CN111800162B - 具有可控谐振频率的射频开关 - Google Patents

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Abstract

本文提供具有可控谐振频率的射频(RF)开关。在某些实施方案中，RF开关包括两个或更多个电连接在第一端子和第二端子之间的场效应晶体管(FET)的堆叠。另外，RF开关还包括电感器，该电感器连接在第一端子和第二端子之间并且与FET的堆叠并联。控制FET的第一部分以导通或截止RF开关。另外，控制FET的第二部分以在RF开关截止时提供对RF开关的谐振频率的调谐。

Description

具有可控谐振频率的射频开关
相关申请的交叉引引用
本申请要求于2019年4月4日提交的、标题为“具有可控谐振频率的射频开关”的美国临时专利申请No.62/829,219的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明的实施方案涉及电子系统，更具体地，涉及射频开关。
背景技术
射频(RF)通信系统可以包括用于各种目的的RF开关。
在一个示例中，RF通信系统可以包括射频发送/接收开关。发送/接收开关可用于将天线电连接到系统的发送路径或接收路径，从而控制路径对天线的访问。
发明内容
本文提供具有可控谐振频率的射频(RF)开关。在某些实施方案中，F开关包括两个或更多个电连接在第一端子和第二端子之间的场效应晶体管(FET)的堆叠。另外，RF开关还包括电感器，该电感器连接在第一端子和第二端子之间并且与FET的堆叠并联。控制FET的第一部分以导通或截止RF开关。另外，控制FET的第二部分以在RF开关截止时提供对RF开关的谐振频率的调谐。例如，当RF开关处于截止状态时，RF开关具有基于电感器的电感和FET的叠层的电容的乘积的谐振频率。通过将FET的第二部分的栅极电压控制在截止状态，由FET的叠层提供的电容被改变。因此，提供了用于调节RF开关的谐振频率的灵活性，例如，以补偿制造差异和/或基于工作频带来控制谐振频率以增强隔离。
在一个方面，提供具有可调谐振频率的RF开关。RF开关包括：多个端子，包括第一端子和第二端子；电感器，电连接在所述第一端子和所述第二端子之间；和在所述第一端子和所述第二端子之间串联电连接并且与所述电感器并联电连接的多个FET。所述多个FET的第一部分由控制信号控制以将所述RF开关设置为导通状态或截止状态，并且其中所述多个FET的第二部分与所述控制信号可分开地控制以调节处于截止状态的RF开关的谐振频率。
在另一个方面，提供一种RF开关的方法。该方法包括：在RF开关的导通状态下，通过所述RF开关的两个或更多个FET传播RF信号；使用控制所述两个或更多个FET的第一部分的控制信号将所述开关从导通状态转换到截止状态；和使用所述两个或更多个FET的第二部分来调节处于截止状态的RF开关的谐振频率，所述两个或更多个FET布置成与所述RF开关的电感器并联的堆叠。
在另一个方面，提供前端系统。前端系统包括：天线端子；功率放大器；低噪声放大器；和发送/接收开关，包括电连接在所述低噪声放大器的输入和所述天线端子之间的接收支路、以及电连接在所述功率放大器的输出和所述天线端子之间的发送支路。所述接收支路包括串联布置的多个场效应晶体管(FET)和与所述多个FET并联的电感器。所述多个FET的第一部分由控制信号控制以启用或禁用所述接收支路，并且当所述接收支路禁用时，所述多个FET的第二部分与所述控制信号可分开控制以调节所述接收支路的谐振频率。
附图说明
图1是包括发送/接收(T/R)开关的相控阵天线系统的一个实施例的示意图。
图2A是包括T/R开关的前端系统的一个实施例的示意图。
图2B是包括T/R开关的前端系统的另一实施例的示意图。
图3是多层高速数据通信网络的一个示例的示意图。
图4是根据一个实施例的射频(RF)开关的示意图。
图5是根据另一实施例的RF开关的示意图。
图6是根据另一实施例的RF开关的示意图。
图7A是根据另一实施例的RF开关的第一谐振频率调整设置的示意图。
图7B是图7A的RF开关的第二谐振频率调整设置的示意图。
图8是根据另一实施例的RF开关的示意图。
图9A是根据一个实施例的T/R开关的示意图。
图9B是包括图9A的T/R开关的半导体管芯的一个实施例的示意图。
图10A是图9A的T/R开关的接收支路的损耗与频率关系图的一个例子。
图10B是图9A的T/R开关的接收支路的反向隔离与频率的关系曲线图的一个例子。
图10C是图9A的T/R开关的发送支路的损耗与频率关系图的一个示例。
图10D是图9A的T/R开关的发送支路的反向隔离与频率的关系曲线图的一个例子。
具体实施方式
实施例的以下详细描述呈现了本发明的特定实施例的各种描述。然而，本发明可以以多种不同的方式实施。在该描述中，参考附图，其中相似的参考标号可以指示相同或功能相似的元件。将理解的是，附图中示出的元件不必按比例绘制。而且，将理解的是，某些实施例可以包括比附图中示出的更多的元素和/或附图中示出的元素的子集。此外，一些实施例可以结合来自两个或更多个附图的特征的任何合适的组合。
本文提供了具有可控谐振频率的射频(RF)开关。在某些实施例中，RF开关包括电连接在第一端子和第二端子之间的两个或更多个场效应晶体管(FET)的堆叠。另外，RF开关还包括电感器，该电感器连接在第一端子和第二端子之间并且与FET的堆叠并联。控制FET的第一部分以导通或截止RF开关。另外，控制FET的第二部分以在RF开关断开时提供对RF开关的谐振频率的调谐。
例如，当RF开关处于断开状态时，RF开关具有基于电感器的电感和FET的叠层的电容的乘积的谐振频率。通过将FET的第二部分的栅极电压控制在截止状态，由FET的叠层提供的电容被改变。因此，可以调谐RF开关的谐振频率。
可以出于多种目的控制RF开关的谐振频率。在某些实施方式中，基于操作的频带来控制谐振频率。例如，可以调节谐振频率以实现多频带操作，而对插入损耗的影响很小甚至没有影响。附加地或替代地，可以控制谐振频率以补偿工艺、电压和/或温度(PVT)的变化。例如，可以调节谐振频率以克服由工艺变化引起的频移，从而调回所需的谐振中心频率并重新定心设计以解决工艺变化。
在某些实施方式中，RF开关被实现为至少包括第一分支和第二分支的多掷开关，其中电感器与开关的第一分支中的FET堆叠并联。例如，RF开关可以对应于包括接收分支和发送分支的发送/接收(T/R)开关。
因此，当开关的第一分支为断开并且开关的第二分支为接通时，第一分支的电感和电容用作具有谐振频率的并联电感器-电容器(LC)谐振器。另外，可以调谐谐振频率以在感兴趣的频率(例如，在特定的频带)中实现谐振，这反过来又提供了高隔离度。例如，并联LC谐振器的阻抗在谐振频率处可能非常高，从而用作提供高隔离度的陷波滤波器。
图1是相控阵天线系统10的一个实施例的示意图。相控阵天线系统10包括数字处理电路1、数据转换电路2、通道处理电路3、RF前端5a、5b，…5n和天线6a，6b...6n。尽管示出了具有三个RF前端和三个天线的示例，但是如椭圆所示，相控阵天线系统10可以包括更多或更少的RF前端和/或更多或更少的天线。
相控阵天线系统10示出了电子系统的一个实施例，该电子系统可以包括根据本文的教导实现的一个或多个开关。然而，本文公开的开关可以在广泛的电子设备中使用。相控阵天线系统在本文中也称为有源扫描电子操纵阵列。
如图1所示，通道处理电路3分别通过RF前端5a，5b，…5n耦合到天线6a，6b，…6n。在该实施例中，通道处理电路3包括分离/合并电路7、频率上/下转换电路8以及相位和幅度控制电路9。通道处理电路3对由每个通信通道发送和接收的RF信号进行RF信号处理。在所示的实施例中，每个通信通道与对应的RF前端和天线相关联。
继续参考图1，数字处理电路1产生用于控制从天线6a，6b，…6n辐射的发送波束的数字发送数据。数字处理电路1还处理代表接收波束的数字接收数据。在某些实施方式中，数字处理电路1包括一个或多个基带处理器。
如图1所示，数字处理电路1耦合到数据转换电路2，该数据转换电路2包括数模转换器(DAC)电路，该DAC电路将数字发送数据转换为一个或多个基带发送信号，以及模数转换器(ADC)电路，用于将一个或多个基带接收信号转换为数字接收数据。
在该实施例中，频率上/下转换电路8提供从基带到RF的频率上移和从RF到基带的频率下移。然而，其他实现方式也是可能的，例如相控阵天线系统10部分以中频(IF)运行的配置。在某些实施方式中，分离/合并电路7提供对一个或多个频率上移的发送信号的分离，以生成适合于由RF前端5a，5b，…5n进行处理以及随后在天线6a，6b，…6n上进行处理的RF信号。另外，分离/合并电路7合并经由天线6a，6b，…6n和RF前端5a，5b，…5n接收的RF信号，以产生用于数据转换电路2的一个或多个基带接收信号。
通道处理电路3还包括用于控制波束形成操作的相位和幅度控制电路9。例如，相位和幅度控制电路9控制经由天线6a，6b，…6n发送或接收的RF信号的幅度和相位，以提供波束成形。关于信号传输，从天线6a，6b，…，6n辐射的RF信号波通过相长和相消干扰聚集在一起，共同产生具有特定方向的发送波束。关于信号接收，通道处理电路3通过在幅度缩放和相移之后组合从天线6a，6b，…6n接收的RF信号来生成接收束。
相控阵天线系统被用于各种应用中，包括但不限于移动通信、军事和国防系统和/或雷达技术。
如图1所示，RF前端5a，5b，…，5n分别包含一个或多个VGA 11a，11b，…，11n，它们用于缩放由天线6a，6b，…6n发送或接收的RF信号的幅度。另外，RF前端5a，5b，…，5n各自包括一个或多个用于对RF信号进行相移的移相器12a，12b，…，12n。例如，在某些实施方式中，相位和幅度控制电路9生成用于控制由VGA 11a，11，…，11n提供的增益量的增益控制信号以及用于控制由移相器12a，12b…12n提供的相移量的相位控制信号。此外，RF前端5a，5b，…，5n分别包括一个或多个用于在发送和接收信号之间进行选择的T/R开关13a，13b，…，13n，使得天线6a，6b，…，6n被共享用于发送和接收操作，例如在采用时分双工(TDD)的应用程序中。
相控阵天线系统10进行操作以产生包括指向期望的通信方向的主瓣的发送波束或接收波束。相控阵天线系统10实现了在主瓣方向上增加的信噪比(SNR)。发送或接收波束还包括一个或多个旁瓣，这些旁瓣指向的方向与主瓣不同，因此是不希望的。
通过根据本文的教导实施T/R开关13a，13b，...，13n，可以实现许多益处，例如多频带操作和/或发送和接收路径之间的增强的隔离。例如，当T/R开关13a，13b，…，13n向天线5a，5b，…，5n提供RF发送信号以形成发送波束时，为禁用的接收路径提供增强的隔离。
图2A是包括T/R开关的前端系统30的一个实施例的示意图。前端系统30包括第一T/R开关21、第二T/R开关22、接收路径VGA 23、发送路径VGA 24、接收路径可控移相器25、发送路径相位移位器26、低噪声放大器(LNA)27和功率放大器(PA)28。如图2A所示，前端系统30被描述为耦合到天线20。
前端系统30可以被包括在各种各样的RF系统中，包括但不限于相控阵天线系统，诸如图1的相控阵天线系统10。例如，前端系统30的多个实例可以用来实现图1的RF前端5a，5b，……5n。在某些实施方式中，在半导体管芯或芯片上制造前端系统30的一个或多个实例。
如图2A所示，前端系统30包括用于控制提供给在天线20上接收的RF输入信号的放大量的接收路径VGA 23，以及用于控制提供给在天线20上发送的RF输出信号的放大量的发送路径VGA 24。VGA提供的增益控制可用于多种目的，包括但不限于补偿温度和/或过程变化。此外，在波束成形应用中，VGA可以控制波束图案的旁瓣电平。
RF系统，例如图2A的前端系统30，可以包括一个或多个T/R开关，用于控制发送和接收路径对天线的访问。尽管示出了包括T/R开关的RF系统的一个示例，但是本文的教导可应用于以多种方式实现的RF系统。此外，本文的教导不仅适用于T/R开关，而且适用于服务于其他功能的RF开关。
图2B是包括T/R开关的前端系统40的另一实施例的示意图。图2B的前端系统40类似于图2A的前端系统30，除了前端系统40省略了第二T/R开关22。如图2B所示，前端系统40被描述为耦合到接收天线31和发送天线32。
前端系统40使用不同的天线进行操作以进行信号发送和接收。在所示的实施例中，接收路径VGA 23控制提供给在接收天线31上接收的RF输入信号的放大量，而发送路径VGA 24控制提供给在第二天线32上发送的RF输出信号的放大量。
某些RF系统包括用于信号发送和接收的单独天线。
图3是多层高速数据通信网络的一个示例的示意图。该网络可以包括，例如，不同的移动最终用户，工业4.0生态系统支持以及自动驾驶通信基础设施。这支持人工智能数据通信和实时快速决策过程，以及安全的闭环网络。
无线数据流量以每用户每年50％以上的速度增长，并且随着视频的不断使用和物联网的兴起，这种趋势在未来十年有望加速。为了满足这一需求，5G技术计划使用毫米波频率来扩展可用频谱，并向移动设备和其他UE提供每秒数千兆位(Gbps)的数据速率。5G有望提供极大的灵活性，以支持众多的Internet协议(IP)设备，小型蜂窝架构和/或密集的覆盖区域。
5G的当前或计划应用包括但不限于触觉互联网、车对车(V2V)通信、车对基础设施(V2I)通信、对等通信和/或机器对机器通信、闭环安全通信和云上的外部人工智能数据处理服务。这样的技术利用高数据速率和/或低网络等待时间。例如，某些应用程序(例如V2V通信和/或远程手术)必须以低延迟运行，以确保人身安全。
在图3的多层网络中，现有的蜂窝网络正在发展以支持5G，其中WiFi卸载，小型小区和/或宽带数据的分发利用了网络边缘的服务器(边缘服务器)来实现新的延迟较低的用例。如图3的示例所示，回程将固定的蜂窝基础结构连接到核心电话网络和Internet。因此，回程在本地子网(例如，UE和网络接入点(例如基站)之间的连接)和核心网络(例如，Internet和移动交换电话局)之间承载流量。图3的多层网络还被实现为使用Industry 4.0进行操作，从而可以在云上实现增强现实和/或实时人工智能(AI)。
继续参考图3，所示的多层体系结构利用覆盖范围更广的5G基站的底层网络的更大覆盖范围的第四代(4G)小区。以这种方式实现图3的多层网络提供了许多优点，包括为不同种类的连接提供不同层的通道访问优先级的灵活性。例如，宏小区、小型小区和/或设备到设备的连接可以以不同的优先级进行通道访问。
增加面积频谱效率的一种方法是缩小小区大小，从而减少每个小区的用户数量，并为每个用户提供额外的频谱。因此，通过缩小信元并重新使用频谱，总网络容量会增加。
本文的教导可以增强在多层网络中操作的基站和UE的前端系统的性能。例如，可以提供灵活性以基于工作频带来控制谐振频率和/或补偿制造偏差，从而增强隔离性。
图4是根据一个实施例的RF开关50的示意图。RF开关50包括在第一端子T1和第二端子T2之间串联的多个FET(在该示例中为31、32a，32b)。另外，RF开关50还包括电感器35，该电感器35连接在第一端子T1和第二端子T2之间并且与FET并联。在该示例中，电感器35具有电感L0。
控制FET的第一部分或第一组(在此示例中包括FET 31)以接通或断开RF开关50。例如，控制信号
Figure BDA0002438910240000081
(在此示例中为逻辑反相)用于使FET 31导通或截止，从而将RF开关50控制为导通状态或截止状态。尽管显示了使用一个FET来打开或关闭RF开关的示例，但是可以使用其他FET来打开或关闭RF开关。例如，可以将一个或多个其他FET与FET 31串联放置，以增强RF开关50的功率处理能力。
继续参考图4，控制FET的第二部分或组(在该示例中包括FET 32a和FET 32b)以调节RF开关50的谐振频率。例如，位b0控制FET 32a，而位bn-1控制FET 32b。尽管显示了使用两个FET进行谐振频率调整的示例，但是可以使用更多或更少的FET来控制RF开关50的谐振频率。
当RF开关50处于断开状态时，RF开关50具有基于电感器50的电感(在该示例中，对应于L0)与在第一端子T1和第二端子T2之间存在的FET堆栈的电容的乘积的谐振频率。
通过在截止状态下控制FET的第二部分(在该示例中，对应于FET 32a和FET 32b)的栅极电压，来改变电容。因此，可以调节RF开关50的谐振频率。
例如，当控制信号
Figure BDA0002438910240000091
关闭FET 31以在截止状态下操作RF开关50时，FET 31的栅极-源极电容和栅极-漏极电容(在该示例中均等于约Coff)串联在第一端子T1和第二端子T2之间，并且有助于RF开关50的电容。
另外，当位b0关断FET 32a时，FET 32a的栅极-源极电容和栅极-漏极电容(在该示例中均等于约Coff1)有助于RF开关50的电容。然而，当位b0导通FET 32a时，通过FET 32a提供了导电通道，从而绕过了FET32a的栅极-源极和栅极-漏极电容，这增加了RF开关的总电容。同样，当位bn-1关断FET 32b时，栅极到源极电容和栅极到漏极电容(在此示例中，两者均等于大约Coffn)有助于RF开关50的电容。当位bn-1导通FET 32b时，通过FET 32b提供了一个导电通道以绕过这些电容。
因此，位b0和位bn-1提供了用于控制处于断开状态的RF开关50的电容以及相应的谐振频率的灵活性。尽管描绘为两位，但是更多或更少的位可以用于谐振频率调整。此外，本文的教导不仅适用于用于谐振频率调节的多位数字信号，而且适用于其他类型的谐振频率调节信号。
在描述的实施方案中，还包括栅极电阻器，以增强RF开关50与用于生成RF开关50的控制信号的控制电路(例如，图9B的控制电路101)之间的隔离。如图4所示，栅极电阻器33用于将控制信号
Figure BDA0002438910240000092
提供给FET31的栅极。此外，栅极电阻器34a用于将位b0提供给FET32a的栅极，而栅极电阻器34b用于将bn-1提供给FET 32b的栅极。
当RF开关50导通时，开关的插入损耗基于第一端子T1和第二端子T2之间的FET电阻。在该示例中，FET 31具有导通状态电阻R，而FET 32a具有导通状态电阻R1，并且FET 32b具有导通状态电阻Rn。可以基于多种因素来选择串联的FET的数量，例如所需的功率处理能力和/或RF开关50的插入损耗。第二组中用于谐振频率调整的FET也有助于增强处于导通状态的RF开关50的功率处理能力。
可以以多种方式来实现FET，包括但不限于使用金属氧化物半导体(MOS)晶体管，例如n型MOS(NMOS)晶体管和/或p型MOS(PMOS)晶体管。在一个示例中，使用绝缘体上硅(SOI)工艺来制造MOS晶体管。
图5是根据另一实施例的RF开关60的示意图。RF开关60包括与FET的堆叠并联的电感器35。FET 31a、FET 31b和FET 31c是堆叠的第一组的一部分，并且由用于接通或断开RF开关60的控制信号
Figure BDA0002438910240000101
控制。另外，FET 32a和FET 32b是堆栈的第二组的一部分，并且分别由位b0和位b1控制。
尽管在该实施例中，FET的堆叠包括五个晶体管，但是可以在堆叠中包括更多或更少的晶体管。例如，第一组和/或第二组可以包括更多或更少的晶体管。例如，可以基于多种因素来选择堆叠中的晶体管的数量，诸如期望的功率处理能力、期望的导通状态插入损耗、工作频率或频带、和/或期望的谐振频率调谐范围。
第一组FET用于导通或截止RF开关60。另外，第二组FET用于在RF开关60截止时为RF开关60的谐振频率提供可控性。
在描述的实施方案中，堆叠中的每个FET具有宽度W和长度L，以及对应的导通状态电阻R。尽管示出了FET具有大约相同的几何形状的示例，但是FET可以采用彼此不同的几何形状实现。在另一个示例中，根据任何期望的加权方案，第二组中的FET具有不同的权重。用加权实现第二组FET有助于提供谐振频率的宽调谐范围。
当堆叠中的所有FET都关断时，等效关断电容Ceq约为Coff/10，其中Coff对应于每个FET的关断状态栅极到源极/栅极到漏极的电容。在此示例中，此设置的谐振频率大约为f0，并且与b0＝0和b1＝0相关。通过控制b0＝1和/或b1＝1，可以减小断态电容以改变RF开关60的谐振频率。
当合并到多掷开关的分支(例如，T/R开关的接收分支)中时，通过导通第二组中的部分或全部串联FET(独立于第一组中的FET)，可以控制等效截止电容Ceq，而另一个分支(例如，T/R开关的发送分支)为ON。这进而改变了等效截止电容Ceq，并导致与电感器35的电感和FET堆叠的电容相关的并联LC谐振器的谐振频率发生偏移。
图6是根据另一实施例的RF开关70的示意图。RF开关70包括与多个FET并联的电感器35，所述多个FET包括分别由控制信号
Figure BDA0002438910240000111
控制的第一组(FET 31a，FET 31b和FET 31c)和由位b0和位bn-1控制的第二组(FET 32a和FET 32b)。
尽管示出了五个FET，但是RF开关60中可以包括任何整数m个FET。在某些实施方案中，n个FET在第二组中，并且m-n个FET在第一组中，其中m大于或等于2，n大于或等于1，m大于n。
图7A是根据另一实施例的RF开关80的示意图。RF开关80包括第一组FET，第一组FET包括FET 31a、FET 31b和FET 31c。另外，RF开关80包括第二组FET，其包括FET 32a和FET32b。第一组FET和第二组FET在第一端子T1和第二端子T2之间彼此串联。另外，电感器35与FET的串联组合并联。
相对于堆叠中的其余FET，FET 32b的尺寸具有缩放因子K。
在图7A中描绘了RF开关80的第一谐振频率调整设置，其中，FET 32a和FET 32b均被关闭。在该示例中，FET 32b的栅极-源极电容(CGS)和栅极-漏极电容晶体管(CGD)各自等于2C/K，而其他FET的CGS和CGD各自等于2C。因此，在该示例中，用于第一谐振频率调整设置的等效截止电容Ceq1对应于C/(K+4)。
图7B是图7A的RF开关80的第二谐振频率调整设置的示意图。
如图7B所示，FET 32a和FET 32b在第二谐振频率调整设置中被导通。第二设置的等效截止电容Ceq2对应于C/3。
在一个实施例中，为RF开关80的双频带响应选择值K。例如，对于频率f1＝39GHz(例如，第一5G频带)和频率f2＝28GHz(例如，频率)(第二个5G频带)，则可以选择K来满足下面的公式1：
Figure BDA0002438910240000112
对于n＝2个控制位/控制FET和m＝5个总FET，对于约1.82的K，满足5G实现28GHz/39GHz两个频带的电容比(相对于其他FET，相当于FET 32b为0.55W/L)。
图8是根据另一实施例的RF开关90的示意图。图8的RF开关90类似于图7A和7B的RF开关80，除了RF开关90对应于其中FET 32b的器件尺寸为大约0.55*W/L(对应于K＝1.82)的示例，并且堆栈中其余FET的器件尺寸约为1.25*W/L。
为了达到特定应用所需的Ron*Coff比，可以选择器件尺寸以在感兴趣的频带上实现谐振，而对导通状态操作影响很小或没有影响和/或路径损耗增加。
在图8的示例中，第二组FET中的两个FET通过b0和b1控制位分别导通和截止，从而提供了四个谐振频率调整设置。在此示例中，设置b0＝b1＝0可提供谐振频率f0，而设置b0＝b1＝1可提供约0.72*f0的谐振频率。
图9A是根据一个实施例的T/R开关100的示意图。T/R开关100包括接收分支91和发送分支92。接收分支91连接在接收端子Rx和天线端子之间，而发送分支92连接在发送端子Tx和天线端子之间。
接收分支91包括与接收分支FET的堆叠并联的电感器35。接收分支FET包括由控制信号
Figure BDA0002438910240000121
控制的第一组(FET 31a，FET 31b和FET 31c)和由位b0和b1控制的第二组FET(FET32a和FET 32b)。另外，分别针对FET 31a，31b和31c包括栅极电阻器33a，33b和33c，并且分别针对FET32a和32b包括栅极电阻器34a和34b。
发送分支92包括与发送支路FET的堆叠并联的电感器45。发送支路FET包括由控制信号VC控制的第一组(FET 41)和由位a0和位a1控制的第二组FET(FET 42a和FET 42b)。另外，为FET 41包括栅极电阻器43，并且为FET 42a和42b分别包括栅极电阻器44a和44b。
在该示例中，接收分支91和发送分支92由逻辑反相的控制信号控制。因此，当发送分支92是活动的时，接收分支91被关闭。此外，当接收分支91激活时，发送分支92关闭。
在描述的实施方案中，根据本文的教导，接收支路91和发送支路92都以可调节的谐振频率实现。例如，控制位a0和a1可用于切换接收频带，而控制位b0和b1可用于切换发送频带。
尽管针对发送/接收开关的情况进行了说明，但是本文的教导适用于任何合适的RF开关。
图9B是半导体管芯110的一个实施例的示意图。半导体管芯110包括图9A的T/R开关100。另外，半导体管芯110还包括连接到芯片接口或总线的控制电路101。控制电路101基于通过总线接收到的数据来生成用于T/R开关100的控制信号。
尽管示出了适合于控制RF开关的电路的一个实施例，但是这里的RF开关可以以其他方式被控制。
图10A-10D是图9A的T/R开关100的一个示例实施方式的仿真结果，其中接收分支91和发送分支92被实现用于28GHz和39GHz的5G双频带操作。
图10A是图9A的T/R开关100的接收支路91的损耗与频率的关系曲线图的一个例子。
图10B是图9A的T/R开关100的接收支路91的反向隔离对频率的曲线图的一个示例。
图10C是图9A的T/R开关100的发送支路92的损耗与频率的关系曲线图的一个例子。
图10D是图9A的T/R开关100的发送支路92的反向隔离对频率的曲线图的一个示例。
尽管已经示出了性能结果的各种示例，但是仿真或测量结果可以基于多种因素而变化，例如仿真模型、仿真工具、仿真参数、测量条件、制造技术和/或实现细节。因此，其他结果也是可能的。
应用领域
采用上述方案的设备可以被实现为各种电子设备。电子设备的示例包括但不限于RF通信系统、消费电子产品、电子测试设备、通信基础设施等。例如，一个或多个RF开关可包含在各种通信系统中，包括但不限于雷达系统、基站、移动设备(例如，智能手机或手机)、相控阵天线系统、膝上型计算机、平板电脑和可穿戴电子设备。
本文的教导适用于在很宽的频率范围内工作的RF通信系统，不仅包括100MHz至7GHz之间的RF信号，而且还适用于较高的频率，例如X波段(大约7GHz至12GHz)、Ku频段(大约12GHz至18GHz)、K频段(大约18GHz至27GHz)、Ka频段(大约27GHz至40GHz)、V频段(大约40GHz至75GHz)和/或W波段(大约75GHz至110GHz)中的那些频率。因此，本文的教导可应用于包括微波通信系统的多种RF通信系统。
本文的RF开关处理的信号可以与各种通信标准相关联，包括但不限于全球移动通信系统(GSM)、GSM演进的增强数据速率(EDGE)、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(W-CDMA)、3G、长期演进(LTE)、4G和/或5G，以及其他专有和非专有通信标准。
前述描述可以将元件或特征称为“连接”或“耦合”在一起。如本文所用，除非另有明确说明，否则“连接”是指一个元件/特征直接或间接地连接至另一元件/特征，并且不一定是机械地。同样地，除非另有明确说明，否则“耦合”是指一个元件/特征直接或间接地耦合至另一元件/特征，而不必机械地耦合。因此，尽管在附图中示出的各种示意图描绘了元件和组件的示例布置，但是在实际的实施例中可以存在附加的中间元件、设备、特征或组件(假设所描绘的电路的功能没有受到不利影响)。
尽管已经描述了某些实施例，但是这些实施例仅以示例的方式给出，并且不意图限制本公开的范围。实际上，本文描述的新颖的装置、方法和系统可以以各种其他形式来体现。此外，在不脱离本公开的精神的情况下，可以对本文描述的方法和系统的形式进行各种省略、替换和改变。例如，尽管所公开的实施例以给定的布置呈现，但是替代实施例可以执行具有不同组件和/或电路拓扑的类似功能，并且可以删除、移动、添加、细分、组合和/或修改某些元件。这些元素中的每一个都可以以各种不同的方式实现。可以将上述各种实施例的元件和动作的任何适当组合进行组合以提供其他实施例。因此，本发明的范围仅通过参考所附权利要求来限定。
尽管此处提出的权利要求以单一依赖项格式在美国专利商标局(USPTO)提出，但应理解，任何权利要求都可能依赖于之前相同类型的任何权利要求，除非明显在技术上不可行。

Claims (20)

1.一种具有可调谐振频率的射频开关，该RF开关包括：
多个端子，包括第一端子和第二端子；
电感器，电连接在所述第一端子和所述第二端子之间；和
多个场效应晶体管(FET)，串联电连接在所述第一端子和所述第二端子之间并且与所述电感器并联电连接，其中所述多个FET的第一部分由控制信号控制以将所述RF开关设置为导通状态或截止状态，并且其中所述多个FET的第二部分与所述控制信号独立地控制以调节处于截止状态的RF开关的谐振频率。
2.权利要求1所述的RF开关，其中所述第二部分中的至少一个FET具有与所述第一部分中的至少一个FET不同的尺寸。
3.权利要求1所述的RF开关，其中所述第一部分包括至少两个FET。
4.权利要求1所述的RF开关，其中所述第二部分包括至少两个不同尺寸的FET。
5.权利要求1所述的RF开关，其中所述FET的所述第二部分能够由多个数字位控制。
6.权利要求5所述的RF开关，其中所述多个数字位基于通过总线接收的数据来产生。
7.权利要求5所述的RF开关，其中所述多个数字位的值控制操作频带。
8.权利要求5所述的RF开关，其中所述多个数字位的值补偿工艺过程变化。
9.权利要求1所述的RF开关，还包括接收支路和发送支路，其中所述电感器和所述多个FET被包括在所述接收支路中。
10.权利要求1所述的RF开关，还包括接收支路和发送支路，其中所述电感器和所述多个FET被包括在所述发送支路中。
11.一种射频(RF)开关的方法，该方法包括：
在RF开关的导通状态下，通过所述RF开关的两个或更多个场效应晶体管(FET)传播RF信号；
使用控制所述两个或更多个FET的第一部分的控制信号将所述开关从导通状态转换到截止状态；和
使用所述两个或更多个FET的第二部分来调节处于截止状态的所述RF开关的谐振频率，所述两个或更多个FET布置成与所述RF开关的电感器并联的堆叠。
12.权利要求11所述的方法，其中所述第一部分包括至少两个FET。
13.权利要求11所述的方法，其中所述第二部分包括至少两个FET。
14.权利要求13所述的方法，还包括使用多个数字位来控制第二部分的FET。
15.权利要求14所述的方法，还包括通过总线接收数据，并基于该数据设置所述多个数字位的值。
16.权利要求14所述的方法，还包括设置所述多个数字位的值以选择操作频带。
17.权利要求14所述的方法，还包括设置所述多个数字位的值以补偿工艺过程变化。
18.前端系统，包括：
天线端子；
功率放大器；
低噪声放大器；和
发送/接收开关，包括接收支路和发送支路，所述接收支路电连接在所述低噪声放大器的输入和所述天线端子之间，以及所述发送支路电连接在所述功率放大器的输出和所述天线端子之间，其中所述接收支路包括串联布置的多个场效应晶体管(FET)和与所述多个FET并联的电感器，其中所述多个FET的第一部分由控制信号控制以启用或禁用所述接收支路，并且其中当所述接收支路被禁用时，所述多个FET的第二部分与所述控制信号独立地控制以调节所述接收支路的谐振频率。
19.权利要求18所述的前端系统，其中所述第二部分的FET能够由多个数字位控制。
20.权利要求18所述的前端系统，在相控阵天线系统中实现。
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