CN104969479A - 通过在rf前端模块中使用单刀三掷开关来减少lna旁路模式中的插入损耗 - Google Patents

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Abstract

一种具有拥有旁路模式的低噪声放大器LNA的微波射频RF前端模块FEM使用单刀三掷RF开关,所述单刀三掷RF开关将插入损耗减少到约1dB且借此相对于现有技术的两个串联连接的单刀双掷RF开关改进RF接收器敏感度。所述单刀三掷RF开关可为可布置有共同源极输入及经隔离独立漏极输出的三个金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET RF开关。所述RF开关可为单栅极、双栅极或三栅极MOSFET RF开关。所述MOSFET RF开关还可配置为互补金属氧化物半导体CMOS场效应晶体管FET RF开关。

Description

通过在RF前端模块中使用单刀三掷开关来减少LNA旁路模式中的插入损耗
技术领域
[0001] 本发明涉及射频(RF)装置,且更特定来说涉及通过在RF装置的RF前端模块(FEM)中使用单刀三掷开关来减少低噪声放大器(LNA)旁路模式中的插入损耗。
背景技术
[0002] 服务于RF装置的发射及接收模式两者的RF FEM通常采用具有借助沿着接收信号路径串联连接的两个单刀双掷(STOT)开关来实施的旁路选项的低噪声放大器(LNA)。此LNA旁路配置的总体插入损耗由于两个串联连接的开关而通常超过3dB。
发明内容
[0003] 因此,存在对用以提供具有较少插入损耗的LNA旁路开关配置的经改进方式的需要。
[0004] 根据一实施例,一种射频(RF)前端模块(FEM)可包括:低噪声放大器(LNA),其具有输入及输出;及单刀三掷(SPTT)开关,其具有共接点以及可选择第一、第二及第三位置,其中所述共接点可耦合到天线节点、所述第一位置可耦合到发射器输入节点,所述第二位置可耦合到接收器输出节点,且所述第三位置可耦合到所述LAN的所述输入。
[0005] 根据又一实施例,直流(DC)阻隔电容器可在所述SPTT开关的所述共接点与所述天线节点之间。根据又一实施例,直流(DC)阻隔电容器可在所述SPTT开关的所述第一位置与所述发射器输入节点之间。根据又一实施例,直流(DC)阻隔电容器可在所述SPTT开关的所述第二位置与所述接收器输出节点之间。根据又一实施例,RF断开开关可在所述LAN的所述输出与所述接收器输出节点之间。根据又一实施例,直流(DC)阻隔电容器可在所述RF断开开关与所述接收器输出节点之间。
[0006] 根据又一实施例,所述SPTT开关可包括第一、第二及第三金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),其中:所述第一、第二及第三MOSFET的源极可耦合到所述天线节点;所述第一 MOSFET的漏极可耦合到所述发射器输入节点;所述第二 MOSFET的漏极可耦合到所述接收器输出节点;所述第三MOSFET的漏极可耦合到所述LAN的所述输入;且所述第一、第二及第三MOSFET的栅极可耦合到RF开关控制器。
[0007] 根据又一实施例,所述SPTT开关可包括第一、第二及第三金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),其中:所述第一、第二及第三MOSFET的漏极可耦合到所述天线节点;所述第一 MOSFET的源极可耦合到所述发射器输入节点;所述第二 MOSFET的源极可耦合到所述接收器输出节点;所述第三MOSFET的源极可耦合到所述LAN的所述输入;且所述第一、第二及第三MOSFET的栅极可耦合到RF开关控制器。
[0008] 根据又一实施例,所述第一、第二及第三MOSFET中的每一者可包括单栅极。根据又一实施例,所述第一、第二及第三MOSFET中的每一者可包括双栅极。根据又一实施例,所述第一、第二及第三MOSFET中的每一者可包括三栅极。
[0009] 根据又一实施例,所述LAN及所述SPTT开关可被制作于集成电路裸片上。根据又一实施例,所述集成电路裸片可囊封于上面具有多个连接节点的集成电路封装中。根据又一实施例,所述LAN及所述SPTT开关可以吉赫频率操作。
[0010] 根据一实施例,一种射频装置可包括:功率放大器,输入匹配电路,其耦合到所述功率放大器的输入,及低通滤波器,其耦合到所述功率放大器的输出;及射频(RF)前端模块(FEM),其包括:低噪声放大器(LNA),其具有输入及输出;及单刀三掷(SPTT)开关,其具有共接点以及可选择第一、第二及第三位置,其中所述共接点可耦合到天线节点,所述第一位置可耦合到所述低通滤波器的输出,所述第二位置可耦合到接收器输出节点,且所述第三位置可耦合到所述LAN的所述输入。
[0011] 根据又一实施例,所述功率放大器、LAN及SPTT开关可被制作于集成电路裸片上。根据又一实施例,所述集成电路裸片可囊封于上面具有多个连接节点的集成电路封装中。根据又一实施例,所述功率放大器、LAN及SPTT开关可以吉赫频率操作。
附图说明
[0012] 可通过参考结合附图进行的以下描述来获取对本发明的较完整理解,附图中:
[0013] 图1图解说明用于使用两个串联连接的单刀双掷开关的LNA的常规旁路电路的示意图;
[0014]图2图解说明根据本发明的特定实例性实施例用于使用一个单刀三掷开关的LNA的旁路电路的示意图,所述旁路电路产生比图1中所展示的旁路电路低的插入;
[0015] 图3图解说明利用图2中所展示的LNA旁路电路的RF装置的示意性框图;及
[0016] 图4图解说明图2中所展示的单刀三掷开关的更详细示意图。
[0017] 虽然易于对本发明做出各种修改及替代形式,但已在图式中展示并在本文中详细描述其特定实例性实施例。然而,应理解,本文中对特定实例性实施例的描述并非打算将本发明限于本文中所揭示的特定形式,而是相反,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形式。
具体实施方式
[0018] 通过使用单刀三掷开关,所接收RF信号行进穿过仅一个RF信号切换装置,借此将插入损耗减少到约ldB。因此,在LNA处于旁路模式中时,RF接收器敏感度得到显著改进。
[0019] 现在参考图式,示意性地图解说明特定实例性实施例的细节。图式中的相同元件将由相同编号表示,且类似元件将由具有不同小写字母后缀的相同编号表示。
[0020] 参考图1,其描绘用于使用两个串联连接的单刀双掷开关的LNA的常规旁路电路的示意图。低噪声放大器(LNA) 108具有借助沿着接收信号路径串联连接的两个单刀双掷(SPDT)射频(RF)开关112及114来实施的旁路选项。此LNA旁路配置的总体插入损耗由于两个串联连接的RF开关而通常超过3dB。RF开关112用以使天线节点在发射器与接收器之间切换,且RF开关114用以使所述LNA旁路。
[0021] 参考图2,其描绘根据本发明的特定实例性实施例用于使用一个单刀三掷开关的LNA的旁路电路的示意图,所述旁路电路产生比图1中所展示的旁路电路低的插入。低噪声放大器(LNA) 108具有借助耦合于天线节点102与LNA 108的输入(当在位置c中时)、接收器输出节点104(当在位置b中时)及发射器节点106 (当在位置a中时)之间的一个单刀三掷(SPTT)射频(RF)开关212来实施的旁路选项。在RF开关212处于位置b中时,使LNA旁路。此LNA旁路配置的总体插入损耗通常是约ldB。
[0022] 参考图3,其描绘利用图2中所展示的LNA旁路电路的RF装置的示意性框图。前端模块(FEM) 350可包括LNA 108,RF开关212、LNA输出断开RF开关324及RF开关控制件328。直流(DC)阻隔电容器110、116及118也可提供于FEM 350中且如图3中所展示而耦入口 ο
[0023] RF装置352可包括FEM 350、功率放大器(PA) 340、输出低通滤波器342及输入匹配网络338。DC阻隔电容器336也可被提供且如图3中所展示而耦合。RF装置352可具有:发射输入节点334,其可耦合到输入匹配网络338 ;天线节点102,其耦合到RF开关212的共接点;接收器输出节点336,其用于将RF信号供应到接收器检测器-解调器(未展示);及RF开关控制输入节点330及332,其用于控制RF开关212及324以在发射与接收以及LNA与LNA旁路模式之间选择。RF装置352及FEM 350可制作于一(若干)集成电路裸片上且封装于集成电路封装(未展示)中。
[0024] 参考图4,其描绘图2中所展示的单刀三掷开关的更详细示意图。SPTT开关212可为(例如但不限于)可布置有共同源极输入及经隔离独立漏极输出、共同漏极输入及经隔离独立源极输出的三个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) RF开关212a、212b及212。这些MOSFET RF开关212a、212b及212c可以(例如)2GHz到6GHz的微波频率操作。MOSFET RF开关212可为单栅极、双栅极(图4中所展示)、三栅极等。MOSFET RF开关212也可配置为互补金属氧化物半导体场效应晶体管(CMOS FET)开关。MOSFET RF开关212a、212b及212c中的每一者可由RF开关控制件328经由开关控制输入节点330及332控制。
[0025] 虽然已参考本发明的实例性实施例来描绘、描述及界定本发明的实施例,但此类参考并不暗示对本发明的限制,且不应推断出此限制。如相关领域的且受益于本发明的普通技术人员将联想到,所揭示的标的物能够在形式及功能上具有大量修改、变更及等效形式。本发明的所描绘及所描述的实施例仅作为实例,而并非是对本发明的范围的穷尽性说明。

Claims (18)

1.一种射频RF前端模块FEM,其包括: 低噪声放大器LNA,其具有输入及输出;及 单刀三掷SPTT开关,其具有共接点以及可选择第一、第二及第三位置,其中所述共接点耦合到天线节点,所述第一位置耦合到发射器输入节点,所述第二位置耦合到接收器输出节点,且所述第三位置耦合到所述LAN的所述输入。
2.根据权利要求1所述的RF FEM,其进一步包括所述SPTT开关的所述共接点与所述天线节点之间的直流DC阻隔电容器。
3.根据权利要求1所述的RF FEM,其进一步包括所述SPTT开关的所述第一位置与所述发射器输入节点之间的直流DC阻隔电容器。
4.根据权利要求1所述的RF FEM,其进一步包括所述SPTT开关的所述第二位置与所述接收器输出节点之间的直流DC阻隔电容器。
5.根据权利要求1所述的RF FEM,其进一步包括所述LAN的所述输出与所述接收器输出节点之间的RF断开开关。
6.根据权利要求5所述的RF FEM,其进一步包括所述RF断开开关与所述接收器输出节点之间的直流DC阻隔电容器。
7.根据权利要求1所述的RF FEM,其中所述SPTT开关包括第一、第二及第三金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET,其中: 所述第一、第二及第三MOSFET的源极耦合到所述天线节点; 所述第一 MOSFET的漏极耦合到所述发射器输入节点; 所述第二 MOSFET的漏极耦合到所述接收器输出节点; 所述第三MOSFET的漏极耦合到所述LAN的所述输入;且 所述第一、第二及第三MOSFET的栅极耦合到RF开关控制器。
8.根据权利要求1所述的RF FEM,其中所述SPTT开关包括第一、第二及第三金属氧化物半导体场效应晶体管M0SFET,其中: 所述第一、第二及第三MOSFET的漏极耦合到所述天线节点; 所述第一 MOSFET的源极耦合到所述发射器输入节点; 所述第二 MOSFET的源极耦合到所述接收器输出节点; 所述第三MOSFET的源极耦合到所述LAN的所述输入;且 所述第一、第二及第三MOSFET的栅极耦合到RF开关控制器。
9.根据权利要求1所述的RF FEM,其中所述第一、第二及第三MOSFET中的每一者包括单栅极。
10.根据权利要求1所述的RF FEM,其中所述第一、第二及第三MOSFET中的每一者包括双栅极。
11.根据权利要求1所述的RF FEM,其中所述第一、第二及第三MOSFET中的每一者包括三栅极。
12.根据权利要求1所述的RF FEM,其中所述LAN及所述SPTT开关被制作于集成电路裸片上。
13.根据权利要求9所述的RF FEM,其中所述集成电路裸片被囊封于上面具有多个连接节点的集成电路封装中。
14.根据权利要求1所述的RF FEM,其中所述LAN及所述SPTT开关以吉赫频率操作。
15.一种射频装置,其包括: 功率放大器;输入匹配电路,其耦合到所述功率放大器的输入;及低通滤波器,其耦合到所述功率放大器的输出;及 射频RF前端模块FEM,其包括: 低噪声放大器LNA,其具有输入及输出;及 单刀三掷SPTT开关,其具有共接点以及可选择第一、第二及第三位置,其中所述共接点耦合到天线节点,所述第一位置耦合到所述低通滤波器的输出,所述第二位置耦合到接收器输出节点,且所述第三位置耦合到所述LAN的所述输入。
16.根据权利要求15所述的射频装置,其中所述功率放大器、LAN及SPTT开关被制作于集成电路裸片上。
17.根据权利要求16所述的射频装置,其中所述集成电路裸片被囊封于上面具有多个连接节点的集成电路封装中。
18.根据权利要求15所述的射频装置,其中所述功率放大器、LAN及SPTT开关以吉赫频率操作。
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