CN104685704A - 优化射频单极双投开关的隔离及插入损耗 - Google Patents
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Abstract
一种单极双投SPDT开关(200)制造于集成电路IC上且可包括两个射频RF开关装置(112,114),所述两个射频开关装置中的每一者具有耦合于相应RF开关装置与共用节点(102)之间的单独DC阻断电容器。在所述两个RF开关装置之间使用细导电线(224)提供DC连接。此细导电线提供所述两个RF开关装置之间的增大的隔离及减小的插入损耗。通过在符合阻抗匹配条件时通过所述细导电线的特性阻抗调谐所述线而实现所述增大的隔离和/或减小的插入损耗。通过使用进一步降低细电线电感的两个或两个以上细导电线可实质上降低在所述SPDT开关中的非所要电路谐振。
Description
技术领域
本发明涉及射频(RF)装置,且特定来说,涉及优化在所述RF装置的集成电路RF前端模块(FEM)中使用的射频单极双投开关的隔离及插入损耗的方式。
背景技术
用于单极双投(SPDT)开关的RF集成电路(IC)设计的微型化使维持制造于IC上的RF开关的良好隔离及低插入损耗变得困难。参考图1,描绘制造于集成电路IC上的现有技术单极双投(SPDT)RF开关。此现有技术SPDT RF开关包括第一节点102、第二节点104及第三节点106。可使用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)RF开关112及114执行节点102与104之间或节点102与106之间的开关动作。所述MOSFET RF开关为使用DC阻断电容器110、116及118分别从节点102、104及106阻断的直流电(DC)电压。
由MOSFET RF开关112及114二者共享DC阻断电容器110,其中由电容器110的板提供两个MOSFET RF开关112与114之间的DC连接。此类型的DC物理连接导致MOSFET RF开关112与114之间的较差RF信号隔离,从而导致节点104与106之间的较差RF信号隔离。
发明内容
因此存在改善制造于集成电路裸片上的RF开关的节点之间的RF信号隔离的方式的需求。
根据一实施例,射频(RF)单极双投(SPDT)开关可包括:第一节点;第一RF开关装置;第二RF开关装置;第一直流电(DC)阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第一RF开关装置之间;第二DC阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第二RF开关装置之间;第二节点;第三DC阻断电容器,其耦合于所述第二节点与所述第一RF开关装置之间;第三节点;第四DC阻断电容器,其耦合于所述第三节点与所述第二RF开关装置之间;及细导电线,其具有耦合于所述第一DC阻断电容器与所述第一RF开关装置之间的第一末端,及耦合于所述第二DC阻断电容器与所述第二RF开关装置之间的其的第二末端,其中所述细导电线在所述第一RF开关装置与所述第二RF开关装置之间提供DC路径。
根据再一实施例,所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)及第二金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。根据再一实施例,所述第一MOSFET及所述第二MOSFET包括互补金属氧化物半导体(CMOS)MOSFET。根据再一实施例,所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置在吉赫(gigahertz)频率下操作。根据再一实施例,所述细导电线的宽度可约为四微米。根据再一实施例,所述细导电线的长度可经调整以用于所述第二节点与所述第三节点之间的最佳隔离。根据再一实施例,所述细导电线的长度可经调整以降低所述第一节点与所述第二节点之间及所述第一节点与所述第三节点之间的插入损耗。根据再一实施例,所述RF SPDT开关可制造于集成电路裸片上。
根据另一实施例,射频(RF)单极双投(SPDT)开关可包括:第一节点;第一RF开关装置;第二RF开关装置;第一直流电(DC)阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第一RF开关装置之间;第二DC阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第二RF开关装置之间;第二节点;第三DC阻断电容器,其耦合于所述第二节点与所述第一RF开关装置之间;第三节点;第四DC阻断电容器,其耦合于所述第三节点与所述第二RF开关装置之间;及第一细导电线及第二细导电线,其具有耦合于所述第一DC阻断电容器与所述第一RF开关装置之间的第一末端,及耦合于所述第二DC阻断电容器与所述第二RF开关装置之间的其第二末端,其中所述第一细导电线及所述第二细导电线在所述第一RF开关装置与所述第二RF开关装置之间提供DC路径。
根据再一实施例,所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)及第二金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。根据再一实施例,所述第一MOSFET及所述第二MOSFET包括互补金属氧化物半导体(CMOS)MOSFET。根据再一实施例,所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置在吉赫频率下操作。根据再一实施例,所述第一细导电线及所述第二细导电线中的每一者的宽度可约为四微米。根据再一实施例,所述第一细导电线及所述第二细导电线的长度可经调整以用于所述第二节点与所述第三节点之间的最佳隔离、所述第一节点与所述第二节点之间的降低插入损耗及所述第一节点与所述第三节点之间的降低插入损耗。根据再一实施例,所述RF SPDT开关可制造于集成电路裸片上。
根据又另一实施例,射频(RF)单极双投(SPDT)开关可包括:第一节点;第一RF开关装置;第二RF开关装置;第一直流电(DC)阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第一RF开关装置之间;第二DC阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第二RF开关装置之间;第二节点;第三DC阻断电容器,其耦合于所述第二节点与所述第一RF开关装置之间;第三节点;第四DC阻断电容器,其耦合于所述第三节点与所述第二RF开关装置之间;及多个细导电线,其具有耦合于所述第一DC阻断电容器与所述第一RF开关装置之间的第一末端,及耦合于所述第二DC阻断电容器与所述第二RF开关装置之间的其第二末端,其中所述多个细导电线在所述第一RF开关装置与所述第二RF开关装置之间提供DC路径。
根据再一实施例,所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)及第二金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。根据再一实施例,所述第一MOSFET及所述第二MOSFET包括互补金属氧化物半导体(CMOS)MOSFET。根据再一实施例,所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置在吉赫频率下操作。根据再一实施例,所述第一细导电线及所述第二细导电线中的每一者的宽度可约为四微米。根据再一实施例,所述多个细导电线的长度可经调整以用于所述第二节点与所述第三节点之间的最佳隔离、所述第一节点与所述第二节点之间的降低插入损耗及所述第一节点与所述第三节点之间的降低插入损耗。根据再一实施例,所述RF SPDT开关可制造于集成电路裸片上。
附图说明
可通过参考结合附图进行的下列描述获得本发明的更完全理解,在附图中:
图1说明制造于集成电路IC上的现有技术单极双投(SPDT)开关的示意图;
图2说明根据本发明的特定实例实施例的制造于集成电路(IC)上的单极双投(SPDT)开关的示意图;
图3说明根据本发明的另一特定实例实施例的制造于集成电路(IC)上的单极双投(SPDT)开关的示意图;
图4说明根据本发明的特定实例实施例的2G单极双投(SPDT)开关及5G单极双投(SPDT)开关及2G/5G双工器的示意性框图;
图5说明根据本发明的特定实例实施例的在图4中展示的2G单极双投(SPDT)开关的更详细示意图;以及
图6说明根据本发明的特定实例实施例的在图4中展示的5G单极双投(SPDT)开关的更详细示意图。
虽然本发明易于有多种修改及替代形式,但其特定实例实施例已在图式中展示且在此处详细描述。然而,应理解,此处的特定实例实施例的描述不旨在将本发明限于此处揭示的特定形式,而相反地,本发明将涵盖如由所附权利要求书所界定的所有修改及等效物。
具体实施方式
两个RF开关装置(例如,MOSFET RF开关)中的每一者具备耦合到共用节点的单独的相关联阻断电容器。使用细导电线在两个RF开关装置之间提供DC连接。借此通过在符合阻抗匹配条件时通过细导电线的特性阻抗调谐此线可增大两个RF开关装置之间的隔离且可降低与两个RF开关装置相关联的插入损耗。通过使用进一步降低细电线电感的两个或两个以上细导电线可实质上降低非所要电路谐振。
现参考图式示意性地说明特定实例实施例的细节。在图式中的相同元件将由相同数字表示,且类似元件将由具有不同小写字体字母下标的相同数字表示。
参考图2,描绘根据本发明的特定实例实施例的制造于集成电路(IC)上的单极双投(SPDT)开关的示意图。大体上由数字200表示的SPDT RF开关可包括第一节点102、第二节点104及第三节点106。可使用两个RF开关装置(例如,MOSFET RF开关)114及112分别执行节点102与104之间或节点102与106之间的开关动作。两个RF开关装置112及114中的每一者具备耦合到共用节点102的单独的相关联DC阻断电容器。MOSFET RF开关装置112是使用DC阻断电容器220从节点102阻断DC电压及使用DC电压阻断电容器118从节点106阻断DC电压。MOSFET RF开关装置114是使用DC电压阻断电容器222从节点102阻断DC电压及使用DC电压阻断电容器116从节点104阻断DC电压。
使用细导电线224在两个RF开关装置112与114之间提供DC连接。通过在符合阻抗匹配条件时通过细导电线的特性阻抗调谐此线可优化物理特性(例如,长度及宽度)以用于两个RF开关装置112与114之间的最佳隔离及通过两个RF开关装置112及114的降低插入损耗。细导电线224的宽度可为(举例来说但不限于)约4微米,且耦合于两个RF开关装置112及114的元件(例如,源极/漏极)之间。
参考图3,根据本发明的另一特定实例实施例描绘地为制造于集成电路(IC)上的单极双投(SPDT)开关的示意图。大体上由数字300表示的SPDT RF开关可包括第一节点102、第二节点104及第三节点106。在图3中展示的SPDT开关电路以与在图2中展示的SPDT开关电路实质上相同的方式运作,但具有额外的第二细导电线326,其在两个RF开关装置112与114之间进一步提供DC连接。此第二细导电线326进一步降低两个RF开关装置112与114之间的DC连接的电感,借此可使用两个细导电线224及326降低非所要电路谐振。可使用多个细导电线降低两个RF开关装置112与114之间的DC连接的电感为可预期的且在本发明的范围内。
上文中描述的SPDT开关200及300可与集成电路裸片(切块)上的RF前端模块(FEM)(未图示)的其它组件一起制造且封装于集成电路封装(未图示)中。SPDT开关200及300可为(举例来说但不限于)两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)RF开关装置112及114,其可布置有共用源极输入及隔离独立漏极输出、共用漏极输入及隔离独立源极输出。这些MOSFET RF开关装置112及114可在微波频率(例如,2GHz到6GHz)下操作。MOSFET RF开关装置112及114可为单栅极、双栅极、三栅极等晶体管。MOSFET RF开关装置112及114还可配置为互补金属氧化物半导体场效应晶体管(CMOS FET)开关。可通过栅极330及332分别控制MOSFET RF开关装置112及114中的每一者。
参考图4,描绘根据本发明的特定实例实施例的2G单极双投(SPDT)开关及5G单极双投(SPDT)开关及2G/5G双工器的示意性框图。2G开关800a分别耦合于2G/5G双工器830与2G发射及接收端口106a及104a之间。5G开关800b分别耦合于2G/5G双工器830与5G发射及接收端口106b及104b之间。2G/5G双工器830进一步耦合到双频天线端口102。
参考图5,描绘根据本发明的特定实例实施例的在图4中展示的2G单极双投(SPDT)开关的更详细示意图。通常由数字800a表示的2G SPDT RF开关可包括第一节点102a、第二节点104a及第三节点106a。可使用两个RF开关装置(例如,MOSFET RF开关)914a及912a分别执行节点102a与104a之间或节点102a与106a之间的开关动作。两个RF开关装置912a及914a中的每一者具备耦合到共用节点102a的单独的相关联DC阻断电容器。MOSFET RF开关装置912a是使用DC阻断电容器220a从节点102a阻断DC电压且使用DC电压阻断电容器918a从节点106a阻断DC电压。MOSFET RF开关装置914a是使用DC电压阻断电容器222a从节点102a阻断DC电压且使用DC电压阻断电容器916a从节点104a阻断DC电压。在2G发射器(未图示)发射到节点106a中时可使用进一步MOSFET RF开关装置932a防止接收节点104a的损害。MOSFET RF开关装置932a可使用DC阻断电容器934a阻断DC电压。细导体224a(及326a)如上文描述运作。
参考图6,描绘根据本发明的特定实例实施例的在图4中展示的5G单极双投(SPDT)开关的更详细示意图。通常由数字800b表示的5G SPDT RF开关可包括第一节点102b、第二节点104b及第三节点106b。可使用RF开关装置(例如,MOSFET RF开关)914b执行节点102b与104b之间的开关动作。可使用串联连接的RF开关装置(例如,MOSFETRF开关)912b及1013执行节点102b与106b之间的开关动作。RF开关装置912a及串联连接的RF开关装置914a及1013具备耦合到共用节点102a的单独的相关联DC阻断电容器。MOSFET RF开关装置912a及1013是使用DC阻断电容器220b从节点102b阻断DC电压且使用DC电压阻断电容器918b从节点106b阻断DC电压。MOSFET RF开关装置914b是使用DC电压阻断电容器222ba从节点102b阻断DC电压且使用DC电压阻断电容器916b从节点104b阻断DC电压。在5G发射器(未图示)发射到节点106b中时可使用进一步MOSFET RF开关装置932b防止接收节点104b的损害。MOSFET RF开关装置932b可使用DC阻断电容器934b阻断DC电压。细导体224a(及326a)如上文描述运作。
虽然已描绘、描述且通过参考本发明的实例实施例界定本发明的实施例,但此类参考并非暗指对本发明的限制,且无法推断此限制。如得益于本发明的所属领域的技术人员将想到,所揭示的标的物能够在形式及功能上有大幅修改、替代及等效。所描绘及描述的本发明的实施例仅为实例,且未穷尽本发明的范围。
Claims (22)
1.一种射频RF单极双投SPDT开关,其包括:
第一节点;
第一RF开关装置;
第二RF开关装置;
第一直流电DC阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第一RF开关装置之间;
第二DC阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第二RF开关装置之间;
第二节点;
第三DC阻断电容器,其耦合于所述第二节点与所述第一RF开关装置之间;
第三节点;
第四DC阻断电容器,其耦合于所述第三节点与所述第二RF开关装置之间;以及
细导电线,其具有耦合于所述第一DC阻断电容器与所述第一RF开关装置之间的第一末端,及耦合于所述第二DC阻断电容器与所述第二RF开关装置之间的其的第二末端,其中所述细导电线在所述第一RF开关装置与所述第二RF开关装置之间提供DC路径。
2.根据权利要求1所述的RF SPDT开关,其中所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET及第二金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。
3.根据权利要求2所述的RF SPDT开关,其中所述第一MOSFET及所述第二MOSFET包括互补金属氧化物半导体CMOS MOSFET。
4.根据权利要求1所述的RF SPDT开关,其中所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置在吉赫频率下操作。
5.根据权利要求1所述的RF SPDT开关,其中所述细导电线的宽度约为四微米。
6.根据权利要求1所述的RF SPDT开关,其中所述细导电线的长度经调整以用于所述第二节点与所述第三节点之间的最佳隔离。
7.根据权利要求1所述的RF SPDT开关,其中所述细导电线的长度经调整以降低所述第一节点与所述第二节点之间及所述第一节点与所述第三节点之间的插入损耗。
8.根据权利要求1所述的RF SPDT开关,其中所述RF SPDT开关制造于集成电路裸片上。
9.一种射频RF单极双投SPDT开关,其包括:
第一节点;
第一RF开关装置;
第二RF开关装置;
第一直流电DC阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第一RF开关装置之间;
第二DC阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第二RF开关装置之间;
第二节点;
第三DC阻断电容器,其耦合于所述第二节点与所述第一RF开关装置之间;
第三节点;
第四DC阻断电容器,其耦合于所述第三节点与所述第二RF开关装置之间;以及
第一细导电线及第二细导电线,其具有耦合于所述第一DC阻断电容器与所述第一RF开关装置之间的第一末端,及耦合于所述第二DC阻断电容器与所述第二RF开关装置之间的其第二末端,其中所述第一细导电线及所述第二细导电线在所述第一RF开关装置与所述第二RF开关装置之间提供DC路径。
10.根据权利要求9所述的RF SPDT开关,其中所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET及第二金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。
11.根据权利要求10所述的RF SPDT开关,其中所述第一MOSFET及所述第二MOSFET包括互补金属氧化物半导体CMOS MOSFET。
12.根据权利要求9所述的RF SPDT开关,其中所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置在吉赫频率下操作。
13.根据权利要求9所述的RF SPDT开关,其中所述第一细导电线及所述第二细导电线中的每一者的宽度约为四微米。
14.根据权利要求9所述的RF SPDT开关,其中所述第一细导电线及所述第二细导电线的长度经调整以用于所述第二节点与所述第三节点之间的最佳隔离、所述第一节点与所述第二节点之间的降低插入损耗及所述第一节点与所述第三节点之间的降低插入损耗。
15.根据权利要求9所述的RF SPDT开关,其中所述RF SPDT开关制造于集成电路裸片上。
16.一种射频RF单极双投SPDT开关,其包括:
第一节点;
第一RF开关装置;
第二RF开关装置;
第一直流电DC阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第一RF开关装置之间;
第二DC阻断电容器,其耦合于所述第一节点与所述第二RF开关装置之间;
第二节点;
第三DC阻断电容器,其耦合于所述第二节点与所述第一RF开关装置之间;
第三节点;
第四DC阻断电容器,其耦合于所述第三节点与所述第二RF开关装置之间;以及
多个细导电线,其具有耦合于所述第一DC阻断电容器与所述第一RF开关装置之间的第一末端,及耦合于所述第二DC阻断电容器与所述第二RF开关装置之间的其第二末端,其中所述多个细导电线在所述第一RF开关装置与所述第二RF开关装置之间提供DC路径。
17.根据权利要求16所述的RF SPDT开关,其中所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置包括第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET及第二金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。
18.根据权利要求17所述的RF SPDT开关,其中所述第一MOSFET及所述第二MOSFET包括互补金属氧化物半导体CMOS MOSFET。
19.根据权利要求16所述的RF SPDT开关,其中所述第一RF开关装置及所述第二RF开关装置在吉赫频率下操作。
20.根据权利要求16所述的RF SPDT开关,其中所述第一细导电线及所述第二细导电线中的每一者的宽度约为四微米。
21.根据权利要求16所述的RF SPDT开关,其中所述多个细导电线的长度经调整以用于所述第二节点与所述第三节点之间的最佳隔离、所述第一节点与所述第二节点之间的降低插入损耗及所述第一节点与所述第三节点之间的降低插入损耗。
22.根据权利要求16所述的RF SPDT开关,其中所述RF SPDT开关制造于集成电路裸片上。
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