CN113014241A - 一种宽带射频开关架构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种宽带射频开关架构，包括：信号输入端口及两个信号输出端口；两个所述信号输出端口与所述信号输入端口之间分别接有第一隔离模块及第二隔离模块，所述第一隔离模块及所述第二隔离模块为左右对称结构，且均通过电容及芯片打线接地。本发明的一种宽带射频开关架构，通过在隔离模块连接电容及芯片打线到地的方式，提出了一种增强隔离度的射频开关，在增加射频开关隔离度的同时，几乎不增大芯片的插损，具有高隔离度，低插入损耗，可承受高功率的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线通信，电子对抗、雷达系统等领域，特别是涉及一种宽带射频开关架构。
背景技术
在通信系统收发电路中，通常采用开关切换技术来使收发通道共用一个天线，减小系统器件冗余。射频开关是用来射频信号传输路径及信号大小的控制器件。随着现代无线通信系统的发展，通信领域对射频开关的要求越来越高，要求包括低的插入损耗，高的可承受功率，快的开关切换速度，以及高的端口隔离度。现有射频开关产品中，一般采用单级的串并结构，很难同时实现低插入损耗和高隔离度。如果隔离度低的话，不同通道不同模块间信号会串扰，严重影响射频系统的精度，稳定性和性能。
请参阅图1，图中为常见的单刀双掷开关接线示意图，包括信号输入端口ANT，射频端口RF1及射频端口RF2；信号输入端口ANT与射频端口RF1及射频端口RF2之间均接有隔离模块，所述隔离模块为两个晶体管的串并联结构，且两个所述隔离模块左右对称结构。
当第一控制信号V1高电平，第二控制信号V2低电平时，串联支路上，第一晶体管导通，信号输入端口ANT到射频端口RF1之间信号传输通路开启；同时，晶体管M3关断，信号输入端口ANT到射频端口RF2间信号传输通道关闭。并联支路上，第二晶体管导通，部分泄露信号通过此时的晶体管M4的导通电阻到地。
晶体管作为射频开关，当它开启时，起主要作用的是其导通电阻；当它关断时，请参阅图2，晶体管固有的寄生电容Cgs，Cgd，Cbs，Cbd会提供射频信号通路，从而降低芯片端口的隔离度。传统方法上，为了增加隔离度，一般是通过减小串联信号通路上管子的宽度，从而减小寄生电容的大小。但管子宽度减小的同时，导通电阻也随之增大，这样会增加插入损耗，插入损耗的增加会引起信号的损耗，这也是通信系统中难以接受的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种宽带射频开关架构，用于解决现有技术中为了增加隔离度，减小串联信号通路上管子的宽度，导致增加了插入损耗，从而导致信号损耗的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种宽带射频开关架构，包括：
信号输入端口及两个信号输出端口；
两个所述信号输出端口与所述信号输入端口之间分别接有第一隔离模块及第二隔离模块，所述第一隔离模块及所述第二隔离模块为左右对称结构，且均通过电容及芯片打线接地。
于本发明的一实施例中，所述第一隔离模块及所述第二隔离模块均包括多个隔离单元，每个所述隔离单元相互串联。
于本发明的一实施例中，所述隔离单元包括第一晶体管及第二晶体管；
所述第一晶体管的漏极作为所述隔离单元的第一管脚，
所述第一晶体管的源极作为所述隔离单元的第二管脚，所述第一晶体管的源极还与所述第二晶体管的漏极连接，所述第二晶体管的源极作为所述隔离单元的第三管脚，
所述第三管脚通过电容及芯片打线接地；
所述第一隔离模块中的第一晶体管的栅极接第一控制信号，第二晶体管的栅极接第二控制信号；
所述第二隔离模块中的第一晶体管的栅极接第二控制信号，第二晶体管的栅极接第一控制信号。
于本发明的一实施例中，所述信号输入端口与所述第一管脚连接，两个所述信号输出端口均与所述第二管脚连接。
于本发明的一实施例中，所述晶体管为N型晶体管。
于本发明的一实施例中，所述电容为片内电容。
如上所述，本发明的一种宽带射频开关架构，通过在隔离模块连接电容及芯片打线到地的方式，提出了一种增强隔离度的射频开关，在增加射频开关隔离度的同时，几乎不增大芯片的插损，具有高隔离度，低插入损耗，可承受高功率的效果。
附图说明
图1显示为本发明现有技术中公开的单刀双掷开关接线示意图。
图2显示为本发明现有技术中公开的MOS管固有的寄生电容结构示意图。
图3显示为本发明的实施例的接线示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图3，本发明提供一种宽带射频开关架构，其特征在于，包括：
信号输入端口ANT、信号输出端口RF1及信号输出端口RF2；
所述信号输出端口RF1及所述信号输出端口RF2与所述信号输入端口ANT之间均接有隔离模块，两个所述隔离模块为左右对称结构，且均通过电容及芯片打线接地。
所述隔离模块包括多个隔离单元，每个所述隔离单元相互串联。本实施例中，所述隔离模块包括的隔离单元数量为三个，实际使用中，可根据需要选择隔离单元的数量。
所述隔离单元包括第一晶体管及第二晶体管，两个晶体管为串并联结构。
所述第一晶体管的漏极作为所述隔离单元的第一管脚，
所述第一晶体管的源极作为所述隔离单元的第二管脚，所述第一晶体管的源极还与所述第二晶体管的漏极连接，所述第二晶体管的源极作为所述隔离单元的第三管脚，
所述第三管脚通过电容及芯片打线接地；
所述信号输入端口ANT与所述第一管脚连接，所述信号输出端口RF1及所述信号输出端口RF2均与所述第二管脚连接。
所述第一隔离模块中的第一晶体管的栅极接第一控制信号V1，第二晶体管的栅极接第二控制信号V2；
所述第二隔离模块中的第一晶体管的栅极接第二控制信号V2，第二晶体管的栅极接第一控制信号V1。
请参阅图3，实际使用时，信号从信号输入端口ANT输入，再从信号输出端口RF1或信号输出端口RF2发出，若第一控制信号V1为高电平，第二控制信号V2为低电平，此时选择信号输出端口RF1，晶体管M1、晶体管M3、晶体管M5、晶体管M8、晶体管M10、第一晶体管2导通，射频信号从信号输入端口ANT接收，经过晶体管M5、晶体管M3、第一晶体管到达信号输出端口RF1，信号损耗主要由晶体管M5、晶体管M3、晶体管M1的导通电阻决定；同时，晶体管M2、晶体管M4、晶体管M6、晶体管M7、晶体管M9、晶体管M11关断，射频信号通过晶体管M7、晶体管M9、晶体管M11上的寄生电容泄漏到信号输出端口RF2。
当信号通过晶体管M7的寄生电容部分泄漏到晶体管M7和晶体管M9公共端时，由于此时晶体管M8导通，大部分泄露信号通过电容C4、芯片打线L4导通到地。同理，信号经过晶体管M9之后，大部分泄露信号通过电容C5、芯片打线L5导通到地。因此，在这样的结构中，无论从信号输入端口ANT还是信号输出端口RF1，泄露到信号输出端口RF2的信号会变得很小，系统间各模块间干扰变小。
具体的，晶体管M1～M12为NMOS晶体管，电容C1～C6为片内电容，L1～L6为芯片到外部打线。
本方案的隔离模块采用多级串并结构，第一是可以使泄露的射频信号尽可能多的导通到地；第二，在三个并联到地的支路中，电容和电感取值都不相同，这样做的目的是在不同支路取得不同的谐振频率，不同频段的泄露信号导通到地，在尽可能宽的频带范围内都达到良好的隔离度，从而在不增大插入损耗的情况下，实现了宽带高隔离。
综上所述，本发明的一种宽带射频开关架构，通过在隔离模块连接电容及芯片打线到地的方式，提出了一种增强隔离度的射频开关，在增加射频开关隔离度的同时，几乎不增大芯片的插损，具有高隔离度，低插入损耗，可承受高功率的效果。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种宽带射频开关架构，其特征在于，包括：
信号输入端口及两个信号输出端口；
两个所述信号输出端口与所述信号输入端口之间分别接有第一隔离模块及第二隔离模块，所述第一隔离模块及所述第二隔离模块为左右对称结构，且均通过电容及芯片打线接地。
2.根据权利要求1所述的一种宽带射频开关架构，其特征在于：所述第一隔离模块及所述第二隔离模块均包括多个隔离单元，每个所述隔离单元相互串联。
3.根据权利要求2所述的一种宽带射频开关架构，其特征在于：所述隔离单元包括第一晶体管及第二晶体管；
所述第一晶体管的漏极作为所述隔离单元的第一管脚，
所述第一晶体管的源极作为所述隔离单元的第二管脚，所述第一晶体管的源极还与所述第二晶体管的漏极连接，所述第二晶体管的源极作为所述隔离单元的第三管脚，
所述第三管脚通过电容及芯片打线接地；
所述第一隔离模块中的第一晶体管的栅极接第一控制信号，第二晶体管的栅极接第二控制信号；
所述第二隔离模块中的第一晶体管的栅极接第二控制信号，第二晶体管的栅极接第一控制信号。
4.根据权利要求3所述的一种宽带射频开关架构，其特征在于：所述信号输入端口与所述第一管脚连接，两个所述信号输出端口均与所述第二管脚连接。
5.根据权利要求3所述的一种宽带射频开关架构，其特征在于：所述晶体管为N型晶体管。
6.根据权利要求1所述的一种宽带射频开关架构，其特征在于：所述电容为片内电容。
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