CN102891700A - Rf天线开关电路、高频天线部件和移动通信装置 - Google Patents

Abstract

本文所公开的是一种RF天线开关电路、高频天线部件和移动通信装置。RF天线开关电路包括：天线；输入和输出端，其包括至少一个发射端和至少一个接收端；至少一个发射开关组，其被置于至少一个发射端与天线侧共用节点之间的发射通路上，并根据控制信号来传送信号；至少一个接收开关组，其被置于至少一个接收端与天线侧共用节点之间的接收通路上，并根据控制信号来传送信号；至少一个发射端侧分流开关组，其分流连接至各发射端侧；至少一个接收端侧分流开关组，其分流连接至各接收端侧；以及共用分流开关组，其连接在接地侧共用节点与地之间。

Description

RF天线开关电路、高频天线部件和移动通信装置

相关申请的交叉引用

本申请主张享有于2011年7月19日提交的题为“RF天线开关电路、高频天线部件和移动通信装置”的韩国专利申请第10-2011-0071534号的权益，其整体通过引用结合于本申请。

技术领域

本发明涉及RF天线开关电路、高频天线部件和移动通信装置。更具体地，本发明涉及包括共用分流开关组的RF天线开关电路、高频天线部件和移动通信装置。

背景技术

在高度信息化的社会中，各种类型的移动通信装置的使用已在增多。在提高了通信性能和移动性的同时，需要小型化各种移动通信装置。

因此，为支持小型化，即使在高频部件中，例如也已使用了集成有发射器和接收器的用于移动通信装置的RF天线、诸如SPDT开关结构的多频带RF天线等。具体地，随着对RF天线的小型化的需求，高频部件作为单芯片类型来实施。

例如，当使用FET元件时，由于导通电阻和截止电容而不是由于FET的开-关状态异常的短路-开路（short-open）电路，根据现有技术的诸如SPDT开关结构的具有单个天线和多个输入及输出端的多频带RF开关电路产生损耗且降低了隔离度。在一条通路中的开关元件的插入损耗与另一通路中的隔离度之间存在权衡，从而有需要提高与另一通路的隔离特性。

根据现有技术来描述RF天线开关电路，发射晶体管被插入到发射端的发射通路中，以及接收晶体管被插入到接收端的接收通路中，使得通过单个天线来发射和接收信号。根据现有技术，为提高与另一通路的隔离特性而配置的发射端侧分流晶体管和接收端侧分流晶体管被连接至地。

在该情况下，为经受住施加至输入端的高输出功率，发射端侧分流晶体管和接收端侧分流晶体管具有多个晶体管串联叠置（stack）的结构。即，多个晶体管分别独立地在发射端侧分流电路和接收端侧分流电路中叠置。因此，当设计成经受高输出功率时，增加了RF开关的尺寸。

为更加满足RF天线的小型化和单芯片，在改善高输出功率传输特性和隔离特性的同时，可减小RF天线开关的尺寸。

发明内容

本发明的目的在于分别在发射端侧分流电路和接收端侧分流电路中，在通过减少开关元件的数量和共享对应于所减少数量的开关元件来改善高输出功率传输特性和隔离特性以及更加满足小型化和单芯片类型的同时，提供RF天线开关电路、使用该电路的高频天线部件以及能减小RF天线尺寸的移动通信装置。

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种RF天线开关电路，包括：天线；输入和输出端，其包括至少一个发射端和至少一个接收端；至少一个发射开关组，其被置于至少一个发射端与天线侧共用节点之间的发射通路上，并根据控制信号来传送信号；至少一个接收开关组，其被置于至少一个接收端与天线侧共用节点之间的接收通路上，并根据控制信号来传送信号；至少一个发射端侧分流开关组，其分别分流连接至各发射端侧，以与发射端开关组并联；至少一个接收端侧分流开关组，其分别分流连接至各接收端侧，以与接收端开关组并联；以及共用分流开关组，其连接在接地侧共用节点与地之间，并与发射端侧分流开关组和接收端侧分流开关组中的每一个的导通操作同步被导通，其中，发射端侧分流开关组和接收端侧分流开关组共同连接至接地侧共用节点，其中，当发射开关组和接收开关组中的任一个处于导通状态时，其另一个处于截止状态，且并联分流连接至发射开关组和接收开关组中处于导通状态的任一个的分流开关组处于截止状态。

当发射开关组和接收开关组中的任一个处于导通状态时，与其并联分流连接的分流开关组可处于截止状态，且其余未与其分流连接的分流开关组可彼此同步，以工作在导通状态下。

在发射开关组和接收开关组中的任一个从导通状态切换至截止状态之后，在一定时间间隔内，其余发射开关组和接收开关组中的任一个可从截止状态切换至导通状态。

在控制信号周期内，可与将发射开关组和接收开关组中的任一个从截止状态切换至导通状态的操作同步来执行将其余发射开关组和接收开关组中的任一个从导通状态切换至截止状态的操作。

发射开关组、接收开关组、发射端侧分流开关组、接收端侧分流开关组、以及共用分流开关组各自可由晶体管构成。

发射端侧分流开关组、接收端侧分流开关组、以及共用分流开关组各自可由多个场效应晶体管的漏极和源极彼此相连接的叠置结构构成。

通过彼此串联连接第一接收开关组和第二接收开关组，接收开关组中的至少一部分可形成在一个接收通路上，以及分流连接至第一接收开关组和第二接收开关组彼此串联连接的接收通路的接收端侧分流开关组可被分流连接至第一接收开关组与第二接收开关组之间的节点。

输入和输出端可由单个发射端和单个接收端构成，以及发射开关组和接收开关组各自可由单个开关组构成。

根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种使用如上所述的RF天线开关电路的高频天线部件。

根据本发明的另一示例性实施方式，提供了一种包括如上所述的高频天线部件的移动通信装置。

用于高频天线部件的RF天线开关电路的输入和输出端可由一个发射端和一个接收端构成，以及用于高频天线部件的RF天线开关电路的发射开关组和接收开关组各自可由一个开关组构成。

附图说明

图1是示意性示出根据本发明示例性实施方式的RF天线开关电路的框图。

图2是示意性示出根据本发明另一示例性实施方式的RF天线开关电路的框图。

图3是示意性示出根据本发明另一示例性实施方式的RF天线开关电路的框图。

图4A和图4B是示意性示出施加至根据本发明示例性实施方式的RF天线开关电路的控制信号的框图。

具体实施方式

将参照附图描述用于实现上述目的的本发明的示例性实施方式。在描述本发明的示例性实施方式时，相同附图标记将用于描述相同部件，并将省略重复的或使本发明的涵义被限制性理解的附加描述。

需要理解，在本描述中，当元件被简单地称为“连接至”或“耦接至”另一元件而不是“直接连接至”或“直接耦接至”另一元件时，可以是“直接连接至”或“直接耦接至”另一元件，或者是连接至或耦接至另一元件，但其间介有其他元件。

尽管在本描述中使用了单数形式，但只要不违背本发明的概念，且从理解的角度来看是不矛盾的，或未明确用作不同涵义，则它可包括复数形式。应当理解，在本描述中使用的“包括”、“具有”、“包含”、“被配置为包括”等，不排除一个或多个其它特性、部件或其组合的存在或添加。

下文中，将参照附图更详细地描述根据本发明示例性实施方式的RF天线开关电路、高频天线部件和移动通信装置。

图1是示意性示出根据本发明示例性实施方式的RF天线开关电路的框图，图2是示意性示出根据本发明另一示例性实施方式的RF天线开关电路的框图，图3是示意性示出根据本发明另一示例性实施方式的RF天线开关电路的框图，以及图4A和图4B是示意性示出施加至根据本发明示例性实施方式的RF天线开关电路的控制信号的框图。

参照图1，根据本发明示例性实施方式的RF天线开关电路被配置为包括天线1、包括至少一个发射端2和至少一个接收端3的输入及输出端、至少一个发射开关组10、至少一个接收开关组30、至少一个发射端侧分流开关组20、至少一个接收端侧分流开关组40、以及共用分流开关组60。

天线1将从发射端2输入的信号发射到外部，以及将从外部接收到的信号传送至接收端3。执行从单个天线1发射和接收至单个天线1。根据一种实例，提供了一种单刀双掷（SPDT）开关结构。

输入和输出端包括至少一个发射端2和至少一个接收端3。图1至图3示出了发射端2和接收端3一体形成的情况，但可示出发射端2和接收端3各自成一体的情况，以及（尽管未示出）发射端和接收端各自被配置成复数的情况，或发射端和接收端中的任一个以复数形式形成的情况。

根据本发明的示例性实施方式，输入和输出端被配置为包括一个发射端2和一个接收端3。

配置了至少一个发射开关组10。在该情况下，该至少一个发射开关组10被置于至少一个发射端2与天线侧共用节点4之间的发射通路上。发射开关组10根据控制信号导通，并通过天线1向外部发射输入信号。

此外，配置了至少一个接收开关组30。在该情况下，至少一个接收开关组30被置于至少一个接收端3与天线侧共用节点4之间的接收通路上。接收开关组30根据控制信号导通，并将从天线1接收到的信号传送至接收端3。

在该情况下，发射开关组10和接收开关组30中的任一个处于导通状态，且其另一个处于截止状态。因此，向天线1传送通过安置导通的发射开关组10的发射通路传送的信号，以及通过安置导通的接收开关组30的接收通路向接收端3传送从天线1接收到的信号。

在本发明的示例性实施方式中，当配置了一个发射端2和一个接收端3时，发射开关组10和接收开关组30各自被配置为单个开关组。

将参照图1描述发射端侧分流开关组20和接收端侧分流开关组40中的每一个。各个发射端侧分流开关组20分别分流连接至各个发射端2一侧。在该情况下，各个发射端侧分流开关组20的一端分流连接至各个发射端2一侧，以及各个发射端侧分流开关组20的另一端连接至接地侧共用节点5，以便分别与各个发射开关组10成并联状态。

此外，各个接收端侧分流开关组40分流连接至各个接收端3一侧。在该情况下，各个接收端侧分流开关组40的一端分流连接至各个接收端3一侧，以及各个接收端侧分流开关组40的另一端连接至接地侧共用节点5，以便分别与各个接收开关组30成并联状态。在本说明书中，发射端2的每一侧或/和接收端3的每一侧是指发射端2的每个方向或/和接收端3的每个方向，并因此用作包括每个发射端2或/和每个接收端3的意思。

在该情况下，当发射开关组10和接收开关组30中的任一个处于导通状态时，与发射开关组和接收开关组中的处于导通状态的任一个并联分流连接的分流开关组处于截止状态。因此，在发射高输出功率时，提高了传输特性或隔离度。

描述本发明的另一示例性实施方式，当发射开关组10和接收开关组30中的任一个处于导通状态时，与其分流连接以便与其并联的分流开关组处于截止状态，且其余未与其分流连接的分流开关组彼此同步，并因此以导通状态工作。

在一种实例中，在发射端2彼此分流连接的发射端侧分流开关组20的开关元件（例如，晶体管）数量，可被配置为多于在接收端3分流连接的接收端侧分流开关组40的开关元件。在该情况下，能更加提高发射通路的功率传输能力。

接下来，将参照图1描述共用分流开关组60。

共用分流开关组60被连接在接地侧发射端侧分流开关组20和接收端侧分流开关组40共同连接的共用节点5与地之间。当与发射端侧分流开关组20和接收端侧分流开关组40中的每一个的导通操作同步时，共用分流开关组60导通。

本发明的示例性实施方式包括共用分流开关组60，其用于在通过减少发射端侧分流开关组20和接收端侧分流开关组40的开关元件数量来减小RF开关尺寸的同时，实现大致相同的传输特性或/和隔离特性。

根据本发明的参照图1的示例性实施方式，共用分流开关组60通常可在分流电路100中使用，从而减小RF开关的尺寸。

接下来，将参照图2描述本发明的示例性实施方式。

根据本发明的示例性实施方式，至少一个发射开关组10、至少一个接收开关组30、至少一个发射端侧分流开关组20、至少一个接收端侧分流开关组40以及共用分流开关组60各自由晶体管11、31、21、41和61构成。在一种实例中，晶体管是场效应晶体管。图2示出了各自对应于发射开关组10、接收开关组30、发射端侧分流开关组20、接收端侧分流开关组40、以及共用分流开关组60的晶体管11、31、21、41和61。然而，发射开关组10、接收开关组30、发射端侧分流开关组20、接收端侧分流开关组40、或/和共用分流开关组60可由多个晶体管构成。在该情况下，发射开关组10、接收开关组30、发射端侧分流开关组20、接收端侧分流开关组40、以及共用分流开关组60中的每一个的晶体管11、31、21、41和61的数量可相同或不同。在该情况下，发射端侧分流开关组20的开关元件（例如，晶体管）数量被配置为多于接收端侧分流开关组40的开关元件，从而更加提高了发射通路的功率传输能力。

在图2中，共用分流晶体管61通常可在分流电路101中使用，从而减小RF开关的尺寸。

在一种实例中，发射端侧分流开关组20、接收端侧分流开关组40、以及共用分流开关组60各自由多个场效应晶体管的漏极和源极彼此相连的叠置结构构成。此外，在一种实例中，发射开关组10和接收开关组30各自由多个场效应晶体管构成。在该情况下，形成漏-源串联连接结构。

接下来，将参照图4A和图4B描述本发明的示例性实施方式。

参照图4A，在本发明的示例性实施方式中，在对至少一个发射开关组10和至少一个接收开关组30中的任一个执行从导通状态到截止状态的切换操作之后，以一定时间间隔对其余开关组中的任一个执行从截止状态到导通状态的切换操作。在该情况下，当发射开关组10和接收开关组30中的任一个处于导通状态时，与其并联分流连接的分流开关组处于截止状态。此外，当发射开关组10和接收开关组30中的任一个处于导通状态时，其余未与其分流连接的分流开关组彼此同步，并因此工作在导通状态。

例如，在由单个发射端2和单个接收端3构成的SPDT开关结构中，在对发射通路上的发射开关组10执行从导通状态到截止状态的切换操作之后，以一定时间间隔对接收通路上的接收开关组30执行从截止状态到导通状态的切换操作。相反地，在对接收通路上的接收开关组30执行从导通状态到截止状态的切换操作之后，以一定时间间隔对发射通路上的发射开关组10执行从导通状态到截止状态的切换操作。

将描述图4A的控制信号被施加至图2的天线开关电路的情况。若施加图4A的控制信号，则当控制信号“A”为高电平状态时，发射晶体管11首先导通。在该情况下，控制信号“B”为低电平状态，且因此，接收晶体管31处于截止状态。此外，控制信号“A”为高电平状态且控制信号“B”为低电平状态，因此，接收端侧分流晶体管41导通，且发射端侧分流晶体管21处于截止状态。此外，共用分流晶体管61处于导通状态。在该情况下，来自发射端2的信号经由发射晶体管11通过天线1被发射到外部，从而在高输出发射时，能通过分流电路101来提高传输特性。随后，当控制信号“A”变为低电平状态时，发射晶体管11、接收端侧分流晶体管41、以及共用分流晶体管61处于截止状态。在该情况下，对于时间“t1”，控制信号“B”为低电平状态，且因此，接收晶体管31和发射端侧分流晶体管21也处于截止状态。当到时间“t1”结束处于高电平状态的控制信号“B”被施加至接收晶体管31、发射端侧分流晶体管21、以及共用分流晶体管61时，接收晶体管31、发射端侧晶体管21、以及共用分流晶体管61导通。另一方面，控制信号“A”为低电平状态，且因此，发射晶体管11和接收端侧分流晶体管41处于截止状态。在该情况下，接收至天线1的信号经由接收晶体管31向接收端3传送。随后，当控制信号“B”变为低电平状态时，接收晶体管31、发射端侧分流晶体管21、以及共用分流晶体管61处于截止状态。在该情况下，对于时间“t2”，控制信号“A”也是低电平状态，且因此，发射晶体管11和接收端侧分流晶体管41也处于截止状态。到时间“t2”结束处于高电平状态的控制信号“A”被施加至发射晶体管11、接收端侧分流晶体管31、以及共用分流晶体管61，且因此它们导通。

此外，参照图4B描述本发明的示例性实施方式，控制信号与至少一个发射开关组10和至少一个接收开关组30中的任一个的从导通状态到截止状态的切换操作同步，并因此被施加，以对其余开关组中的任一个执行从截止状态到导通状态的切换操作。在该情况下，可在至少一部分时间段内施加该控制信号，当发射开关组10和接收开关组30中的任一个处于导通状态时，与其并联分流连接的分流开关组处于截止状态。此外，当发射开关组10和接收开关组30中的任一个处于导通状态时，其余未与其分流连接的分流开关组彼此同步，并因此工作在导通状态。

将描述图4B的控制信号被施加至图2的RF天线开关电路的情况。若施加图4B的控制信号，则当控制信号“A”为高电平状态时，发射晶体管11、接收端侧分流晶体管41、以及共用分流晶体管61首先导通。在该情况下，控制信号“B”为低电平状态，且因此，接收晶体管31和发射端侧分流晶体管21处于截止状态。在该情况下，来自发射端2的信号经由发射晶体管11通过天线1被发射到外部。随后，当控制信号“A”变为低电平状态时，控制信号“B”同时变为高电平状态，使得发射晶体管11和接收端侧分流晶体管41处于截止状态，但接收晶体管31和发射端侧分流晶体管21导通。在该情况下，共用分流晶体管61接收处于高电平状态的控制信号“B”，并因此处于导通状态。因此，接收至天线1的信号经由接收晶体管31向接收端3传送。

接下来，将参照图3描述本发明的示例性实施方式。

参照图3描述本发明的示例性实施方式，形成置于各接收通路上的接收开关组30中的至少一部分，使得在一个接收通路上的第一接收开关组30a和第二接收开关组30b具有串联连接结构。在该情况下，分流连接至第一和第二接收开关组30a和30b彼此串联连接的接收通路的接收端侧开关组40，被分流连接至第一和第二接收开关组30a和30b之间的节点。具有第一接收开关组30a和第二接收开关组30b彼此串联连接的结构的接收开关组被形成为具有与/比其他接收开关组（未示出）或/和发射开关组10相同/更多数量的开关元件（例如，晶体管）。

根据本发明的示例性实施方式，可通过在接收通路上形成第一接收开关组30a和第二接收开关组30b彼此串联连接的结构来提高隔离特性。

接下来，将描述根据本发明示例性实施方式的高频天线部件。

根据本发明示例性实施方式的高频天线部件是根据上述RF天线开关电路的示例性实施方式的部件。

此外，将描述根据本发明示例性实施方式的移动通信装置。

根据本发明的示例性实施方式，本发明的移动通信装置被配置为包括上述RF天线开关电路或上述高频天线部件。

作为一个实例，用于高频天线部件的RF天线开关电路的输入和输出端由单个发射端2和单个接收端3构成，以及用于高频天线部件的RF天线开关电路的发射开关组10和接收开关组30各自由单个开关组构成。

根据本发明的示例性实施方式，分别在发射端侧分流电路和接收端侧分流电路中，可以通过减少开关元件的数量以及共享相当于所减少数量的开关元件，以在改善高输出功率传输特性和隔离特性的同时减小RF天线开关的尺寸。

此外，根据本发明的示例性实施方式，可以获得更加满足小型化和单芯片类型的RF天线开关电路、使用该电路的高频天线部件、以及通过减小RF天线开关尺寸而获得的移动通信装置。

本领域技术人员显然可从根据本发明示例性实施方式的各种配置中推论出根据本发明各种示例性实施方式的未直接叙述的各种效果。

已说明性提供的附图和上述示例性实施方式是为了帮助本发明所涉及领域的技术人员的理解，而不是限定本发明的范围。因此，在不违背本发明的基本特征的情况下，可以修改后的形式来实施本发明的各种示例性实施方式。此外，本发明的范围应当根据权利要求来解释，且包括由本领域技术人员做出的各种修改、变更和等价。

Claims (11)

1.一种RF天线开关电路，包括：

天线；

输入和输出端，其包括至少一个发射端和至少一个接收端；

至少一个发射开关组，其被置于所述至少一个发射端与天线侧共用节点之间的发射通路上，并根据控制信号来传送信号；

至少一个接收开关组，其被置于所述至少一个接收端与所述天线侧共用节点之间的接收通路上，并根据控制信号来传送信号；

至少一个发射端侧分流开关组，其分别分流连接至各发射端侧，以与所述发射端开关组并联；

至少一个接收端侧分流开关组，其分别分流连接至各接收端侧，以与所述接收端开关组并联；以及

共用分流开关组，其连接在接地侧共用节点与地之间，并与所述发射端侧分流开关组和所述接收端侧分流开关组中的每一个的导通操作同步被导通，其中，所述发射端侧分流开关组和所述接收端侧分流开关组共同连接至所述接地侧共用节点，

其中，当所述发射开关组和所述接收开关组中的任一个处于导通状态时，其另一个处于截止状态，且并联分流连接至所述发射开关组和所述接收开关组中处于导通状态的任一个的分流开关组处于截止状态。

2.根据权利要求1所述的RF天线开关电路，其中，当所述发射开关组和所述接收开关组中的任一个处于导通状态时，与其并联分流连接的分流开关组处于截止状态，且其余未与其分流连接的分流开关组彼此同步，以工作在导通状态下。

3.根据权利要求2所述的RF天线开关电路，其中，在所述发射开关组和所述接收开关组中的任一个从导通状态切换至截止状态之后，在一定时间间隔内，其余的所述发射开关组和所述接收开关组中的任一个从截止状态切换至导通状态。

4.根据权利要求2所述的RF天线开关电路，其中，在控制信号周期内，与将所述发射开关组和所述接收开关组中的任一个从截止状态切换至导通状态的操作同步来执行将其余所述发射开关组和所述接收开关组中的任一个从导通状态切换至截止状态的操作。

5.根据权利要求1所述的RF天线开关电路，其中，所述发射开关组、所述接收开关组、所述发射端侧分流开关组、所述接收端侧分流开关组、以及所述共用分流开关组各自由晶体管构成。

6.根据权利要求5所述的RF天线开关电路，其中，所述发射端侧分流开关组、所述接收端侧分流开关组、以及所述共用分流开关组各自由多个场效应晶体管的漏极和源极彼此相连接的叠置结构构成。

7.根据权利要求1所述的RF天线开关电路，其中，通过彼此串联连接第一接收开关组和第二接收开关组，所述接收开关组中的至少一部分形成在一个接收通路上，以及

分流连接至所述第一接收开关组和所述第二接收开关组彼此串联连接的接收通路的所述接收端侧分流开关组被分流连接至所述第一接收开关组与所述第二接收开关组之间的节点。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的RF天线开关电路，其中，所述输入和输出端由单个发射端和单个接收端构成，以及

所述发射开关组和所述接收开关组各自由单个开关组构成。

9.一种高频天线部件，其使用根据权利要求1至7中任一项所述的RF天线开关电路。

10.一种移动通信装置，其包括根据权利要求9所述的高频天线部件。

11.根据权利要求10所述的移动通信装置，其中，用于所述高频天线部件的所述RF天线开关电路的输入和输出端由一个发射端和一个接收端构成，以及

用于所述高频天线部件的所述RF天线开关电路的发射开关组和接收开关组各自由一个开关组构成。

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