CN108476028A - 集成的开关滤波器网络 - Google Patents

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CN108476028A CN201680071749.2A CN201680071749A CN108476028A CN 108476028 A CN108476028 A CN 108476028A CN 201680071749 A CN201680071749 A CN 201680071749A CN 108476028 A CN108476028 A CN 108476028A
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Abstract

射频模块包括:切换器件,其具有第一和第二开关支路以及与所述第一和第二开关支路两者均连接的公共刀节点;第一分流支路,其连接到第一开关支路;第一传输线,其设置在所述公共刀节点与所述第一分流支路之间的第一开关支路中,所述第一传输线配置为:当所述第一开关支路处于断开状态且所述第一分流支路处于导通状态时,在所述第二开关支路上传送的信号的基频上,从所述公共刀节点看向所述第一开关支路中呈现实质开路。

Description

集成的开关滤波器网络
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年11月13日提交的题为“INTEGRATED SWITCH-FILTER NETWORK”的美国临时申请No.62/254,956的优先权,其公开内容在此通过引用整体并入。
技术领域
本申请涉及诸如绝缘体上硅(SOI,silicon-on-insulator)器件之类的场效应晶体管(FET,field-effect transistor)器件。
背景技术
在电子设备应用中,场效应晶体管(FET)可以用作开关。这种开关例如可以允许在无线设备中路由射频(RF)信号。
发明内容
根据多个实施方式,本申请涉及一种射频模块,包括:切换器件,其具有第一和第二开关支路以及与所述第一和第二开关支路两者均连接的公共刀(pole)节点;第一分流支路,其连接到第一开关支路;第一传输线,其设置在所述公共刀节点与所述第一分流支路之间的第一开关支路中,所述第一传输线配置为:当所述第一开关支路处于断开状态且所述第一分流支路处于导通状态时,在所述第二开关支路上传送的信号的基频上,从所述公共刀节点看向所述第一开关支路中呈现实质开路。
在某些实施例中,所述第一传输线具有1/4λ的长度,其中,λ表示与所述基频相关联的波长。在某些实施例中,所述第一传输线具有3/4λ的长度,其中,λ表示与所述基频相关联的波长。
所述第一传输线可以进一步配置为:在所述基频的至少一个谐波上,从所述公共节点看向所述第一开关支路中呈现实质短路。所述第一分流支路可以包括与接地的谐振电路(tank circuit)串联的开关,所述谐振电路配置为在所述基频的至少一个谐波上谐振,并且在所述基频上呈现实质短路接地。所述谐振电路可以包括与电感器并联的电容器。
在某些实施例中,所述射频模块还包括第二分流支路,其连接到第二开关支路。所述射频模块可以还包括第二传输线,其设置在所述公共刀节点和所述第二分流支路之间的所述第二开关支路中,所述第二传输线配置为:当所述第二开关支路处于断开状态并且所述第二分流支路处于导通状态时,在所述第一开关支路上传送的信号的基频上,从所述公共刀节点看向所述第二开关支路中呈现实质开路。
所述射频模块的所述第一分流支路可以连接到多个传输路径,所述多个传输路径中的每一个包括开关,用于传送对应于不同频带的信号。在某些实施例中,所述第一传输线包括电感器-电容器网络。所述电感器-电容器网络可以包括第一分流电容器、第二分流电容器和设置在第一和第二分流电容器之间的电感器。
在某些实施方式中,本申请涉及一种切换电路,包括:第一开关支路;第二开关支路;公共刀节点,其连接到第一和第二开关支路两者;第一分流支路,其连接到所述第一开关支路;以及第一传输线,其设置在所述公共刀节点和所述第一分流支路之间的所述第一开关支路中,所述第一传输线配置为:当所述第一开关支路处于断开状态且所述第一分流支路处于导通状态时,在所述第二开关支路上传送的信号的基频上,从所述公共刀节点看向所述第一开关支路中呈现实质开路。
在某些实施例中,第一传输线具有(x/4)·λ的长度,其中,λ表示与基频相关联的波长,x表示整数值。权利要求12的切换电路,其中所述第一传输线还配置为:在所述基频的至少一个谐波上,从所述公共刀节点看向所述第一开关支路中呈现实质短路。所述第一分流支路可以包括与连接到地的谐振电路串联的开关,所述谐振电路配置为在所述基频的至少一个谐波上谐振并且在所述基频上呈现出实质短路接地。所述谐振电路可以包括与电感器并联的电容器。
所述切换电路可以还包括第二分流支路,其连接到所述第二开关支路。所述切换电路可以还包括第二传输线,其设置在所述公共刀节点和所述第二分流支路之间的所述第二开关支路中,所述第二传输线配置为:当所述第二开关支路处于断开状态且所述第二分流支路处于导通状态时,在所述第一开关支路上传送的信号的基频上,从所述公共刀节点看向所述第二开关支路中呈现实质开路。在某些实施例中,所述第一开关支路对应于LTE频谱的频带8,所述第二开关支路对应于LTE频谱的频带17。
在某些实施方案中,本申请涉及一种无线设备,包括:天线,其配置为发送射频输出信号;第一开关支路,其经由刀节点耦接到所述天线;第二开关支路,其经由所述刀节点耦接到所述天线;第一分流支路,其连接到所述第一开关支路;第一传输线,其设置在所述刀节点和所述第一分流支路之间的所述第一开关支路中,所述第一传输线配置为:当所述第一开关支路处于断开状态且所述第一分流支路处于导通状态时,在所述射频输出信号的基频上,从所述刀节点看向所述第一开关支路中呈现实质开路。
附图说明
各种实施例出于说明的目的图示在附图中,其绝不应解释为限制本发明的范围。另外,不同的公开实施例的各种特征可以组合,以形成作为本公开的一部分的另一些实施例。在整个附图中,附图标记可以重复使用,以表明参考元件之间的对应关系。
图1示意性地示出根据一个或多个实施例配置为在一个或多个刀(pole)与一个或多个掷(throw)之间切换一个或多个信号的射频(RF)开关。
图2示出根据一个或多个实施例的包括RF核和能量管理核的RF开关。
图3示出根据一个或多个实施例的RF核的配置。
图4示出根据一个或多个实施例的RF核的配置。
图5示出根据一个或多个实施例的RF核的示例。
图6示出根据一个或多个实施例的切换电路的示例。
图7示出根据一个或多个实施例的RF核的示例。
图8是示出根据一个或多个实施例的传输线提供的示例信号抑制的曲线图。
图9A和图9B分别是示出根据各种实施例的实现串联开关的系统和实现集成的开关滤波器网络的系统的可能的谐波幅值的曲线图。
图10示出根据一个或多个实施例的RF核的示例。
图11A示出根据一个或多个实施例的传输线的表示。
图11B示出根据一个或多个实施例的包括一个或多个电容器和/或电感器的传输线等效电路。
图12A和图12B分别示出根据一个或多个实施例的封装模块的平面视图和侧视图。
图13示出根据一个或多个实施例的示例无线通信设备。
具体实施方式
这里提供的标题(如果有的话)仅仅是为了方便,而不一定影响要求保护的发明的范围或含义。
虽然描述了某些实施例,但这些实施例仅通过示例的方式呈现,而非旨在限制保护范围。事实上,这里描述的新方法和系统可以以各种其它形式加以体现。此外,可以在不脱离保护范围的情况下对这里描述的方法和系统的形式进行各种省略、置换和改变。
在射频(RF)切换电路中,导通状态器件通常会呈现出非线性的导通电阻。导通电阻可以通过实现更大的器件尺寸而得到减小,这可以提供改善的IDSS、减小的导通电阻和/或其它益处。然而,大的器件可能非期望地需要额外的空间,并且仍可能产生某种程度的非线性(例如,谐波和/或互调失真(IMD)。另外,特别是在相对很大的电压摆幅下,断开电容可能会呈现出包括谐波和/或互调失真在内的非线性。断开状态开关支路中多个晶体管(例如,场效应晶体管(FET))的堆叠可能降低每个晶体管两端的电压降。然而,堆叠多个晶体管会增加尺寸;在这些实施方式中,多个开关支路可能需要包括晶体管堆叠。
无源滤波器可用于谐波的开关后(post-switch)滤波。然而,在这种滤波器位于公共端口的情况下,多个开关支路可以看到相同的滤波器(例如,具有相同的增加的插入损耗、滤波抑制/响应等),因此,对于例如可能对应于不同工作频带的不同开关支路,滤波特性/响应可能不能优化。这里公开的某些实施例使用集成的开关滤波器网络提供了对开关后滤波的替代方案。
RF开关
图1示意性地示出配置为在一个或多个刀102和一个或多个掷104之间切换一个或多个信号的射频(RF)开关100。在一些实施例中,这种开关可以基于一个或多个场效应晶体管(FET),如绝缘体上硅(SOI)FET。当特定的刀连接到特定的掷时,这种路径通常称为闭合或处于导通状态。当刀和掷之间的既定路径未连接时,这种路径通常称为打开或处于断开状态。
图2示出在一些实施方式中,图1的RF开关100可以包括RF核110和能量管理(EM)核112。RF核110可以配置为在第一和第二端口之间路由RF信号。在图2所示的示例单刀双掷(SPDT)配置中,这种第一和第二端口可以包括刀102a和第一掷104a,或刀102a和第二掷104b。
在一些实施例中,EM核112可以配置为例如将电压控制信号供给RF核。EM核112可以进一步配置为向RF开关100提供逻辑解码和/或电源调节能力。
在一些实施例中,RF核110可以包括一个或多个刀和一个或多个掷,以使开关100的一个或多个输入与一个或多个输出之间RF信号能够通过。例如,RF核110可以如图2所示那样包括单刀双掷(SPDT或SP2T)配置。
在示例SPDT上下文中,图3示出RF核110的更详细示例配置。RF核110示出为包括单个刀102a,其经由第一和第二晶体管(例如,FET)120a、120b耦接到第一和第二掷节点104a、104b。第一掷节点104a示出为经由FET122a耦接到RF地,以为节点104a提供分流能力。类似地,第二掷节点104b示出为经由FET122b耦接到RF接地,以为节点104b提供分流能力。在某些实施例中,第一和第二掷节点还可以每一个均耦接到与单独的RF传输带相关联的RF信号。
在示例操作中,当RF核110处于RF信号正经过刀102a和第一掷104a之间的状态时,刀102a和第一掷节点104a之间的FET 120a可处于导通状态,刀102a和第二掷节点104b之间的FET 120b可处于断开状态。对于分流FET 122a、122b,分流FET 122a可处于断开状态,使得RF信号在其从刀102a行进到第一掷节点104a时不会分流到地。与第二掷节点104b相关联的分流FET 122b可处于导通状态,使得通过第二掷节点104b到达RF核110的任何RF信号或噪声被分流到地,以便减小对于刀到第一掷的操作的非期望干扰影响。
尽管在单刀双掷配置的上下文中描述了上述示例,但是应理解,RF核可以用其它数量的刀和掷进行配置。例如,可以有多于一个的刀,并且掷的数量可小于或大于两个的示例数量。
在图3的示例中,刀102a和两个掷节点104a、104b之间的晶体管图示为单个晶体管。在一些实施方式中,刀(一个或多个刀)与掷(一个或多个掷)之间的这种切换功能可以用开关支路分段(segment)来提供,其中每个开关支路分段包括以晶体管堆叠方式配置的多个晶体管(如FET)。这种配置示出在图4中,其中串联开关(140a、140b)和/或分流开关(142a、142b)可以包括串联的多个晶体管器件。再次说明,虽然在SP2T配置的上下文中进行了描述,但是要理解,也可以实现具有其它数量的刀和掷的RF核。
在期望将特定信号传送到天线的情况下,相关联的掷和天线之间的路径可偏置导通,而当前未使用的其它开关将偏置断开。此外,与断开支路相关联的分流支路可以连接到地,以进一步隔离感兴趣的路径。然而,关于图3的开关110电路和图4的开关130的配置,其中串联开关(例如,120a、120b)设置在天线节点和各自分流支路之间的发送支路中,基于串联开关在导通支路中发送感兴趣信号所可能产生的谐波和/或互调以及可能存在于断开支路中的电压摆幅,可能出现线性度问题。这里公开了提供集成的开关滤波器架构的某些实施例,其可以至少部分地消除对导通开关支路中串联晶体管的需求,和/或减小断开支路开关两端的电压摆幅。这里描述的集成滤波器开关网络可以至少部分地改善关于一个或多个切换性能参数(如下面描述的那些)的切换性能。
切换性能参数的示例:
插入损耗
切换器件性能参数可以包括插入损耗的度量。切换器件插入损耗可以是路由经过RF切换器件的RF信号的衰减的度量。例如,切换器件的输出端口的RF信号的幅值可以小于切换器件的输入端口的RF信号的幅值。在一些实施例中,切换器件可以包括这样的器件组件:其将寄生电容、电感、电阻或电导引入到器件,导致切换器件插入损耗增加。在一些实施例中,可以测量切换器件插入损耗,其为输入端口的RF信号的功率或电压与切换器件的输出端口的RF信号的功率或电压之比。降低的切换器件插入损耗可能是令人期望的,以使得RF信号传输能够得到改善。
隔离
切换器件性能参数还可以包括隔离的度量。切换器件隔离可以是RF切换器件的输入端口和输出端口之间的RF隔离的度量。在一些实施例中,在切换器件处于输入端口和输出端口电气隔离的状态时,例如在切换器件处于断开状态时,其可以是对于切换器件的RF隔离的度量。增加的切换器件隔离可以提高射频信号完整性(integrity)。在某些实施例中,隔离的增加可以改善无线通信设备性能。
互调失真
切换器件性能参数可以进一步包括互调失真(IMD)性能的度量。互调失真(IMD)可以是RF切换器件中非线性的度量。
IMD可源自混合在一起并产生非谐波频率的频率的两个或更多个信号。例如,假设两个信号具有在频率空间中彼此相对接近的基频f1和f2(f2>f1)。这些信号的混合可能导致在与两个信号的基频和谐波频率的不同乘积对应的频率上的频谱的峰值。例如,通常认为二阶互调失真(也称为IMD2)包括频率f1+f2、f2-f1、2f1和2f2。通常认为三阶IMD(也称为IMD3)包括2f1+f2、2f1-f2、f1+2f2、f1-2f2。更高阶乘积可以以类似方式形成。
一般来说,随着IMD阶数增加,功率等级下降。因此,第二和第三阶可能是特别感兴趣的非期望影响。在一些情况下,诸如第四和第五阶之类的更高阶也可能是感兴趣的。
在一些RF应用中,可能期望降低对于RF系统内干扰的敏感度。RF系统中的非线性可能导致将寄生信号引入系统。RF系统中的寄生信号可能会导致系统内的干扰,并使通过RF信号发送的信息退化。具有增加的非线性的RF系统可以表现出对干扰的敏感性增加。系统组件(例如,切换器件)中的非线性可能会导致将寄生信号引入RF系统,从而导致整个RF系统线性度和IMD性能的退化。
在一些实施例中,RF切换器件可以实施为包括无线通信系统的RF系统的一部分。系统的IMD性能可以通过增加系统组件的线性度(例如RF切换器件的线性度)来改善。在一些实施例中,无线通信系统可以工作在多频带和/或多模式环境下。在工作在多频带和/或多模式环境下的无线通信系统中,互调失真(IMD)性能的改善可能是令人期望的。在一些实施例中,切换器件IMD性能的改善可以提高多模式和/或多频带环境下工作的无线通信系统的IMD性能。
对于在各种无线通信标准下工作的无线通信设备,例如对于在LTE通信标准下工作的无线通信设备,改善的切换器件IMD性能可能是令人期望的。在一些RF应用中,可能期望改善在使得能够进行数据和话音通信的同步传输的无线通信设备中运行的切换器件的线性度。例如,对于运行在LTE通信标准下并且执行语音和数据通信(例如,SVLTE)的同时传输的无线通信设备,切换器件中得到改善的IMD性能可能是令人期望的。
使用集成的开关滤波器网络的非线性校正/预防
如上所述,在RF开关中,输入端口和输出端口之间的断开状态隔离可能是确定切换性能时的重要因素。断开状态开关隔离可提供开关的输入端口和输出端口之间RF隔离的度量。在一些实施例中,在切换器件处于输入端口和输出端口电气隔离的状态时,例如切换器件断开时,断开状态开关隔离可提供切换器件的RF隔离的度量。增加的切换器件隔离可导致改善的RF信号完整性,并且可以提供无线通信设备性能的改善。
隔离可能会受到晶体管器件中的寄生电容的负面影响。例如,进一步参考图3,当晶体管120a或120b处于晶体管中漏-到-源电流基本受到抑制的断开状态时,寄生电容可能存在于晶体管的一个或多个端子之间,这会负面地影响RF核110的性能。例如,断开状态电容(在此也称为“断开电容”或“COFF”)连同电路中的电阻一起可至少部分地限制晶体管的速度。通过晶体管的源极/漏极与体衬底之间的耗尽区,可至少部分地形成晶体管120a、120b的各种寄生电容。
为了减小导通支路开关谐波,某些切换电路实施例实现相对很大的外围晶体管(例如,高IDSS和/或降低的导通电阻)。然而,与这些实施方式相关联的缺点可能包括相对很大的器件/芯片尺寸。此外,这些解决方案可能未充分地消除导通支路产生的谐波。另外,大的支路尺寸会引起断开状态电容的增加,形成导致相对高插入损耗和/或低隔离的阻抗失配,和/或导致断开支路产生的非线性的增加。
为了减小断开支路谐波,某些切换电路实施例在每个开关支路中利用几个晶体管的堆叠对每个晶体管两端的电压降进行分压。然而,这些解决方案在开关处于导通状态时通常会导致开关尺寸增加和/或导通电阻增加。为了实现相对较低的谐波,某些实施方案利用无源RF滤波器作为开关后谐波滤波解决方案。然而,使用开关后滤波可能进一步增加插入损耗和/或固定的滤波器响应,这对于在多个传输带上实施可能是不期望的。
如上所述,诸如图3和4中所示的一个或多个串联开关设置在发送支路中的切换电路实施方式,基于导通支路的导通电阻和/或断开支路的断开电容,这种开关基本不可避免地产生一定量的谐波。即,一般而言,FET器件(例如,SOI或pHEMT,或任何半导体晶体管)在用作开关时可能产生一定量的非线性。
这里公开的某些实施例提供了通过在分流支路和公共节点之间不包括串联开关从而可以基本上避免导通开关谐波产生的集成滤波器开关架构。在没有一个或多个串联开关的情况下,可以实施其它解决方案以接通和断开开关传送支路。在某些实施例中,通过使用尺寸可设定为在特定频率上提供期望的滤波特性的串联传输线,可以至少部分地实现切换/滤波功能。如本领域普通技术人员所理解的,对于具有相对于信号的特定频率分量的1/4波长(λ)的长度的传输线,当看向传输线中时,这种频率分量将会看到端接阻抗的对立(opposite)。
图5示出根据一个或多个实施例的RF核的示例。切换电路500包括作为串联开关的替代方案的一条或多条传输线(“TL1”、“TL2”)。因此,开关500不会呈现上述的导通状态谐波产生。切换电路500可以使用传输线或其等同物形成相位延迟,并且使用谐振电路515、517(例如,LC网络),其可以在断开状况下用于形成对于断开(例如,高线性度)路径的开路和/或短路阻抗。这种实施方式可能导致其它断开状态开关的电压摆幅降低。谐振电路515可以用于消除分流支路中开关S1产生的谐波。
图6提供用于说明这里公开的某些原理的切换电路600的示例实施例。切换电路600包括两个开关支路,一个与第一传输带(“Band A,频带A”)相关联,另一个与第二传输带(“Band B”)相关联。尽管示出了两个频带/支路,但应理解,所公开的原理可适用于包括任何数量的频带/支路的解决方案。
在一实施方案中,可能期望最小化Band B的三次谐波(3f0)(或其它谐波),并最小化Band A的二次谐波(2f0)(或其它谐波)。例如,特定的谐波可以是接近于在系统某处传播的另一信号,使得该信号的抑制是可以期望的,以防止对于系统其它部分的非希望泄漏。在一个实施例中,BandA可以对应于LTE频谱的频带8(例如,大约900MHz),而Band B可以对应于LTE频谱的频带17(例如,大约700MHz)。一个或多个的额外线性路径可以用更多的传输(延迟)线变换网络形成。
对于与频段B相关联的开关支路,传输路径中可能没有串联开关,使得通常不会遭遇串联支路谐波产生。还可能会期望使任何其它断开状态串联支路两端的断开状态电压最小化,以改善断开支路谐波。如上所述,在示例实施方式中,可能期望提供Band B信号的3f0谐波抑制。对于与Band A相关联的开关支路,可能期望在仍经过相关联的通带的同时提供二次谐波抑制。
结合并联谐振谐振电路615将3/4λ传输线用于TL1或LC电路等效物,所得到的阻抗环境从看向传输线TL1中的方向P1可以呈现出对于Band B的基频(f0)的基本开路以及三次谐波(3f0)上的短路。
并联谐振电路615可以配置为在期望受到抑制的频率(例如,对于BandB为3/f0,在一实施例中为2.1GHz)上谐振,而谐振电路615在Band B的基频f0上可看起来像是基本上短路到地。例如,这种行为可以通过使用相对低值的电感器L1而实现。
对于高线性支路(例如,Band B),电路600可基本不呈现导通支路晶体管产生的谐波或互调失真。此外,诸如S3之类的断开支路开关可以从高线性支路传送的基频信号看到相对最小的电压摆幅。这可以使断开支路产生的非线性(例如,谐波和/或互调失真)最小化。此外,在其它模式(例如,非高线性支路路径),可以实现谐波抑制(例如,2f0或3f0,取决于设计),使得可能不需要开关后滤波。
图7示出根据一个或多个实施例的RF核的示例。图7的具体实施方式包括三个开关支路:(1)Band 17(B17),在一个或多个应用中,对于其可能期望传输信号的三次谐波的最小化导通谐波产生;Band 8(B8),在一个或多个应用中,对于其可能期望二次谐波抑制;另一附加的低频带GSM支路。
如所示,天线724和分流开关S1之间或者天线724和分流开关S2之间可能没有串联支路开关,因此,在这样的路径中可减少或者没有串联支路谐波产生。此外,各个支路两端的断开状态电压也可以降低/最小化,使得改善断开支路谐波。
在某些实施例中,传输线TL1可包括相对于B17频带基频的3/4λ传输线,以便从视角P1呈现对于B17频带的三次谐波的短路,而传输线TL2可以包括相对于B8和/或GSM频带的1/4λ传输线,以便提供对于这种频带的二次谐波(例如,1.8GHz)的短路。
在图7的示例中,以f0(例如,700MHz)为中心的B17频带传输信号可以经过传输线TL2(其对于B8频带而言可以具有1/4λ的长度)并且到达天线724。因为没有串联开关,所以可能基本上没有导通状态谐波产生;尽管可能存在分流开关S2,但是这种开关在B17传输期间可能处于断开状态。
为了使B17频带传送路径成为相对低损耗的路径,传输线TL1的尺寸可以设定为在公共节点N1沿着方向P1呈现对于B17(例如,2.1GHz)的三次谐波上的短路。在分流开关S1处于导通状态的情况下,三次谐波信号可以传到设计为在B17信号的三次谐波上谐振的谐振电路,因此显现为对于三次谐波频率分量的开路,同时显现为对于基频的短路到地。谐振电路715可以包括相对大值的电感器和小值的电容器以实现期望的谐振。
在B8频带传送模式下,耦接到谐振电路715的开关S1可以是断开的,而对向侧的分流开关S2可以闭合到地。传输线TL2可以设计为在公共节点N1对于B8频带的基频显现为开路。虽然图中未示出,但开关S2可以同样串联耦接至设计为以期望受到抑制的谐波间隔进行谐振的谐振电路。可以选择各种传输线(TL1,TL2)的长度以提供最优的信号抑制特性。
图8是示出根据一个或多个实施例的图7的传输线TL1提供的信号抑制的曲线图。如所示,在一实施例中,具有3/4λ长度的传输线可以在三次谐波频率分量上提供空值(例如,高至-35dB或更多的抑制),而基频可以几乎没有或无损耗地通过。
图9A和9B分别是示出实现串联开关的系统和实现集成的开关滤波器网络的系统的可能的谐波幅度的曲线图。如图9B所表明的,在某些实施例中,与传统串联开关系统相比,三次谐波在集成开关滤波器系统中可以减小30dB或更多。
图10示出根据一个或多个实施例的RF核1000的示例。图10的电路表明,在某些实施例中,在额外传输带是RF核的一部分的情况下,这种额外支路可以置于单侧。例如,在Band A和C分别代表B8和GSM频带的情况下,可以在同侧将各额外频带分组在一起。
图11A示出传输线的表示,而图11B示出在某些实施例中,包括一个或多个电容器和/或电感器的传输线等效电路可以结合这里公开的一个或多个实施例一起使用,以提供这里公开的传输线功能。结合这里公开的实施例对于传输线的任何引用或描述都可以理解为对于传输线等效电路(诸如图11B中所示的传输线等效电路)或传输线等效电路的其它类型或配置的引用。
在某些实施例中,图11B的电容器C1,C1中的一个或多个可以具有的值,其中Z表示传输线的特征阻抗,f表示中心频率。此外,在某些实施例中,电感器L1可以具有的值。
封装模块实施方式
在一些实施例中,具有这里描述的一个或多个特征的一个或多个裸片(die)可以在封装模块中实现。这种模块的示例示出在图12A(平面视图)和12B(侧视图)中。模块810示出为包括封装衬底812。这样的封装衬底可以配置为容纳多个组件,并且例如可以包括层叠衬底。安装在封装衬底812上的组件可以包括一个或多个裸片。在所示的示例中,具有切换电路120的裸片800示出为安装在封装衬底812上。切换电路120可以包括这里公开的集成的开关滤波器网络。裸片800可以通过诸如连接焊线816之类的连接件电气连接到模块的其它部分(并且在使用多于一个裸片的情况下彼此连接)。在形成于裸片800上的接触焊盘818和形成于封装衬底812上的接触焊盘814之间,可以形成这种连接焊线。在一些实施例中,一个或多个表面安装器件(SMD)822可以安装在封装衬底812上,以方便模块810的各种功能。
在一些实施例中,封装衬底812可以包括用于将各种组件彼此互连和/或与供外部连接的接触焊盘互连的电连接路径。例如,连接路径832图示为互连示例SMD822和裸片800。在另一示例中,连接路径832图示为将SMD822与外部连接接触焊盘834互连。在又一示例中,连接路径832图示为将裸片800与接地连接接触焊盘836互连。
在一些实施例中,封装衬底812上方的空间和安装在其上的各种组件可以用覆模(overmold)结构830填充。这种覆模结构可以提供许多期望的功能,包括保护组件和焊线不受外部元件影响以及更容易处理封装模块810。
无线设备实施方式
在一些实施方式中,具有这里描述的一个或多个特征的器件和/或电路可包括在诸如无线设备之类的RF设备中。这样的器件和/或电路可以以这里描述的模块形式或以其某种组合的方式直接实现在无线设备中。在一些实施例中,这样的无线设备例如可以包括蜂窝电话、智能电话、具有或不具有电话功能的手持式无线设备、无线平板电脑等。
图13示意性地图示具有这里描述的一个或多个有利特征的示例无线通信设备900。无线通信设备900可以包括RF组件995和基带组件990两者。在某些实施例中,无线通信设备900可以包括根据这里公开的一个或多个实施例的具有集成的开关滤波器网络的一个或多个切换器件。
在示例无线设备900中,具有多个功率放大器(PA)的PA模块901可以向开关920提供放大的RF信号,并且开关920可以将放大的RF信号按特定路线传给天线916。PA模块901可以从按已知方式配置和工作的收发器906接收未放大的RF信号。收发器906也可以配置为处理接收到的信号。收发器906示出为与基带子系统908交互,该基带子系统908配置为提供适合用户的数据和/或话音信号与适合收发器906的RF信号之间的转换。收发器906还示出为连接到配置为管理用于无线设备900工作的电源的电源管理组件906。这种功率管理组件还可以控制无线通信设备900的各种组件的工作。
基带子系统908示出为连接到用户接口902,以方便提供给用户和从用户接收的话音和/或数据的各种输入和输出。基带子系统908还可以连接到存储器904,其配置为存储数据和/或指令以方便无线设备的工作、和/或为用户提供信息的存储。
在一些实施例中,双工器912a-912d可允许使用公共天线(例如,916)同时执行发送和接收操作。在图13中,接收到的信号示出为按特定路线传到例如可以包括一个或多个低噪放大器(LNA)的“Rx”路径(未示出)。
多个其它无线设备配置可以利用这里描述的一个或多个特征。例如,无线设备不需要是多频带设备。在另一示例中,无线设备可以包括诸如分集式天线之类的额外天线以及诸如Wi-Fi、蓝牙和GPS之类的额外连接特征。
总的说明
除非上下文清楚地另有要求,否则在整个说明书和权利要求书中,措词“包括”、“包含”及类似的措词应当以与排它性或穷尽性的意义相反的包括性的意义加以解释;也就是说,以“包括而不限于”的意义加以解释。这里总体上使用的措词“耦接”是指两个或多个元件可以直接连接或者借助于一个或多个中间元件连接。另外,措词“这里”、“上面”、“下面”和类似含义的措词在用于本申请时应当指的是作为整体的本申请,而非本申请的任何具体部分。在上下文允许的情况下,以上具体实施方式部分中使用单数或复数的措词也可以分别包括多个或单个。提及两个或更多项目的列表时的措词“或”,此措词涵盖该措词的所有以下解释:列表中的任何项目、列表中的所有项目、列表中项目的任何组合。
本发明的以上具体实施方式部分并非旨在是穷尽性的或将本发明局限于上面公开的确切形式。尽管以上出于说明的目的描述了本发明的具体实施例和示例,但是如本领域技术人员将会认识到的,在本发明范围内各种等效变型都是可能的。例如,尽管处理或方框以既定的次序呈现,但是替代的实施例可以以不同的次序执行具有这些步骤的例程或者采用具有这些方框的系统,并且一些处理或方框可以予以删除、移动、添加、细分、组合和/或变型。这些处理或方框中的每一个均可以以各种不同的方式实现。此外,虽然有时将处理或方框示出为串行执行,但是这些处理或方框可以代之并行执行,或可以在不同时间执行。
这里提供的本发明的教导可以应用于其它系统,而不一定是上面描述的系统。上面描述的各个实施例的元件和动作可以组合,以提供进一些实施例。
虽然已经描述了本发明的一些实施例,但是这些实施例仅作为示例的方式呈现,而非旨在限制本申请的范围。实际上,这里描述的新方法和系统可以以各种其它形式加以体现;此外,可以对这里描述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变而不脱离本申请的范围和精神。所附的权利要求和其等效物旨在涵盖将会落入本申请范围和精神的这种形式或变型。

Claims (20)

1.一种射频模块,包括:
切换器件,其具有第一和第二开关支路以及与所述第一和第二开关支路两者均连接的公共刀节点;
第一分流支路,其连接到第一开关支路;以及
第一传输线,其设置在所述公共刀节点与所述第一分流支路之间的第一开关支路中,所述第一传输线配置为:当所述第一开关支路处于断开状态且所述第一分流支路处于导通状态时,在所述第二开关支路上传送的信号的基频上,从所述公共刀节点看向所述第一开关支路中呈现实质开路。
2.根据权利要求1所述的射频模块,其中,所述第一传输线具有1/4λ的长度,其中λ表示与所述基频相关联的波长。
3.根据权利要求1所述的射频模块,其中,所述第一传输线具有3/4λ的长度,其中λ表示与所述基频相关联的波长。
4.根据权利要求1所述的射频模块,其中,所述第一传输线进一步配置为:在所述基频的至少一个谐波上,从所述公共刀节点看向所述第一开关支路中呈现实质短路。
5.根据权利要求4所述的射频模块,其中,所述第一分流支路包括与接地的谐振电路串联的开关,所述谐振电路配置为在所述基频的至少一个谐波上谐振,并且在所述基频上呈现出实质短路接地。
6.根据权利要求5所述的射频模块,其中,所述谐振电路包括与电感器并联的电容器。
7.根据权利要求1所述的射频模块,还包括第二分流支路,其连接到第二开关支路。
8.根据权利要求7所述的射频模块,还包括第二传输线,其设置在所述公共刀节点和所述第二分流支路之间的所述第二开关支路中,所述第二传输线配置为:当所述第二开关支路处于断开状态并且所述第二分流支路处于导通状态时,在所述第一开关支路上传送的信号的基频上,从所述公共刀节点看向所述第二开关支路中呈现实质开路。
9.根据权利要求1所述的射频模块,其中,所述第一分流支路连接到多个传输路径,所述多个传输路径中的每一个包括开关,用于传送对应于不同频带的信号。
10.根据权利要求1所述的射频模块,其中,所述第一传输线包括电感器-电容器网络。
11.根据权利要求10所述的射频模块,其中,所述电感器-电容器网络包括第一分流电容器、第二分流电容器和设置在第一和第二分流电容器之间的电感器。
12.一种切换电路,包括:
第一开关支路;
第二开关支路;
公共刀节点,其连接到第一和第二开关支路两者;
第一分流支路,其连接到所述第一开关支路;以及
第一传输线,其设置在所述公共刀节点和所述第一分流支路之间的所述第一开关支路中,所述第一传输线配置为:当所述第一开关支路处于断开状态且所述第一分流支路处于导通状态时,在所述第二开关支路上传送的信号的基频上,从所述公共刀节点看向所述第一开关支路中呈现实质开路。
13.根据权利要求12所述的切换电路,其中,第一传输线具有(x/4)·λ的长度,其中,λ表示与基频相关联的波长,x表示整数值。
14.根据权利要求12所述的切换电路,其中,所述第一传输线还配置为:在所述基频的至少一个谐波上,从所述公共刀节点看向所述第一开关支路中呈现实质短路。
15.根据权利要求14所述的切换电路,其中,所述第一分流支路包括与连接到地的谐振电路串联的开关,所述谐振电路配置为在所述基频的至少一个谐波上谐振,并且在所述基频上呈现出实质短路接地。
16.根据权利要求15所述的切换电路,其中,所述谐振电路包括与电感器并联的电容器。
17.根据权利要求12所述的切换电路,还包括第二分流支路,其连接到所述第二开关支路。
18.根据权利要求17所述的切换电路,还包括第二传输线,其设置在所述公共刀节点和所述第二分流支路之间的所述第二开关支路中,所述第二传输线配置为:当所述第二开关支路处于断开状态且所述第二分流支路处于导通状态时,在所述第一开关支路上传送的信号的基频上,从所述公共刀节点看向所述第二开关支路中呈现实质开路。
19.根据权利要求18所述的切换电路,其中,所述第一开关支路对应于LTE频谱的频带8,所述第二开关支路对应于LTE频谱的频带17。
20.一种无线设备,包括:
天线,其配置为发送射频输出信号;
第一开关支路,其经由刀节点耦接到所述天线;
第二开关支路,其经由所述刀节点耦接到所述天线;
第一分流支路,其连接到所述第一开关支路;以及
第一传输线,其设置在所述刀节点和所述第一分流支路之间的所述第一开关支路中,所述第一传输线配置为:当所述第一开关支路处于断开状态且所述第一分流支路处于导通状态时,在所述射频输出信号的基频上,从所述刀节点看向所述第一开关支路中呈现实质开路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112702075A (zh) * 2020-12-07 2021-04-23 Oppo(重庆)智能科技有限公司 天线组件及电子设备
CN113595579A (zh) * 2021-06-30 2021-11-02 锐石创芯(深圳)科技有限公司 射频开关模组和射频开关电路

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016174236A (ja) * 2015-03-16 2016-09-29 株式会社東芝 半導体装置
US10256794B2 (en) * 2015-11-13 2019-04-09 Skyworks Solutions, Inc. Integrated switch-filter network
US9602091B1 (en) * 2015-12-03 2017-03-21 Peregrine Semiconductor Corporation Low phase shift, high frequency attenuator
JP2017152896A (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 ソニー株式会社 半導体装置、アンテナスイッチ回路、モジュール装置、及び無線通信装置
KR101919317B1 (ko) * 2017-09-07 2018-11-16 고려대학교 산학협력단 가변 λ/4 전송선로를 이용한 다중대역 SPNT 스위치, 상기 스위치를 포함하는 스위치 매트릭스, 및 송수신 시스템
CN108777565B (zh) * 2018-06-04 2022-08-09 成都仕芯半导体有限公司 电感耦合式谐振器及其构成的压控振荡器
US11496167B2 (en) * 2019-09-24 2022-11-08 Skyworks Solutions, Inc. RF signal switch
TW202139610A (zh) * 2020-03-31 2021-10-16 昇佳電子股份有限公司 天線與近接感測電路之傳輸架構
US11152970B1 (en) * 2020-09-22 2021-10-19 Apple Inc. Dielectric-loading detection apparatus

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6011959A (en) * 1998-03-17 2000-01-04 Motorola, Inc. Combiner circuit for dual band voltage controlled oscillators
US20060073792A1 (en) * 2004-08-24 2006-04-06 Jens Schoning Circuit having isolated transmitting and receiving paths
CN102856623A (zh) * 2012-07-23 2013-01-02 北京长峰广播通讯设备有限责任公司 射频宽带高功率电子管放大器3/4λ波长输出谐振腔

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7250804B2 (en) * 2002-12-17 2007-07-31 M/A -Com, Inc. Series/shunt switch and method of control
JP2005136948A (ja) * 2003-10-08 2005-05-26 Renesas Technology Corp アンテナスイッチ回路
TWI265431B (en) * 2004-09-07 2006-11-01 Acer Inc Notebook computer with antenna array module
US9190699B2 (en) * 2011-10-13 2015-11-17 Rf Micro Devices, Inc. Band switch with switchable notch for receive carrier aggregation
KR101859253B1 (ko) * 2011-11-09 2018-05-18 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드 전계 효과 트랜지스터 구조 및 관련된 무선-주파수 스위치
US8818298B2 (en) * 2012-01-20 2014-08-26 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. High frequency switch
TWI539761B (zh) * 2014-04-21 2016-06-21 立積電子股份有限公司 射頻切換模組及其控制方法
JP2016010045A (ja) * 2014-06-25 2016-01-18 株式会社東芝 高周波スイッチ回路
US10256794B2 (en) * 2015-11-13 2019-04-09 Skyworks Solutions, Inc. Integrated switch-filter network

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6011959A (en) * 1998-03-17 2000-01-04 Motorola, Inc. Combiner circuit for dual band voltage controlled oscillators
US20060073792A1 (en) * 2004-08-24 2006-04-06 Jens Schoning Circuit having isolated transmitting and receiving paths
CN102856623A (zh) * 2012-07-23 2013-01-02 北京长峰广播通讯设备有限责任公司 射频宽带高功率电子管放大器3/4λ波长输出谐振腔

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112702075A (zh) * 2020-12-07 2021-04-23 Oppo(重庆)智能科技有限公司 天线组件及电子设备
CN112702075B (zh) * 2020-12-07 2022-08-05 Oppo(重庆)智能科技有限公司 天线组件及电子设备
CN113595579A (zh) * 2021-06-30 2021-11-02 锐石创芯(深圳)科技有限公司 射频开关模组和射频开关电路

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