收通路开关管204的漏极；接收通路开关管204的源极经过隔直流电容209连接接收信号RX。发射通路开关管202的栅极通过电阻203连接到发射通路控制信号VT；接收通路开关管204的栅极通过电阻205连接到接收通路控制信号VR。另外，VT信号经过反相器214之后，通过电阻212连接到202的漏极；VR信号经过反相器215之后，通过电阻213连接到205的源极。VT或VR在同一时刻保持其中之一为高电平VH，而另外一个为0V；VT或VR为高电平VH时，相应的通路导通而另一通路关闭；当VT或VR为0V时，相应的通路关闭而另一通路导通。因此在VT和VR电平高低的控制下，实现了单刀双掷射频开关。在此方案中，只需要高电平VH和0V来对开关状态进行控制，即其可以单电源供电而不需要正压和负压两种极性的控制信号；然而，在此方案中，需要两个反相器，并且需要增加两个隔直流电容，使得射频前端模块的解决方案仍然较为复杂；同时在射频开关中，一般使用NMOS器件实现开关管，而采用CMOS反相器需要使用PMOS器件，这也会增加制造的难度。并且，由于在此方案中开关管的沟道直流电压为0V，高电平VH的最大取值取决于所选用SOI CMOS工艺NMOS器件的安全电压。譬如，对于0.18um特征尺寸的SOI CMOS工艺，VH必须小于工艺要求的安全电压2.5V，否则将降低射频开关的可靠性。 
发明内容
本发明为了克服现有技术中高电平VH最大值受限以及结构复杂的缺陷，提供SOI CMOS射频开关及包含该射频开关的射频发射前端模块。 
根据本发明的一个方面，提供了了一种SOI CMOS射频开关，包括若干隔直流电容308、309、408、409、814、若干电阻303、305、310-312、403、405、410-412、803、805、810-812、815、816和若干开关管302、304、402、 404、802、804、813，所述开关管为SOI CMOS开关管，开关管302、304、402、404、802、804、813的漏极经一电阻310、312、410、412、810、812、816连接到沟道控制电压，开关管302、304、402、404、802、804、813的源极经另一电阻311、411、811连接到沟道控制电压，并且开关管302、304、402、404、802、804、813的源极接天线307、407、807；沟道控制电压大于0V，并且小于高电平与开关管302、304、402、404、802、804、813的阈值电压之差；在同一时刻，只有一个开关管302、304、402、404、802、804、813的控制信号VT、VR、VP、VQ的电压为高电平，其余的开关管302、304、402、404、802、804、813的控制信号VT、VR、VP、VQ的电压为0V。 
根据本发明的一个方面，沟道控制电压通过对高电平进行分压得到；或者沟道控制电压通过对若干开关管302、304、402、404、802、804、813控制信号VT、VR、VP、VQ的电压差进行分压得到。 
根据本发明的一个方面，若干开关管302、304、402、404、802、804、813中得至少一个开关管302、304、402、404、802、804、813的源极和漏极互换。 
根据本发明的一个方面，开关管302、304、402、404、802、804、813为叠层串联晶体管。 
根据本发明的一个方面，所述射频开关为单刀双掷开关；所述单刀双掷开关包括电阻303、305、310、312、403、405、410-412、隔直流电容308、309、408、409和开关管302、304、402、404，隔直流电容308、408的一端接待传信号TX，隔直流电容308、408的另一端接开关管302、402的漏极，开关管302、402的栅极经电阻303、403接控制信号VT，开关管302、402的源极连接到开关管304、404的漏极，开关管302、402的栅极经电阻305、405连接到控制信号VR，开关管304、404的源极经隔直流电容309、409连接到待传信号RX，开关管302、402的源极连接到天线307、407，开关管302、402的源极经电阻311、411连接到沟道控制电压，开关管302、402的漏极经电阻310、410连接到沟道控制电压，开关管304、404的源极连接到沟道控制电压。 
根据本发明的一个方面，所述射频开关为单刀三掷开关；所述单刀三掷开关包括电阻803、805、810-812、815、816、隔直流电容808、809、814和开关管802、804、813，隔直流电容808的一端接待传信号TX1，隔直流电容808的另一端接开关管802的漏极，开关管802的栅极经电阻803接控制信号VT，开关管802的源极连接到开关管804的漏极，开关管804的栅 极经电阻805连接到控制信号VQ，开关管804的源极经隔直流电容809连接到待传信号TX3，开关管802的源极连接到天线807，开关管813的漏极接天线807，开关管813的源极经隔直流电容814接待传信号TX2，开关管813的栅极经电阻815接控制信号VP；开关管802的源极经电阻811连接到沟道控制电压，开关管802的漏极经电阻810连接到沟道控制电压，开关管804的源极经电阻812连接到沟道控制电压，开关管813的源极经电阻816连接到沟道控制电压。 
根据本发明的一个方面，对高电平进行分压的分压电路为：在高电平与地之间接电阻603，在电阻上选取一点输出沟道控制电压；或者在高电平与地之间串接电阻605和电阻607，在电阻605和电阻607的连接处输出沟道控制电压。 
根据本发明的一个方面，对若干开关管302、304、402、404、802、804、813控制信号VT、VR、VP、VQ的电压差进行分压的分压电路为：或者在控制信号VT和控制信号VR之间接电阻625，在电阻625上选取一点输出沟道控制电压；在控制信号VT和控制信号VR之间接电阻413和电阻414，在电阻413和电阻414的连接处输出沟道控制电压。 
根据本发明的一个方面，对若干开关管302、304、402、404、802、804、813控制信号VT、VR、VP、VQ的电压差进行分压的分压电路为：电阻817、电阻818和电阻819的一端分别连接控制信号VT、控制信号VP和控制信号VQ，电阻817、电阻818和电阻819的另外一端连接在一起输出沟道控制电压。 
根据本发明的一个方面，沟道控制电压的值为高电平的一半。 
根据本发明的一个方面，提供了一种射频发射前端模块，包括功率模式控制器910和射频开关914，所述射频开关为上述SOI CMOS射频开关。 
根据本发明的一个方面，射频发射前端模块还包括高功率模式射频功率放大器907、中功率模式射频功率放大器908和低功率模式射频功率放大器909；所述射频开关为上述SOI CMOS射频开关。 
根据本发明的一个方面，提供了一种移动终端，包括基带控制芯片61、前端芯片62、多功率模式射频发射前端模块63以及天线807、64，所述多功率模式射频发射前端模块63为上述的多功率模式射频发射前端模块。 
本发明所提供的技术方案简化了射频开关的结构，并且本发明所提供的射频开关可以在单电源供电下工作，而无需正、负极性控制信号，从而简化 了整个移动终端射频发射前端模块的结构；还使得SOI CMOS射频开关中开关晶体管的控制信号电压可以高于晶体管安全电压，提高了射频开关的可靠性。 
附图说明
图1是现有技术中第一种射频开关的结构图； 
图2是现有技术中第二种射频开关的结构图； 
图3是本发明实施例一的射频开关的结构图； 
图4是本发明实施例二的射频开关的结构图； 
图5是本发明提供的叠层串联晶体管的结构图； 
图6a-图6b是提供控制电压VCH的电路图； 
图7是变型的实施例二的射频开关结构图； 
图8是本发明实施例三的射频开关结构图； 
图9是本发明c的射频开关结构图； 
图10是本发明实施例五的射频发射前端模块； 
图11是本发明实施例六的射频发射前端模块。 
具体实施方式
实施例一 
本发明所提出的第一种射频开关的结构如图3所示。发射信号TX通过隔直流电容308连接到发射通路开关管302(NMOS管)的漏极；发射通路开关管302的源极连接到天线307，并且连接到接收通路开关管304(NMOS管)的漏极；接收通路开关管304的源极经过隔直流电容309连接到接收信号RX。发射通路开关管302的栅极通过电阻303连接到发射通路控制信号VT；接收通路开关管304的栅极通过电阻305连接到接收通路控制信号VR。另外，电阻310的一端连接到发射通路开关管302的漏极，另一端连接到沟道控制电压VCH；电阻311的一端连接到发射通路开关管302的源极，另一端连接到沟道控制电压VCH；电阻312的一端连接到接收通路开关管304的源极，另一端连接到沟道控制电压VCH。VT或VR在同一时刻保持其中之一为高电平VH，而另外一个为0V；VT或VR为高电平VH时，相应的通路导通而另一通路关闭；当VT或VR为0V时，相应的通路关闭而另一通路导通。因此在VT和VR电平高低的控制下，实现了单刀双掷射频开关。沟道控制电压VCH的电压值与高电平VH、NMOS器件的阈值电压Vth的关系为： 0V＜VCH＜(VH-Vth)。需要说明的是，在SOI CMOS工艺中，NMOS器件的源极和漏极可以互换，因此在本方案描述中，所有NMOS器件的源极和漏极也是可以互换的。另外，根据射频开关所需要承受的射频功率大小，除了可以调整单个NMOS器件的尺寸外；还可以采用叠层串联多个NMOS器件的方法，如图5所示的示例为5个NMOS器件的叠层串联；采用多少个NMOS器件叠层串联，需要根据具体应用中所需要承受的射频功率来决定。由上可知，本技术方案中控制电压不需要正负极性双电源，只需要单电源供电即可；也不需要反相器，结构简单；并且在本方案中，开关NMOS的沟道电压被抬高到VCH，而不是0V，使得控制电压高电平VH的电压值可以高于NMOS器件的安全电压，提高了射频开关的可靠性。需要说明的是，直流供电电压VH的值，电阻303、310、305、311、312，以及电容308、309的元件值，需要根据射频开关的具体情况来设计，这对于本领域技术人员来讲是易于理解的。 
对于提供控制电压VCH的技术方案可有许多种不同的实现方式，例如可以直接提供一个满足下述条件的电压：0V＜VCH＜(VH-Vth)，其中VH是直流供电电压，Vth是NMOS管的阈值电压。也可以通过分压电路对VH进行分压获得VCH，图6a-图6b显示了两种不同的实现方案。 
图6a中，单个电阻603连接在VH和地之间，从电阻603上分压输出VCH；图6b中，电阻605和电阻607串联后连接在VH和地之间，从电阻605和电阻607的连接处分压输出VCH。 
实施二 
本发明所提出的第二种射频开关的结构如图4所示。发射信号TX通过隔直流电容408连接到发射通路开关管402(NMOS管)的漏极；发射通路开关管402的源极连接到天线407，并且连接到接收通路开关管404(NMOS管)的漏极；接收通路开关管404的源极经过隔直流电容409连接到接收信号RX。发射通路开关管402的栅极通过电阻403连接到发射通路控制信号VT；接收通路开关管404的栅极通过电阻405连接到接收通路控制信号VR。另外，电阻410的一端连接到402的漏极；电阻411的一端连接到发射通路开关管402的源极；电阻412的一端连接到接收通路开关管404的源极；电阻410的另外一端、电阻411的另外一端、电阻412的另外一端连接在一起，并且和电阻413的一端、电阻414的一端相连。电阻413的另外一端连接到发射通路控制信号VT；电阻414的另外一端连接到发射通路控制信号VR。VT或VR在同一时刻保持其中之一为高电平VH，而另外一个为0V；VT或VR为高电平VH时，相应的通路导通而另一通路关闭；当VT或VR为0V时，相应的通路关闭而另一通路导通。因此在VT和VR电平高低的控制下，实现了单刀双掷射频开关。优选地，电阻410、411、412、413、414通过选择合适 的阻值，使得VT和VR信号电压经过电阻分压之后始终保持发射通路开关管402和接收通路开关管404的沟道电压为VH/2。需要说明的是，在SOI CMOS工艺中，NMOS器件的源极和漏极可以互换，因此在本方案描述中，所有NMOS器件的源极和漏极也是可以互换的。另外，根据射频开关所需要承受的射频功率大小，除了可以调整单个NMOS器件的尺寸外；还可以采用叠层串联多个NMOS器件的方法，如图5所示的示例为5个NMOS器件的叠层串联；采用多少个NMOS器件叠层串联，需要根据具体应用中所需要承受的射频功率来决定。由上可知，本技术方案中控制电压不需要正负极性双电源，只需要单电源供电即可；也不需要反相器，结构简单；并且在本方案中，开关NMOS的沟道电压可以被抬高到VH/2，而不是0V，使得控制电压高电平VH的电压值可以高于NMOS器件的安全电压，提高了射频开关的可靠性。需要说明的是，直流供电电压VH的值，电阻403、410、413、305、311、312、414，以及电容408、409的元件值，需要根据射频开关的具体情况来设计，这对于本领域技术人员来讲是易于理解的。 
作为对第二种射频开关的结构的变型，图7显示了可能的变型结构。图7a中，用单个电阻625代替了图4中的电阻413和电阻414，其余部分与图4中相应的部分相同。VT或VR在同一时刻保持其中之一为高电平VH，而另外一个为0V；VT或VR为高电平VH时，相应的通路导通而另一通路关闭；当VT或VR为0V时，相应的通路关闭而另一通路导通。因此在VT和VR电平高低的控制下，实现了单刀双掷射频开关。优选地，通过选择电阻410、411、412的合适阻值，还通过选择电阻625与电阻410另一端连接的位置，使得VT和VR信号电压经过电阻分压之后始终保持发射通路开关管402和接收通路开关管404的沟道电压为VH/2。需要说明的是，在SOI CMOS工艺中，NMOS器件的源极和漏极可以互换，因此在本方案描述中，所有NMOS器件的源极和漏极也是可以互换的。另外，根据射频开关所需要承受的射频功率大小，除了可以调整单个NMOS器件的尺寸外；还可以采用叠层串联多个NMOS器件的方法，如图5所示的示例为5个NMOS器件的叠层串联；采用多少个NMOS器件叠层串联，需要根据具体应用中所需要承受的射频功率来决定。由上可知，本技术方案中控制电压不需要正负极性双电源，只需要单电源供电即可；也不需要反相器，结构简单；并且在本方案中，开关NMOS的沟道电压可以被抬高到VH/2，而不是0V，使得控制电压高电平VH的电压值可以高于NMOS器件的安全电压，提高了射频开关的可靠性。需要说明的是，直流供电电压VH的值，电阻403、410、305、311、312，电容408、409的元件值，需要根据射频开关的具体情况来设计，这对于本领域技术人员来讲是易于理解的。 
实施例三 
本发明所提出的第三种射频开关的结构如图8所示，该开关是一个单刀三掷开关，可用于选择不同的射频发射信号TX1、TX2、TX3传输到天线807。发射信号TX1通过隔直流电容808连接到发射通路开关管802(NMOS管)的漏极；发射通路开关管802的源极连接到天线807，并且连接到发射通路开关管804(NMOS管)的漏极，还连接到发射通路开关管813(NMOS管)的漏极；发射通路开关管804的源极经过隔直流电容809连接到发射信号TX3；发射通路开关管813的源极经过隔直流电容814连接到发射信号TX2。发射通路开关管802的栅极通过电阻803连接到发射通路控制信号VT；发射通路开关管804的栅极通过电阻805连接到发射通路控制信号VQ；发射通路开关管813的栅极通过电阻815连接到发射通路控制信号VP。另外，电阻810的一端连接到发射通路开关管802的漏极，另一端连接到沟道控制电压VCH；电阻811的一端连接到发射通路开关管802的源极，另一端连接到沟道控制电压VCH；电阻812的一端连接到发射通路开关管804的源极，另一端连接到沟道控制电压VCH；电阻814的一端连接至发射通路开关管813的源极，另一端连接到沟道控制电压VCH。VT、VQ或VP在同一时刻保持其中之一为高电平VH，而另外二个为0V；VT、VQ或VP为高电平VH时，相应的通路导通而另外二个通路关闭。因此在VT、VQ或VP电平高低的控制下，实现了单刀三掷射频开关。沟道控制电压VCH的电压值与高电平VH、NMOS器件的阈值电压Vth的关系为：0V＜VCH＜(VH-Vth)。需要说明的是，在SOI CMOS工艺中，NMOS器件的源极和漏极可以互换，因此在本方案描述中，所有NMOS器件的源极和漏极也是可以互换的。另外，根据射频开关所需要承受的射频功率大小，除了可以调整单个NMOS器件的尺寸外；还可以采用叠层串联多个NMOS器件的方法，如图5所示的示例为5个NMOS器件的叠层串联；采用多少个NMOS器件叠层串联，需要根据具体应用中所需要承受的射频功率来决定。由上可知，本技术方案中控制电压不需要正负极性双电源，只需要单电源供电即可；也不需要反相器，结构简单；并且在本方案中，开关NMOS的沟道电压被抬高到VCH，而不是0V，使得控制电压高电平VH的电压值可以高于NMOS器件的安全电压，提高了射频开关的可靠性。需要说明的是，直流供电电压VH的值，电阻803、810、805、811、812、813、816，以及电容808、809、814的元件值，需要根据射频开关的具体情况来设计，这对于本领域技术人员来讲是易于理解的。 
对于VCH提供的技术方案可有许多种不同的实现方式，例如可以直接提供一个满足下述条件的电压：0V＜VCH＜(VH-Vth)，其中VH是直流供电电压，Vth是NMOS管的阈值电压。也可以通过分压电路对VH进行分压获得VCH，图6a-图6b显示了两种不同的实现方案。 
图6a中，单个电阻603连接在VH和地之间，从电阻603上分压输出VCH；图6b中，电阻605和电阻607串联后连接在VH和地之间，从电阻605 和电阻607的连接处分压输出VCH。 
实施例四 
本发明所提出的第四种射频开关的结构如图9所示，该开关是一个单刀三掷开关，可用于选择不同的发射信号TX1、TX2、TX3传输到天线807。发射信号TX1通过隔直流电容808连接到发射通路开关管802(NMOS管)的漏极；发射通路开关管802的源极连接到天线807，并且连接到发射通路开关管804(NMOS管)的漏极，还连接到发射通路开关管813(NMOS管)的漏极；发射通路开关管804的源极经过隔直流电容809连接到发射信号TX3；发射通路开关管813的源极经过隔直流电容814连接到发射信号TX2。发射通路开关管802的栅极通过电阻803连接到发射通路控制信号VT；发射通路开关管804的栅极通过电阻805连接到发射通路控制信号VQ；发射通路开关管813的栅极通过电阻815连接到发射通路控制信号VP。另外，电阻810的一端连接到发射通路开关管802的漏极，另一端经电阻817连接到发射通路控制信号VT、经电阻818连接到发射通路控制信号VP并经电阻819连接到发射通路控制信号VQ；电阻811的一端连接到发射通路开关管802的源极，另一端经电阻817连接到发射通路控制信号VT、经电阻818连接到发射通路控制信号VP并经电阻819连接到发射通路控制信号VQ；电阻812的一端连接到发射通路开关管804的源极，另一端经电阻817连接到发射通路控制信号VT、经电阻818连接到发射通路控制信号VP并经电阻819连接到发射通路控制信号VQ；电阻814的一端连接至发射通路开关管813的源极，另一端经电阻817连接到发射通路控制信号VT、经电阻818连接到发射通路控制信号VP并经电阻819连接到发射通路控制信号VQ。VT、VQ或VP在同一时刻保持其中之一为高电平VH，而另外二个为0V；VT、VQ或VP为高电平VH时，相应的通路导通而另外二个通路关闭。因此在VT、VQ或VP电平高低的控制下，实现了单刀三掷射频开关。沟道控制电压VCH的电压值与高电平VH、NMOS器件的阈值电压Vth的关系为：0V＜VCH＜(VH-Vth)。需要说明的是，在SOI CMOS工艺中，NMOS器件的源极和漏极可以互换，因此在本方案描述中，所有NMOS器件的源极和漏极也是可以互换的。另外，根据射频开关所需要承受的射频功率大小，除了可以调整单个NMOS器件的尺寸外；还可以采用叠层串联多个NMOS器件的方法，如图5所示的示例为5个NMOS器件的叠层串联；采用多少个NMOS器件叠层串联，需要根据具体应用中所需要承受的射频功率来决定。由上可知，本技术方案中控制电压不需要正负极性双电源，只需要单电源供电即可；也不需要反相器，结构简单；并且在本方案中，开关NMOS的沟道电压被抬高到VCH，而不是0V，使得控制电压高电平VH的电压值可以高于NMOS器件的安全电压，提高了射频开关的可靠性。需要说明的是，直流供电电压VH的值，电阻803、810、805、811、812、813、816、817、818、819，以及电容808、809、814 的元件值，需要根据射频开关的具体情况来设计，这对于本领域技术人员来讲是易于理解的。 
实施例五 
应用了本发明提供的单刀三掷开关的多功率模式射频发射前端的解决方案如图10所示。图10中，高功率模式射频功率放大器907包括功率放大器管芯901及其输出匹配网络902；中功率模式射频功率放大器908包括功率放大器管芯903及其输出匹配网络904；低功率模式射频功率放大器909包括功率放大器管芯905及其输出匹配网络906。高功率模式射频功率放大器907、中功率模式射频功率放大器908和低功率模式射频功率放大器909分别输出高、中、低等级的射频功率，它们的输入端都连接到射频输入信号(RFIN)。由于每个射频功率放大器都为各自的输出功率等级单独设计，因此可以保证在各个功率模式下都有较高的效率。射频开关芯片914为一个单刀三掷开关。高功率模式射频功率放大器907的输出端连接到射频开关914的第一端911，射频开关914的第四端915连接到天线807；中功率模式射频功率放大器908的输出端连接到射频开关914的第二端912；低功率模式射频功率放大器905的输出端连接到射频开关914的第三端913。高功率模式射频功率放大器907、中功率模式射频功率放大器908和低功率模式射频功率放大器909在同一时刻只有其中之一工作；高功率模式射频功率放大器907工作时，射频开关的第一端911和射频开关的第四端915连接；中功率模式射频功率放大器908工作时，射频开关的第二端912和射频开关的第四端915连接；低功率模式射频功率放大器909工作时，射频开关的第三端913和射频开关的第四端915连接。 
图10中的单刀三掷开关可以为实施例三或实施例四提供的单刀三掷开关，其中VT、VP和VQ由功率模式控制器提供。射频开关914的第一端911接收射频发射信号TX1，射频开关914的第一端912接收射频发射信号TX2，射频开关914的第一端913接收射频发射信号TX3。高功率模式射频功率放大器907工作时，VT＝VH，VP和VQ均为0V；中功率模式射频功率放大器908工作时，VP＝VH，VT和VQ均为0V；低功率模式射频功率放大器909工作时，VQ＝VH，VT和VP均为0V。 
实施例六 
本发明提供的多功率模式射频发射前端模块可以应用于支持各种通信标准的移动终端中，例如GSM、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA以及LTE等，也可以应用于双模或者多模移动终端中，例如GSM/CDMA双 模移动终端以及WCDMA/TD-SCDMA双模移动终端。 
图11显示了移动终端的结构示意图。移动终端包括基带控制芯片61、前端芯片(射频收发器)62、多功率模式射频发射前端模块63以及天线64。多功率模式射频发射前端模块63可以为上述实施例提供的任一多功率模式射频发射前端模块。基带控制芯片61用于合成将要发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码；前端芯片62，对从基带控制芯片61传输来的基带信号进行处理而生成射频信号，并将所生成的射频信号发送到多功率模式射频发射前端模块63，或对从多功率模式射频发射前端模块63传输来的射频信号进行处理而生成基带信号，并将所生成的基带信号发送到基带控制芯片61；多功率模式射频发射前端模块63用于对从前端芯片62传输来的射频信号进行诸如功率放大的处理，或接收信号并将该接收信号处理后发送至前端芯片62；天线64，其与多功率模式射频发射前端模块63相连接，用于从外界接收信号或发射从多功率模式射频发射前端模块63传输来的信号。 
具体而言，进行信号发射时，基带控制芯片61把要发射的信息编译成基带码(基带信号)并将其传输给前端芯片62，前端芯片62对该基带信号进行处理生成射频信号，并将该射频信号传输到多功率模式射频发射前端模块63，多功率模式射频发射前端模块63将从前端芯片62传输来的射频信号进行功率放大并通过天线64向外发射；进行信号接收时，多功率模式射频发射前端模块63将通过天线64接收的射频信号传输给前端芯片62，前端芯片62将从多功率模式射频发射前端模块63传输来的射频信号转换为基带信号，并将该基带信号传输到基带控制芯片61，最后由基带控制芯片61将从前端芯片62传输来的基带信号解译为接收信息。 
可选地，所述要发射的信息或接收信息可以包括音频信息、地址信息(手机号码、网站地址)、文字信息(短信息文字、网站文字)、图片信息等。 
所述基带控制芯片的主要组件为处理器(DSP、ARM等)和内存(如SRAM、Flash)。可选地，该基带控制芯片由单一基带芯片实现。 
优选地，所述前端芯片支持两种基带信号接口，可以支持带模拟基带功能的基带控制芯片，也可以同时支持纯数字的基带控制芯片。 
本发明所提出的技术方案，可以应用于各种不同通信标准的手机终端中，如GSM、CDMA、WCDMA、LTE等，并且可以很容易地扩展到单刀双掷以外的应用，如单刀四掷、单刀八掷等等。本发明所举的单刀双掷的实施例，不用于限制本发明的应用范围，这对于本领域专业人员来说是易于理解的。 

Claims (13)

1.一种SOI CMOS射频开关，包括若干隔直流电容(308、309、408、409、814)、若干电阻(303、305、310-312、403、405、410-412、803、805、810-812、815、816)和若干开关管(302、304、402、404、802、804、813)，所述开关管为SOI CMOS开关管，其特征在于，开关管(302、304、402、404、802、804、813)的漏极经一电阻(310、312、410、412、810、812、816)连接到沟道控制电压，开关管(302、304、402、404、802、804、813)的源极经另一电阻(311、411、811)连接到沟道控制电压，并且开关管(302、304、402、404、802、804、813)的源极接天线(307、407、807)；沟道控制电压大于0V，并且小于高电平与开关管(302、304、402、404、802、804、813)的阈值电压之差；在同一时刻，只有一个开关管(302、304、402、404、802、804、813)的控制信号(VT、VR、VP、VQ)的电压为高电平，其余的开关管(302、304、402、404、802、804、813)的控制信号(VT、VR、VP、VQ)的电压为0V。
2.如权利要求1所述的SOI CMOS射频开关，其特征在于，沟道控制电压通过对高电平进行分压得到；或者沟道控制电压通过对若干开关管(302、304、402、404、802、804、813)控制信号(VT、VR、VP、VQ)的电压差进行分压得到。
3.如权利要求2所述的SOI CMOS射频开关，其特征在于，若干开关管(302、304、402、404、802、804、813)中得至少一个开关管(302、304、402、404、802、804、813)的源极和漏极互换。
4.如权利要求1所述的SOI CMOS射频开关，其特征在于，开关管(302、304、402、404、802、804、813)为叠层串联晶体管。
5.如权利要求3所述的SOI CMOS射频开关，其特征在于，所述射频开关为单刀双掷开关；所述单刀双掷开关包括电阻(303、305、310、312、403、405、410-412)、隔直流电容(308、309、408、409)和开关管(302、304、402、404)，隔直流电容(308、408)的一端接待传信号(TX)，隔直流电容(308、408)的另一端接开关管(302、402)的漏极，开关管(302、402)的栅极经电阻(303、403)接控制信号(VT)，开关管(302、402)的源极连接到开关管(304、404)的漏极，开关管(302、402)的栅极经电阻(305、405)连接到控制信号(VR)，开关管(304、404)的源极经隔直流电容(309、409)连接到待传信号(RX)，开关管(302、402)的源极连接到天线(307、407)，开关管(302、402)的源极经电阻(311、411)连接到沟道控制电压，开关管(302、402)的漏极经电阻(310、410)连接到沟道控制电压，开关管(304、404)的源极连接到沟道控制电压。
6.如权利要求3所述的SOI CMOS射频开关，其特征在于，所述射频开关为单刀三掷开关；所述单刀三掷开关包括电阻(803、805、810-812、815、816)、隔直流电容(808、809、814)和开关管(802、804、813)，隔直流电容(808)的一端接待传信号(TX1)，隔直流电容(808)的另一端接开关管(802)的漏极，开关管(802)的栅极经电阻(803)接控制信号(VT)，开关管(802)的源极连接到开关管(804)的漏极，开关管(804)的栅极经电阻(805)连接到控制信号(VQ)，开关管(804)的源极经隔直流电容(809)连接到待传信号(TX3)，开关管(802)的源极连接到天线(807)，开关管(813)的漏极接天线(807)，开关管(813)的源极经隔直流电容(814)接待传信号TX2，开关管(813)的栅极经电阻(815)接控制信号VP；开关管(802)的源极经电阻(811)连接到沟道控制电压，开关管(802)的漏极经电阻(810)连接到沟道控制电压，开关管(804)的源极经电阻(812)连接到沟道控制电压，开关管(813)的源极经电阻(816)连接到沟道控制电压。
7.如权利要求2所述的SOI CMOS射频开关，其特征在于，
对高电平进行分压的分压电路为：在高电平与地之间接电阻(603)，在电阻上选取一点输出沟道控制电压；或者在高电平与地之间串接电阻(605)和电阻(607)，在电阻(605)和电阻(607)的连接处输出沟道控制电压。
8.如权利要求5所述的SOI CMOS射频开关，其特征在于，对若干开关管(302、304、402、404、802、804、813)控制信号(VT、VR、VP、VQ)的电压差进行分压的分压电路为：在控制信号(VT)和控制信号(VR)之间接电阻(625)，在电阻(625)上选取一点输出沟道控制电压；或者在控制信号(VT)和控制信号(VR)之间接电阻(413)和电阻(414)，在电阻(413)和电阻(414)的连接处输出沟道控制电压。
9.如权利要求6所述的SOI CMOS射频开关，其特征在于，
对若干开关管(302、304、402、404、802、804、813)控制信号(VT、VR、VP、VQ)的电压差进行分压的分压电路为：电阻(817)、电阻(818)和电阻(819)的一端分别连接控制信号(VT)、控制信号(VP)和控制信号(VQ)，电阻(817)、电阻(818)和电阻(819)的另外一端连接在一起输出沟道控制电压。
10.如权利要求1所述的SOI CMOS射频开关，其特征在于，沟道控制电压的值为高电平的一半。
11.一种射频发射前端模块，包括功率模式控制器(910)和射频开关(914)，其特征在于，所述射频开关为如权利要求1-10中任意一项所述的SOI CMOS射频开关。
12.如权利要求11所述的射频发射前端模块，其特征在于，射频发射前端模块还包括高功率模式射频功率放大器(907)、中功率模式射频功率放大器(908)和低功率模式射频功率放大器(909)；所述射频开关为如权利要求6所述的SOI CMOS射频开关。
13.一种移动终端，包括基带控制芯片(61)、前端芯片(62)、多功率模式射频发射前端模块(63)以及天线(807、64)，其特征在于，所述多功率模式射频发射前端模块(63)为如权利要求11所述的多功率模式射频发射前端模块。
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