CN103026635A - 具有陷波滤波器的高隔离度开关 - Google Patents

Abstract

一种开关方法和装置，其通过使用开关分路LC陷波滤波器在所定义的频率范围上衰减噪声而提供移动通信设备的电路臂之间的高隔离度。

Description

具有陷波滤波器的高隔离度开关

技术领域

本发明总体涉及移动通信设备。更具体地，本发明的至少一个实施例涉及用于在移动通信设备中使用的高隔离度（high isolation）开关。

背景技术

具有用于发送和接收通信信号的收发机的诸如蜂窝电话、双向无线电设备等的移动通信设备通常包括射频（RF）开关以在接收路径和发送路径之间切换。此外，RF开关可被用于提供在多于一个频带中的所述设备的操作。例如，对蜂窝电话的用途，存在多个不同的通信标准，诸如全球移动通信系统（GSM）标准（在欧洲和亚洲被经常使用）和码分多址（CDMA）通信标准（在美国被经常使用），且这些不同的标准需要在不同频带中的操作。存在对于蜂窝电话和其它移动通信设备和多于一个通信标准相兼容的日益增长的需求。因此许多设备包括单独的电路以适应不同的通信标准，并且使用RF开关以选择性地在不同的电路之间交替从而以期望的模式操作该设备。

这些RF开关通常位于通信设备的天线附近。因此，由于限制发送和接收路径之间或者设备中不同的发送路径或不同的接收路径之间的噪声泄露和/或谐波干扰是重要的，所以期望高隔离度开关。此外，期望开关具有与其相关联的低损耗从而降低移动设备中的功率消耗并且保持电池寿命。此外，由于移动通信设备典型地是较小的，因此元件的位置彼此非常靠近，使得电子隔离以及因此噪声减少更加重要，这是因为元件的物理分离可能带来很小的隔离。此外，由于许多移动通信设备通常是低功率设备，即使相对低的噪声水平也可能导致负面影响该设备性能的功率损耗，因此期望元件之间的良好的隔离。

发明内容

期望一种RF开关，其提供电路臂之间的高隔离度（isolation），同时保持线性并限制电路臂之间的噪声、干扰和功率损耗。因此，各个方面和实施例针对一种开关方法和装置，其是紧凑且高效的，并且其使用切换的分路LC陷波滤波器提供移动通信设备的开关臂之间的非常高的隔离度。如以下将进一步讨论的，在高隔离度开关中使用具有相对小数目的元件的LC陷波滤波器可允许该开关限制电路元件之间的噪声、干扰和功率损耗，同时在期望的工作频率范围上保持良好的线性。此外，通过使用高集成且良好地开发的诸如CMOS的技术，高隔离度开关的尺寸可保持相对地小。此外，如还在以下讨论的，通过允许用户借助于调整一个元件的值而调谐LC陷波滤波器的衰减水平，可以响应于用户的需要而容易地配置高隔离度开关。

根据一个实施例，一种高隔离度射频（RF）开关包括：输入；输出；串联耦接在所述输入和所述输出之间的开关电路，该开关电路被配置为响应于控制信号选择性地将所述输入耦接到所述输出；耦接在所述输入和地之间的至少一个分路电路；和以分路配置可切换地耦接到所述输入的至少一个LC陷波滤波器。所述至少一个LC陷波滤波器包括开关、至少一个电容器和至少一个电感器的串联组合，且配置为衰减由所述至少一个电容器的值和所述至少一个电感器的值确定的频率阻带范围内的信号。

在高隔离度RF开关的一个例子中，所述至少一个电容器串联连接在所述开关和所述输入之间，并且其中所述至少一个电感器串联连接在所述开关和地之间。在另一个例子中，所述至少一个LC陷波滤波器的所述开关包括多个串联连接的晶体管。开关电路可包括例如串联耦接在所述输入和所述输出之间的至少一个晶体管，所述至少一个晶体管配置为响应于控制信号选择性地将所述输入耦接到所述输出。在所述高隔离度RF开关是吸收开关的一个例子中，所述开关还包括终止电路，该终止电路选择性地串联耦接在所述输入和所述开关电路之间。所述终止电路可包括例如至少一个电阻器和至少一个晶体管，且可配置为将所述电阻器选择性地耦接到所述输入和所述开关电路之间的连接之内和之外。在一个例子中，所述分路电路包括串联耦接在所述输入和地之间的至少一个晶体管，其中所述至少一个晶体管配置为响应于分路控制信号将所述输入选择性地耦接到地。在一个例子中，所述至少一个电感器包括至少一个键合线（bondwire）电感器。在另一个例子中，所述至少一个电容器包括可变电容器和可切换的电容器堆之一。在另一个例子中，所述至少一个电容器的值和所述至少一个电感器的值匹配。

根据另一个实施例，一种射频（RF）设备包括第一RF传输线、第二RF传输线、输出、耦接在所述输出和所述第一RF传输线之间的第一开关臂（switching arm）和耦接在所述输出和所述第二RF传输线之间的第二开关臂，所述第一开关臂配置为对于RF设备的第一操作模式选择性地将所述第一RF传输线耦接到所述输出，所述第二开关电路配置为对于RF设备的第二操作模式选择性地将所述第二RF传输线耦接到所述输出。RF设备还包括以分路配置可切换地耦接到第一开关臂的第一LC陷波滤波器，所述第一LC陷波滤波器包括第一电容器、第一电感器和至少一个第一晶体管的串联组合。所述至少一个第一晶体管配置为在RF设备的第二操作模式下激活所述第一LC陷波滤波器。所述第一陷波滤波器配置为衰减由所述第一电容器的值和所述第一电感器的值确定的第一频率范围内的信号，所述第一频率范围被选择为包括在RF设备的第二操作模式期间第一开关臂中的噪声频率。

在一个例子中，RF设备还包括耦接在第一RF传输线和地之间的至少一个分路电路。所述至少一个分路电路可包括例如串联耦接在所述第一RF传输线和地之间的至少一个晶体管，其中所述至少一个晶体管配置为在RF设备的所述第二操作模式下，响应于控制信号将所述第一RF传输线耦接到地。在一个例子中，所述第一电感器包括至少一个键合线电感器。在另一个例子中，所述第一电容器包括可变电容器和可切换的电容器堆之一。在另一个例子中，所述第一电容器的值和所述第一电感器的值匹配。在所述第一开关臂是吸收开关臂的另一例子中，所述RF设备还包括选择性地串联耦接在所述第一RF传输线和所述第一开关臂之间的终止电路。所述RF设备还可以包括以分路配置可切换地耦接到第二开关臂的第二LC陷波滤波器，所述第二LC陷波滤波器包括第二电容器、第二电感器和至少一个第二晶体管的串联组合，其中所述至少一个第二晶体管配置为在RF设备的第一操作模式下激活所述第二LC陷波滤波器。在一个例子中，所述第二LC陷波滤波器配置为衰减由所述第二电容器的值和所述第二电感器的值确定的第二频率范围内的信号，所述第二频率范围被选择为包括在RF设备的第一操作模式期间第二开关臂中的噪声频率。在另一个例子中，所述第一RF传输线配置为在RF设备的所述第一操作模式下经由所述第一开关电路向输出传送信号，并且所述第二RF传输线配置为在RF设备的所述第二操作模式下经由所述第二开关电路从所述输出接收信号。在一个例子中，所述第一RF传输线配置为在RF设备的所述第一操作模式下承载GSM信号，且所述第二RF传输线配置为在RF设备的所述第二操作模式下承载CDMA信号。

以下详细讨论其它的方面、实施例和这些示例性方面和实施例的优点。此外，应该理解以上的信息和以下的详细描述都只是各种方面和实施例的说明性的例子，且意图是提供用于理解要求保护的方面和实施例的性质和特征的概述或框架。这里公开的任何实施例可以以与这里公开的目的、目标和需要的至少一个相一致的任何方式与任何其它的实施例相结合，并且对“实施例”、“一些实施例”、“替换实施例”、“各种实施例”、“一个实施例”等的提及并不一定是相互排斥的，并且意图是表示相关于实施例描述的特定的特征、结构或特性可被包含在至少一个实施例中。这里这样的术语的出现并不一定都指代同样的实施例。

附图说明

以下参照附图讨论至少一个实施例的各个方面，附图意图不是按比例绘制的。在图、详细描述或任何权利要求中的技术特征之后跟随有参考标记的情况下，包含所述参考标记以用于增加图、详细描述和权利要求的可理解性的唯一目的。因此，标参考标记或不标参考标记意图不是对任何权利要求元素有任何限定作用。在图中，各个图中示出的每个相同或近乎相同的元件由类似的数字表示。为了简明的目的，不是每个元件都在每个图中被标注。提供附图以便用于说明和解释的目的，并且附图意图不是作为对本发明的限制的限定。在图中：

图1A是根据本发明的方面的非吸收（non-absorptive）多臂RF开关的一个例子的框图；

图1B是根据本发明的方面的吸收多臂RF开关的一个例子的框图；

图2是根据本发明的方面的非吸收高隔离度开关的开关臂的一个例子的电路图；

图3是示出由图2所示的开关臂的例子提供的隔离度（用dB表示）的曲线图；

图4是根据本发明的方面的吸收高隔离度开关臂的一个例子的电路图；

图5是根据本发明的方面的高隔离度开关的芯片布局的一个例子的框图；

图6是根据本发明的方面的高隔离度开关的芯片布局的另一个例子的框图；以及

图7是根据本发明的方面的高隔离度开关的芯片布局的一个例子的框图。

具体实施方式

各个方面和实施例针对一种开关方法（switching method）和装置，其用于通过使用LC陷波滤波器具体地衰减所定义的频率范围上的噪声而提供移动通信设备的电路臂之间的高隔离度（例如，超过40dB）。由于实现LC陷波滤波器所需的元件的数目相对少，因此高隔离度开关可限制电路臂之间的噪声、干扰和功率损耗，同时保持良好的线性和小的电路覆盖区域（circuitfootprint）。还可通过使用例如互补金属氧化物半导体（CMOS）技术使高隔离度开关的尺寸保持为较小，以提供高集成的、相对便宜的设备。此外，如以下更详细讨论的，可以通过调整LC陷波滤波器的一个或多个元件的值而容易地配置LC陷波滤波器的衰减水平。因此，可以容易地配置高隔离度开关以满足用户的特定需求，从而提供灵活、低成本和高性能的解决方案。

需理解这里讨论的方法和装置的实施例在应用时不限于在以下的描述中说明的或在附图中示出的元件的构造和布置的细节。所述方法和装置能够以其它实施例实现以及能以各种方式实践或执行。这里提供特定实现的例子以仅用于说明的目的且意图不是进行限制。特别是，与任何一个或多个实施例相关地讨论的动作、元素和特征意图不是被从任何其它的实施例中的类似角色排除掉。

还有，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的且不应被认为是限制。在这里以单数形式提到的对系统和方法的实施例或元素或动作的任何引用还可包含包括多个这些元素的实施例，并且这里以复数形式进行的对任何实施例或元素或动作的任何引用还可包含只包括单个元素的实施例。单数或复数形式的引用意图不是限制当前公开的系统或方法、其元件、动作或元素。这里使用“包含”、“包括”、“有”、“含有”、“具有”及其变型意味着包含之后列举的项目以及其等同物和额外的项目。对“或”的引用可以解释为包含的，使得任何使用“或”描述的用语（term）可指示所描述的用语的一个、多于一个和全部中的任一种。

参照图1A，示出非吸收开关100的一个例子的框图，非吸收开关100可被用在移动通信设备中来选择性地在设备中的不同的电路之间切换。例如，该开关可被用于在发送电路和接收电路之间切换，或在用于不同通信标准的不同的发送电路或不同的接收电路之间切换。在示出的例子中，开关100是包括第一开关臂102和第二开关臂104的单刀双掷（SPDT）开关，第一开关臂102和第二开关臂104分别将第一电路112和第二电路116选择性地耦接到天线106。如上所讨论的，电路112、116可以是发送和/或接收电路，其可用于例如适应不同的频带和/或遵守两个不同的传输标准，诸如操作在不同的频率范围中的CDMA和GSM。传输标准的附加的例子包括宽带码分多址（WCDMA）、无线局域网（WLAN）、全球微波接入互操作性（WiMAX）、高速下行链路分组接入（HSDPA）、高速上行链路分组接入（HSUPA）和长期演进（LTE）。诸如开关100的开关可被用来在设计用于这些或其它传输标准中的任何一个的电路之间选择。

在一个实施例中，开关100配置为通过选择性地将第一电路112和第二电路116中的任一个耦接到天线106而激活（activate）第一电路112或第二电路116。假设期望激活第一电路112，则施加到第一控制线117上的控制信号将操作第一开关臂102从而将第一电路112连接到天线106，并且在第二控制线118上的控制信号将操作第二开关臂104从而将第二电路116从天线106断开（decouple）且由此使第二电路116失效。可替换地，假设期望激活第二电路116，则第二控制线118上的控制信号将操作开关臂104从而将第二电路116连接到天线106，且第一控制线117上的控制信号将操作开关臂102从而将第一电路112从天线106断开且使第一电路112失效。

根据另一个实施例，开关100可以是吸收开关。在这个例子中，如图1B所示，终止电路108耦接到天线106。参照图1B，在所示的例子中，终止电路108以分路配置（shunt configuration）耦接在开关100和天线106之间。然而，根据另一个实施例，终止电路108可串联耦接在开关100和天线106之间。由终止控制线（未示出）上的信号控制的终止电路108可配置为在天线106处提供线路终止（line termination）以减少噪声或干扰。在一个例子中，终止电路108提供50欧姆或75欧姆的终止。终止电路108还可包括或充当静电放电（ESD）抑制网络。

如以上讨论的，可能非常期望限制两个电路112、116和开关100的开关臂102、104之间的干扰，并且因此将第一电路112与第二电路116隔离开。一种在开关100的激活的（activated）臂（例如第一臂102）和失效的臂（例如第二臂104）之间提供隔离的传统方法包括使用电分路（electrical shunt）。可以将电分路加到任一电路臂102或104上，以便在不想要的噪声能够传播到其它电路元件并产生干扰之前使该噪声改变方向到地。然而，具体取决于在移动通信设备中所使用的技术，只由分路提供的隔离度可能有限。例如，当设备的工作频率增大时，使用分路获得高隔离水平的能力下降。尽管可以添加附加的、并联连接的分路以增加隔离度，但是已经发现由每个附加分路提供的隔离量显著地下降，并且超过3个的附加分路通常是无效的。此外，每个附加分路影响开关臂的性能，降低线性并使信号变劣，特别是在高频（例如1GHz以上）处。因此，特别是在较高频率处，使用分路方法所能够获得的总隔离量有限。提供大约3-4dB的隔离度的开关可以使用分路相对容易地实现；然而，对于更高隔离度的开关（例如在臂间大于55dB的隔离度），需要如下进一步讨论的不同的技术。

可用于移动通信设备中的另一种类型的技术和对于CMOS的替代是赝高电子迁移率晶体管（pHEMT）。通常，基于pHEMT的设备的封装尺寸大得多并且因此比以CMOS实现的类似的设备昂贵。例如，与基于CMOS的设备不同，基于pHEMT的设备可能无法在设备内提供集成控制功能，并且需要外部控制电路。因此，基于pHEMT的设备的封装尺寸可能相对较大。因此，通常CMOS对于移动通信设备是优选的技术。尽管可以将电分路与pHEMT设备一起使用以获得比在CMOS设备中更高的隔离水平，但是为了获得期望的隔离水平而增加若干分路加大了pHEMT设备的已经较大的尺寸，使得pHEMT开关对于许多移动通信设备而言是不期望的。

因此，有对小的、相对低廉的、基于CMOS的RF开关的需求，该RF开关能够在高频下提供不同电路和/或开关臂之间的非常高的隔离度，同时保持线性并且限制开关电路之间的噪声、干扰和功率损耗。因此，本发明的方面和实施例针对高隔离度开关，其结合了开关分路陷波滤波器的使用从而提供开关臂之间的非常高的隔离度。

参照图2，示出根据一个实施例的包括LC陷波滤波器的高隔离度开关的开关臂200的一个例子。开关臂200对应于图1A中的开关臂102、104中的任一个。在示出的例子中，开关臂200是非吸收的；然而，如下所进一步讨论的，也可以实现吸收开关。开关臂200包括耦接在输入204和天线106之间的开关电路202。输入204可以耦接到图1A的电路112、116之一。根据一个实施例，该开关是RF开关；然而，应理解该开关并不限于RF或任何其它特定的频率范围。开关电路202包括串联耦接在输入204和天线106之间的多个晶体管216，所述多个晶体管216提供开关功能。多个晶体管216可以包括任意数目的晶体管，而不限于图2所示的数目。根据一个实施例，当期望激活臂200时，提供控制信号212（对应于例如图1中的控制信号117或118）从而操作开关电路202以将输入204耦接到天线106。向多个晶体管216的栅极提供控制信号212，以激活晶体管并允许电流从输入204经由多个晶体管216流到天线106。当期望使臂200失效时，向多个晶体管216的栅极提供控制信号212，以便使晶体管失效并防止输入204和天线106之间的电流流动。

如上所讨论的，开关臂200还包括如图2中所示耦接在输入204和地206之间、并且位于输入204和开关电路202之间的可切换的（switchable）LC陷波滤波器208。该开关臂200还包括耦接在输入204和地206之间的至少一个分路电路210，如以下将更详细地讨论的。LC陷波滤波器208与至少一个分路电路210组合可提供很高的隔离度，例如在1GHz下超过64dB的隔离度，如以下将进一步讨论的。

根据一个实施例，该至少一个分路电路210包括串联耦接在输入204和RF地206之间的多个晶体管214。多个晶体管214可包括任意数目的晶体管，并且不限于图2所示的数目。在所示的例子中，分路电路210耦接在开关电路202的第一晶体管和第二晶体管之间。然而，应当理解分路电路210可耦接到开关电路202中的不同的位置，并且，可以包括附加的分路，所述附加的分路可耦接到开关电路202的不同点（例如在多个晶体管216中任意两个晶体管之间）。

如上所讨论的，即使在使臂200失效时，来自臂200的噪声也可能干扰不同的激活的臂（未示出）。因此，当使臂200失效时，向分路电路210的多个晶体管214提供控制信号224以激活晶体管并且允许电流从输入204流向地206。通过允许电流从输入204流向RF地206，臂200中的至少一部分不想要的噪声可在其能够传播到其它电路元件之前被引向地。当激活臂200时，向多个晶体管214提供控制信号224以使所述晶体管失效，并防止经由分路电路210的电流流动，从而允许来自输入204的信号传到天线106。控制信号212和214协同操作（operate in concert），使得当晶体管216有效（active）时，晶体管214截止，而当晶体管216截止时，晶体管214导通。

臂200内的分路的配置可取决于通过开关电路202的信号的类型和功率电平。例如，当臂200被激活且晶体管214被失效时，分路电路210的晶体管214可配置为适应（accommodate）输入204处的电压且在分路电路210上保持该电压。为了适应输入204上的具有相对高的电压摆动的信号，晶体管214的数目（“堆积高度（stack height）”）可以相对大以避免晶体管214的漏源击穿并因此避免从输入204到RF地206的分路电路210中的电流流动。例如，假设输入204上的信号有>30V峰到峰的电压摆动且晶体管具有3V的漏源击穿电压（BVDSS）；可使用串联耦接的>10个晶体管的堆积高度来避免击穿。反之，当电路只需保持输入204上的具有相对低的电压摆动的信号时，晶体管214的堆积高度可以相对低。

在另一个实施例中，当使臂200失效且激活晶体管214时，晶体管214可配置为向外部电路提供匹配电阻以限制臂200中的反射（reflections）。应理解，如果分路电路210不提供足够低的到地电阻或适当匹配的电阻，分路电路210可能在臂200的插入损耗中产生“陷波（notch）”，意味着在某些频率上（在所述“陷波”中），由于信号反射而插入损耗不佳。因此，可能有必要对防止漏源击穿和防止反射进行平衡。例如，在晶体管的堆积高度相对高以适应输入204上的高信号电压的例子中，可增加晶体管214的宽度以补偿额外的晶体管的增加的电阻，从而保持匹配的电阻。

如上讨论的，为了提供具有高隔离度以及相对小的电路覆盖区域的开关，在一个实施例中，使用可切换的LC陷波滤波器208来提供除了由分路214提供的隔离之外的进一步的隔离。根据一个实施例，如图2所示，LC陷波滤波器208包括电容器220、电感器222和串联耦接在电容器220和电感器222之间的多个晶体管218。电感器222耦接在多个晶体管218和地206之间。LC陷波滤波器208具有中心谐振频率，并被设计为使除了集中在中心谐振频率上的“陷波”（或阻带）内的频率之外的所有频率通过。因此，在该阻带内的频率上的信号被衰减。使用电容器220和电感器222来将陷波滤波器调谐到期望的操作中心谐振频率。LC陷波滤波器208的品质因数（Q）被定义为滤波器的中心频率除以滤波器的带宽。该带宽被定义为在滤波器的上3dB滚降点的频率和滤波器的下3dB滚降点的频率之间的频率范围。换言之，Q因数代表阻带相对于中心频率的大小（宽度）。多个晶体管218被用于接通和关断陷波滤波器208以及还设置滤波器的Q。当开关臂200有效时，向多个晶体管218的栅极提供控制信号226以关断陷波滤波器，并且当使臂200失效时，接通陷波滤波器以隔离失效的臂。因此，控制信号212、224和226协同操作，使得当晶体管216导通时，晶体管214和218截止，且当晶体管216截止时，晶体管214和218导通。选择晶体管218的数目（堆积高度）和尺寸以适应输入204上的高信号电压，如在上面结合晶体管214讨论的那样，并且实现滤波器208的期望的Q。因此，应理解多个晶体管218可包括任意数目的晶体管，而不限于图2中所示的数目。

仍旧参照图2，滤波器208的陷波或阻带的中心频率主要由电容器220和电感器222的值确定。对于晶体管218的给定电阻，滤波器提供给阻带内信号的衰减程度（即陷波的“深度”）由电容器220和电感器222之间的关系确定。为了获得深陷波以及因此获得阻带内的信号的非常高的衰减，电容器220和电感器222的值应该匹配，即具有近似相同的阻抗大小。调谐电容器220和电感器222的值以选择期望的中心频率和陷波深度两者可以通过使所述元件中的一个或两个可变而实现。例如，根据电容器220的值是固定的一个实施例，可以调谐电感器222的值，或可以使电感器222的值与电容器222的值匹配，以便提供滤波器的阻带内的期望的陷波深度（即期望的衰减）。根据电感器222的值是固定的另一个实施例，可以调谐电容器220的值，或可以使电容器220的值与电感器222的值匹配，以便提供滤波器的阻带内的期望的陷波深度（即期望的衰减）。

在一个实施例中，使用一个或多个键合线（bondwire）实现电感器222以确保高Q电感器。具体地，为了可重复性，电感器222可被实现为双（并行）键合线。在这些实施例中，电容器220可以是可变电容器从而允许调谐滤波器208的中心频率和/或陷波深度。例如，电容器220可以是可变电容器，诸如可变电抗器（varactor），或可以实现为可切换电容器堆（bank）。因此，可以只使用几个元件，即芯片上的电容器220、开关（多个晶体管218）和一个或多个键合线电感器222，来实现具有基于开关晶体管218的堆积高度和尺寸的可调谐的Q、以及可调谐的工作频率和陷波深度的可切换陷波滤波器。因此陷波滤波器可以很小，但由于可以使陷波很深而提供非常好的隔离。可以基于对来自开关200的另一臂的噪声的可能频率的了解而调谐滤波器208，因此滤波器208可以配置为衰减在失效的臂200中产生的特定频率的噪声，所述噪声要不然会干扰开关中的激活的臂（未示出）中的信号。此外，如本领域的技术人员将理解的，考虑到本公开的有益之处，可以将附加的LC陷波滤波器包括在开关臂200中，与陷波滤波器208并联连接，以提供多个阻带以及因此提供更宽带的隔离。然而，还应理解，由于附加的电路耦接到输入204，线路的负载特性可能改变。因此臂200提供的隔离水平可能需要和开关100的设计规格进行平衡。

还应理解的是，如本领域的技术人员将理解的，考虑到本公开的有益之处，在开关臂200的实现中，可将电阻器（未示出）耦接到图2中示出的晶体管214、216、218和226的每一个。例如，可以跨每个晶体管的源极和漏极而耦接电阻器，以便在当臂200被失效时提供电压平衡。电阻器还可耦接在每个晶体管的DC栅极偏压（未示出）和栅极之间，以在臂200从激活转变到失效状态期间保持恒定的栅到源偏压电压。此外，还可使用共用电阻器以将各个栅极电阻器全部耦接到DC栅极偏压。

参照图3，示出在从大约1GHz到3GHz的频率范围上由开关臂200的例子提供的隔离度（用dB表示）的曲线图300。在这个例子中，开关臂200在测量的频率范围上提供大于40dB的隔离度。以下的表1包括如在三个示例频率处测量的、在开关的实施例的开关臂200之间提供的隔离度的示例值。

参考编号	频率（GHz）	隔离度（dB）
			302	1.402	-71.533
304	2.006	-54.125
			306	2.991	-43.831

可在图3中的轨迹301上看到的噪声，特别是在参考302附近的噪声，归因于在其上制造了测试开关的印刷电路板中的限制。在实际实现中，噪声可归因于耦接到输入204的非线性电路（例如，放大器、二极管等）。图3所示的结果确认合并了以上所讨论的陷波滤波器208的开关的实施例可以在高频处提供很高的隔离水平。具体地，如以上的例子所证明的，开关的实施例可以在开关的激活的臂和失效的臂之间，在1GHz上实现大于60dB的隔离度，在2GHz上实现大于52dB的隔离度，在3GHz上实现大于42dB的隔离度。这些隔离水平显著地高于在没有LC陷波滤波器的情况下只使用分路所能够实现的隔离水平。

如上所讨论的，开关100的实施例可以是吸收或非吸收的。参照图4，示出了根据一个实施例的高隔离度吸收开关的臂400。开关臂400类似于以上参照图2所讨论的非吸收开关臂200，且包括终止电路402。根据一个实施例，终止电路402包括电阻器404和晶体管406。可以选择电阻器404的值，使得由开关臂400呈现给输入204的阻抗是某个期望的值。例如，在期望由开关臂400呈现的阻抗为近似50欧姆的情况下，电阻器404是45欧姆的电阻器，从而应对由元件202、208和210增加的阻抗。然而，应该理解，电阻器的值将随着开关臂400的总阻抗的期望值和由元件202、208和210呈现的阻抗而改变，并且因此电阻器404的值不限于45欧姆。晶体管406被用作开关，以分别根据开关臂400是无效的还是有效的，将电阻器404切换到输入204和开关电路202之间的连接之内或之外。

参照图5，示出根据一个实施例的、对应于以上讨论的开关100的单刀双掷（SPDT）高隔离度开关500的集成电路（IC）芯片布局的一个例子的框图。如上所讨论的，SPDT开关500包括两个臂502、504，它们选择地耦接到可与外部天线106连接的天线连接512。在开关500是吸收开关的例子中，开关臂502、504还耦接到与如在上文中参照图1B讨论的终止电路108对应的终止电路522。

在示出的例子中，臂502、504的每个包括开关电路514、LC陷波滤波器508和至少一个分路电路510。开关500还包括输入连接垫(pad)506，以从如以上参照图1A和1B所讨论的电路102和104接收信号。每个开关电路514对应于以上讨论的开关电路202，并且包括耦接在相应的输入连接506和天线连接512之间的多个晶体管216。分路电路510每个对应于以上讨论的分路电路210，并且连接在相应的发送线路（transmit line）506和地526之间。LC陷波滤波器508对应于如以上参照图2讨论的LC陷波滤波器208，并且包括电感器222（未在图5中示出）、电容器516、多个晶体管518和可与电感器222连接的至少一个电感器连接520。如上所讨论的，在一个实施例中，使用耦接到至少一个电感器连接520的一个或多个键合线实现电感器222。具体地，为了制造的可重复性，电感器222可以被实现为双键合线。

参照图6，示出根据一个实施例的、对应于以上讨论的开关100的吸收高隔离度开关600的集成电路（IC）芯片布局的另一个例子的框图。开关600与对于图5描述的开关500相当，并且包括额外的DC电源（power supply）集成和终止线路连接。根据一个实施例，开关600的每个臂502、504包括第一DC电源输入602和第二DC电源输入604。在一个例子中，每个DC电源输入602、604可耦接到能够向高隔离度开关600提供DC电力的外部电源（未示出）。根据开关600是吸收开关的另一个实施例，开关600还可包括终止线路连接606。在这个例子中，终止线路连接606配置为耦接到外部终止控制线路（未示出），该外部终止控制线路能够提供控制信号以控制终止电路522。

参照图7，示出根据一个实施例的、对应于以上讨论的开关100的高隔离度开关701的集成电路（IC）芯片布局700的另一个例子的图。开关701与对于图6描述的开关600相当。芯片700包括开关701和到印刷电路板（PCB）的多个外部连接。例如，在开关701被用于在不同的发送线路（例如，如上所讨论的，来自配置用于不同频带的发射机电路）之间切换的例子中，开关701的每个输入连接506耦接到PCB 702上的外部传输线704。每个外部传输线704可耦接到附加的外部电路（未示出），所述附加的外部电路配置为经由开关701从天线106发送或接收信号。天线连接512耦接到PCB702上的天线线路710。天线线路710可耦接到外部天线106，外部天线106配置为经由开关701发送来自传输线704之一的信号，或经由开关701接收要提供给传输线704之一的信号。

每个DC电源输入602、604耦接到PCB 702上的DC电力线路712。每个DC电力线路712可耦接到外部DC电源（未示出），该外部DC电源配置为向开关701的元件提供DC电力。根据一个实施例，第一外部DC电源（未示出）可配置为向第一DC电源输入602提供第一DC功率电平，且第二外部DC电源（未示出）可配置为向第二DC电源输入604提供第二DC功率电平。在开关是吸收开关的例子中，终止线路连接606耦接到PCB 702上的终止控制线路714。终止控制线路714可耦接到外部电路（未示出），该外部电路配置为对于开关701的吸收实施例，控制终止电路522的操作。

仍旧参照图7，电感器连接520中的每一个经由键合线电感器716耦接到PCB 702的接地部分718。如所示，开关701包括两个键合线电感器716；然而，应该理解可以使用任意数目的电感器。键合线电感器对应于如上参照图2讨论的LC陷波滤波器208的电感器222。用户可以通过调谐电容器516的值来调整滤波器208的工作频率和陷波深度。开关701的每个RF地526还可以耦接到PCB 702的接地部分718。根据一个实施例，开关701的多个外部连接可经由多芯片模块（MCM）耦接到PCB。

如这里所描述的，本发明的高隔离度开关的元件是CMOS设备（device）。然而，应该理解可以使用其它类型的移动通信技术，诸如pHEMT开发本发明的高隔离度开关。

如这里所描述的，本发明的高隔离度开关被用作具有两个臂的单刀双掷（SPDT）开关。然而，应该理解本发明的高隔离度开关可用作任何类型的开关。例如，如本领域技术人员将认识到的，考虑到本公开的有益之处，高隔离度开关可配置为具有一个臂的单刀单掷开关（SPST）、具有两个臂的双刀单掷开关（DPST）、具有四个臂的双刀双掷开关（DPDT）、具有12个臂的单刀12掷开关（SP12T）或许多其它配置。高隔离度开关可被配置在许多不同类型的电路和/或传输线之间选择。例如，如以上所讨论的，开关可被用于在不同的发送线路、不同的接收（Rx）线路或发送和接收线路的组合之间选择。

已经这样描述了至少一个实施例的多个方面，应该理解本领域的技术人员将容易得到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在作为本公开的一部分，并旨在处于本发明的范围之内。因此，之前的描述和附图仅作为示例，并且本发明的范围应该由所附权利要求的合适的构造及其等同物确定。

Claims (20)

1.一种高隔离度射频（RF）开关包括：

输入；

输出；

开关电路，串联耦接在所述输入和所述输出之间，所述开关电路配置为响应于控制信号选择性地将所述输入耦接到所述输出；

至少一个分路电路，耦接在所述输入和地之间；

至少一个LC陷波滤波器，以分路配置可切换地耦接到所述输入，所述至少一个LC陷波滤波器包含开关、至少一个电容器和至少一个电感器的串联组合；

其中所述至少一个LC陷波滤波器配置为衰减由所述至少一个电容器的值和所述至少一个电感的值确定的频率的阻带范围内的信号。

2.如权利要求1所述的高隔离度RF开关，其中所述至少一个电容器串联连接在所述开关和所述输入之间，且其中所述至少一个电感器串联连接在所述开关和地之间。

3.如权利要求1所述的高隔离度RF开关，其中所述至少一个LC陷波滤波器的所述开关包含多个串联连接的晶体管。

4.如权利要求1所述的高隔离度RF开关，其中所述开关电路包含串联耦接在所述输入和所述输出之间的至少一个晶体管，所述至少一个晶体管配置为响应于控制信号选择性地将所述输入耦接到所述输出。

5.如权利要求1所述的高隔离度RF开关，其中所述高隔离度RF开关是吸收开关，并且还包括：

终止电路，该终止电路选择性地串联耦接在所述输入和所述开关电路之间。

6.如权利要求5所述的高隔离度RF开关，其中所述终止电路包含至少一个电阻器和至少一个晶体管；以及

其中所述终止电路的至少一个晶体管配置为将所述电阻器选择性地耦接到所述输入和所述开关电路之间的连接之内和之外。

7.如权利要求1所述的高隔离度RF开关，其中所述分路电路包含串联耦接在所述输入和地之间的至少一个晶体管；以及

其中所述至少一个晶体管配置为响应于分路控制信号将所述输入选择性地耦接到地。

8.如权利要求1所述的高隔离度RF开关，其中所述至少一个电感器包含至少一个键合线电感器。

9.如权利要求1所述的高隔离度RF开关，其中所述至少一个电容器包含可变电容器和可切换的电容器堆之一。

10.如权利要求1所述的高隔离度RF开关，其中所述至少一个电容器的值和所述至少一个电感器的值匹配。

11.一种射频（RF）设备包括：

第一RF传输线；

第二RF传输线；

输出；

第一开关臂，耦接在所述输出和所述第一RF传输线之间，所述第一开关臂配置为对于RF设备的第一操作模式，选择性地将所述第一RF传输线耦接到所述输出；

第二开关臂，耦接在所述输出和所述第二RF传输线之间，所述第二开关电路配置为对于RF设备的第二操作模式，选择性地将所述第二RF传输线耦接到所述输出；以及

第一LC陷波滤波器，以分路配置可切换地耦接到第一开关臂，所述第一LC陷波滤波器包含第一电容器、第一电感器和至少一个第一晶体管的串联组合；

其中所述至少一个第一晶体管配置为在RF设备的第二操作模式下激活所述第一LC陷波滤波器；以及

其中所述第一陷波滤波器配置为衰减由所述第一电容器的值和所述第一电感器的值确定的第一频率范围内的信号，所述第一频率范围被选择为包含在RF设备的第二操作模式期间第一开关臂中的噪声频率。

12.如权利要求11所述的RF设备，还包括耦接在第一RF传输线和地之间的至少一个分路电路。

13.如权利要求12所述的RF设备，其中所述至少一个分路电路包含串联耦接在所述第一RF传输线和地之间的至少一个晶体管；

其中所述至少一个晶体管配置为响应于控制信号在RF设备的第二操作模式下将所述第一RF传输线耦接到地。

14.如权利要求11所述的RF设备，其中所述第一电感器包含至少一个键合线电感器。

15.如权利要求11所述的RF设备，其中所述第一电容器包含可变电容器和可切换的电容器堆之一。

16.如权利要求11所述的RF设备，其中所述第一电容器的值和所述第一电感器的值匹配。

17.如权利要求11所述的RF设备，其中所述第一开关臂是吸收开关臂，以及

其中所述RF设备还包含终止电路，该终止电路选择性地串联耦接在所述第一RF传输线和所述第一开关臂之间。

18.如权利要求11所述的RF设备，还包括第二LC陷波滤波器，其以分路配置可切换地耦接到第二开关臂，所述第二LC陷波滤波器包含第二电容器、第二电感器和至少一个第二晶体管的串联组合；

其中所述至少一个第二晶体管配置为在RF设备的第一操作模式下激活所述第二LC陷波滤波器；以及

其中所述第二LC陷波滤波器配置为衰减由所述第二电容器的值和所述第二电感器的值确定的第二频率范围内的信号，所述第二频率范围被选择为包含在RF设备的第一操作模式期间第二开关臂中的噪声频率。

19.如权利要求18所述的RF设备，其中所述第一RF传输线配置为在RF设备的第一操作模式下经由所述第一开关电路向所述输出传送信号；以及

其中所述第二RF传输线配置为在RF设备的第二操作模式下经由所述第二开关电路从所述输出接收信号。

20.如权利要求18所述的RF设备，其中所述第一RF传输线配置为在RF设备的第一操作模式下承载GSM信号；以及

其中所述第二RF传输线配置为在RF设备的第二操作模式下承载CDMA信号。

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