CN113258953B - 一种射频设备、通信设备及射频设备的静电防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频设备、通信设备及射频设备的静电防护方法，涉及高频电路技术领域，用于自动检测并隔离静电放电，以保护射频电路。所述射频设备包括：射频端口及分别与所述射频端口电连接的静电检测电路、静电防护电路及射频接收电路。射频接收电路及静电检测电路均与静电防护电路电连接。静电检测电路用于获取射频端口的静电电压，在静电电压与防护电路开启条件匹配时，开启静电防护电路，并关断射频接收电路的射频通路。所述通信设备包括上述射频设备。所述静电防护方法应用上述射频设备。

Description

一种射频设备、通信设备及射频设备的静电防护方法

技术领域

本发明涉及高频电路技术领域，尤其涉及一种射频设备、通信设备及射频设备的静电防护方法。

背景技术

静电放电是影响射频集成芯片失效的主要原因，随着射频集成芯片的工艺和射频端口的速度不断提高，对射频集成芯片的静电放电防护需求也越来越高。当射频端口的静电电压大于预设值后，会对芯片内部的射频通路器件造成物理损坏，导致芯片不能正常工作。

现有技术中，利用在射频端口设置TVS管的方式，避免静电损坏射频集成芯片。但是，现有技术中的静电防护方案难以满足射频设备的射频端口对静电放电防护方案的良好匹配、低触发电压和自动检测触发静电放电的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射频设备、通信设备及射频设备的静电防护方法，用于解决现有技术中的静电防护方案难以满足射频设备的射频端口对静电放电防护方案的良好匹配、低触发电压和自动检测触发静电放电的应用需求的问题。

第一方面，本发明提供了一种射频设备，包括：射频端口及分别与所述射频端口电连接的静电检测电路、静电防护电路及射频接收电路。射频接收电路及静电检测电路均与静电防护电路电连接。静电检测电路用于获取射频端口的静电电压，在静电电压与防护电路开启条件匹配时，并开启静电防护电路，并关断射频接收电路的射频通路。

与现有技术相比，本发明提供的射频设备包括射频端口、分别与射频端口电连接的静电检测电路、静电防护电路及射频接收电路。其中，静电检测电路用于检测射频端口的静电电压，并根据静电电压的电压值及静电防护电路开启条件，控制射频接收电路及静电防护电路的状态。当静电电压与与防护电路开启条件匹配时，开启静电防护电路，并关断射频接收电路的射频通路。此时，静电防护电路用于隔离射频接收电路与射频端口，且射频接收电路的射频通路处在关断状态，从而防止射频端口的静电影响射频接收电路，而且能够满足射频设备的射频端口对静电放电防护方案的良好匹配、低触发电压和自动检测触发静电放电的应用需求

第二方面，本发明还提供一种通信设备，包括第一方面所述的射频设备。

与现有技术相比，本发明提供的通信设备的有益效果与上述第一方面所述的射频设备的有益效果相同，此处不做赘述。

第三方面，本发明还提供一种射频设备的静电防护方法，应用第一方面所述的射频设备。该静电防护方法包括：

利用静电检测电路获取射频端口的静电电压；

在静电电压与静电防护电路开启条件匹配时，关断射频接收电路的射频通路，并开启静电防护电路。

与现有技术相比，本发明提供的射频设备的静电防护方法的有益效果与上述第一方面所述的射频设备的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的射频设备的电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示例出了本发明实施例提供的射频设备的电路结构图。参照图1，本发明实施例提供的射频设备，包括：射频端口100及分别与射频端口100电连接的静电检测电路200、静电防护电路300及射频接收电路。射频接收电路及静电检测电路200均与静电防护电路300电连接。静电检测电路200用于获取射频端口100的静电电压，在静电电压与静电防护电路300开启条件匹配时，开启静电防护电路300，并关断射频接收电路的射频通路。

与现有技术相比，本发明提供的射频设备包括射频端口100、分别与射频端口100电连接的静电检测电路200、静电防护电路300及射频接收电路。其中，静电检测电路200用于检测射频端口100的静电电压，并根据静电电压的电压值及静电防护电路300开启条件，控制射频接收电路及静电防护电路300的状态。当静电电压与与防护电路开启条件匹配时，开启静电防护电路300，并关断射频接收电路的射频通路。此时，静电防护电路300用于隔离射频接收电路与射频端口100，且射频接收电路的射频通路处在关断状态，从而有效地防止射频端口100的静电影响射频接收电路。

参照图1，在一种可能的实现方式中，上述静电检测电路200可以包括：变压器、比较电路及第一开关电路。其中，变压器的初级线圈P与射频端口100电连接，用于获取静电电压。变压器的第一次级线圈S1与第一参考电源电连接，变压器的第一次级线圈S1用于根据静电电压生成感应电压V。变压器的第一次级线圈S1与比较电路的第一输入端电连接，比较电路的输出端分别与第一开关电路的控制端及静电防护电路300的控制端电连接，第一开关电路的输出端与射频接收电路的控制端电连接。

参照图1，比较电路的第二输入端与第二参考电源电连接，比较电路的第三输入端与第三参考电源电连接。比较电路用于在感应电压V满足静电防护电路300开启条件时，开启静电防护电路300，并控制第一开关电路关断射频接收电路的射频通路。

由静电检测电路200的电路结构可知，当变压器的初级线圈P检测到射频端口100的静电时，变压器的第一次级线圈S1可以用于根据静电电压生成感应电压V。比较电路用于根据感应电压V分别控制第一开关电路的状态及静电防护电路300的状态。进而，第一开关电路控制射频接收电路的状态。

参照图1，在一种可能的实现方式中，上述比较电路可以包括：第一比较器、第二比较器及两个二极管。第一比较器的同相输入端及第二比较器的反相输入端均与所述第一次级线圈S1电连接。第一比较器的反相输入端用于与第二参考电源电连接，第一比较器的输出端与一个二极管D1电连接。第二比较器的同相输入端用于与第三参考电源电连接，第二比较器的输出端与另一个二极管D2电连接。两个二极管均与静电防护电路300的控制端及第一开关电路的控制端电连接。

由比较电路的电路结构可知，第二参考电源用于向比较电路提供第二参考电压V_th，第三参考电源用于向比较电路提供第三参考电压V_tl。在具体使用过程中，比较电路用于将感应电压V与第二参考电压V_th及第三参考电压V_tl进行比较，进而控制与比较电路的输出端电连接的第一开关电路及静电防护电路300。应理解，第一参考电压V_ref、第二参考电压V_th及第三参考电压V_tl之间的关系为：V_tl＜V_ref＜V_th。

参照图1，在一种示例中，上述第一开关电路可以包括：第一晶体管T1及与第一晶体管T1的第二极电连接的第一电阻R1。比较电路的输出端与第一晶体管T1的控制端电连接，第一晶体管T1的第一极接地，第一晶体管T1的第二极与射频接收电路的控制端电连接。

参照图1，在一种可能的实现方式中，射频接收电路可以包括：接收电路RX、第三晶体管T3及与第三晶体管T3的第二极电连接的第一电容C1。第三晶体管T3的控制端与第一开关电路的输出端及芯片的控制端电连接，第三晶体管T3的第一极与接收电路RX电连接。由此可知，第一开关电路及芯片的控制端共同控制第三晶体管T3的状态。

参照图1，在一种可能的实现方式中，上述静电防护电路300可以包括：第二晶体管T2及与第二晶体管T2的第二极电连接的第二电阻R2。第二晶体管T2的控制端与比较电路的输出端电连接，第二晶体管T2的第一极与接收电路RX电连接。第二电阻R2还与射频端口100电连接。

应理解，上述第一晶体管T1、第二晶体管T2及第三晶体管T3的类型，可以根据实际情况进行选择，本发明实施例对此不做具体限制。值得注意的是，本发明实施例中的第一晶体管T1、第二晶体管T2及第三晶体管T3均采用N型晶体管。

参照图1，在一种可能的实现方式中，上述射频设备还可以包括射频发射电路TX，射频发射电路TX可以与变压器的第二次级线圈S2电连接。

由上述电路结构及各部分电路功能可知，感应电压V的电压值与静电电压的电压值有关。当静电电压大于0时，感应电压V正向不断增大；当静电电压小于0时，感应电压V负向不断增大。也就是说，当静电电压大于0时，感应电压V的电压值将大于静电电压的电压值，当静电电压小于0时，感应电压V的电压值将小于静电电压的电压值。当静电电压等于0时，也就是说，射频端口100没有静电时，由于第一次级线圈S1与第一参考电源电连接，因此感应电压V为第一参考电压V_ref。

在一种可能的实现方式中，上述静电防护电路300开启条件需要满足：感应电压V大于第二参考电压V_th，或小于第三参考电压V_tl。

在一种示例中，当感应电压V正向不断增大，直至感应电压V大于第二参考电压V_th时，第一比较器输出高电平，与第一比较器的输出端电连接的二极管D1导通且输出高电平。同时，第二比较器输出低电平，与第二比较器的输出端电连接的二极管D2截止。也就是说，当感应电压V大于第二参考电压V_th时，比较电路输出高电平，使第一晶体管T1及第二晶体管T2均处于导通状态。第一晶体管T1导通，使第一晶体管T1的第二极输出低电平，从而控制第三晶体管T3关断，即：关断射频接收电路的射频回路。第二晶体管T2导通，从而使静电防护电路300处在开启状态。第二晶体管T2与第二电阻R2组成的静电防护电路300串接在接收电路上，形成高阻抗电路。关断射频接收电路及开启静电防护电路300，可以限制由射频端口100经第一电容C1耦合的静电能量泄放，从而保护射频接收电路中的接收电路，进而保护射频设备。

在另一种示例中，当感应电压V负向不断增大，直至感应电压V小于第三参考电压V_tl时，第二比较器输出高电平，与第二比较器的输出端电连接的二极管D2导通且输出高电平。同时，第一比较器输出低电平，与第一比较器的输出端电连接的二极管D1截止。也就是说，当感应电压V小于第三参考电压V_tl时，比较电路输出高电平，使第一晶体管T1及第二晶体管T2均处于导通状态。第一晶体管T1导通，使第一晶体管T1的第二极输出低电平，从而控制第三晶体管T3关断，即：关断射频接收电路的射频回路。第二晶体管T2导通，从而使静电防护电路300处在开启状态。第二晶体管T2与第二电阻R2组成的静电防护电路300串接在接收电路上，形成高阻抗电路。关断射频接收电路及开启静电防护电路300，可以限制由射频端口100经第一电容C1耦合的静电能量泄放，从而保护射频接收电路中的接收电路，进而保护射频设备。

当射频端口100没有静电时，感应电压V为第一参考电压V_ref。由于第一参考电压V_ref、第二参考电压V_th及第三参考电压V_tl之间的关系为：V_tl＜V_ref＜V_th，因此二极管D1及二极管D2均截止。基于此，第一晶体管T1的第二极输出高电平，从而控制第三晶体管T3导通，第二晶体管T2关断。即：射频接收电路的射频回路正常工作，静电防护电路300处在关断状态。此时，射频信号经射频端口100和射频接收电路正常工作。

综上所述，本发明实施例提供的射频设备，对射频接收电路的正常工作实现了较好的隔离，同时对射频端口100也能实现静电防护硬件开关控制，快速响应，同时实现了对射频端口的静电进行检测并防护的功能。

本发明实施例还提供了一种通信设备，包括上述技术方案提供的射频设备。

与现有技术相比，本发明提供的通信设备的有益效果与上述技术方案所述的射频设备的有益效果相同，此处不做赘述。

本发明实施例还提供了一种射频设备的静电防护方法。应用上述技术方案提供的射频设备。该静电防护方法包括：

步骤S100：利用静电检测电路200获取射频端口100的静电电压；

步骤S200：在静电电压与静电防护电路300开启条件匹配时，关断射频接收电路的射频通路，并开启静电防护电路300。

在一种可能的实现方式中，在上述步骤S200：静电电压与静电防护电路300开启条件匹配时，关断所述射频接收电路的射频通路，并开启所述静电防护电路300，具体包括：

当感应电压V大于第二参考电源端的电压V_th，或小于第三参考电压端的电压V_tl时，比较电路控制第二晶体管处在导通状态，第一开关电路及芯片的控制端控制射频接收电路处在关闭状态。

与现有技术相比，本发明提供的射频设备的静电防护方法的有益效果与上述技术方案所述的射频设备的有益效果相同，此处不做赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种射频设备，其特征在于，包括：射频端口及分别与所述射频端口电连接的静电检测电路、静电防护电路及射频接收电路；所述射频接收电路及所述静电检测电路均与所述静电防护电路电连接；

所述静电检测电路用于获取所述射频端口的静电电压，在所述静电电压与静电防护电路开启条件匹配时，开启所述静电防护电路，并关断所述射频接收电路的射频通路；

所述静电检测电路包括：变压器、比较电路及第一开关电路；其中，

所述变压器的初级线圈与所述射频端口电连接，用于获取所述静电电压；所述变压器的第一次级线圈与第一参考电源电连接，所述变压器的第一次级线圈用于根据所述静电电压生成感应电压V；

所述变压器的第一次级线圈与所述比较电路的第一输入端电连接，所述比较电路的输出端分别与所述第一开关电路的控制端及所述静电防护电路的控制端电连接，所述第一开关电路的输出端与所述射频接收电路的控制端电连接；所述比较电路的第二输入端与第二参考电源电连接，所述比较电路的第三输入端与第三参考电源电连接；

所述比较电路用于在所述感应电压满足所述静电防护电路开启条件时，开启所述静电防护电路，并控制所述第一开关电路关断所述射频接收电路的射频通路。

2.根据权利要求1所述的射频设备，其特征在于，当所述静电电压大于0时，所述感应电压V大于静电电压；当所述静电电压小于0时，所述感应电压V小于静电电压；当所述静电电压等于0时，所述感应电压为第一参考电压V_ref。

3.根据权利要求2所述的射频设备，其特征在于，所述静电防护电路开启条件满足所述感应电压V大于第二参考电压V_th，或小于第三参考电压V_tl；

和/或，第一参考电压V_ref、第二参考电压V_th及第三参考电压V_tl之间的关系满足：V_tl＜V_ref＜V_th。

4.根据权利要求1所述的射频设备，其特征在于，所述比较电路包括：第一比较器、第二比较器及两个二极管，所述第一比较器的同相输入端及所述第二比较器的反相输入端均与所述第一次级线圈电连接；

所述第一比较器的反相输入端用于与所述第二参考电源电连接，所述第一比较器的输出端与一个所述二极管电连接；

所述第二比较器的同相输入端用于与所述第三参考电源电连接，所述第二比较器的输出端与另一个所述二极管电连接；

两个所述二极管均与所述静电防护电路的控制端及所述第一开关电路的控制端电连接。

5.根据权利要求1所述的射频设备，其特征在于，所述第一开关电路包括：第一晶体管及与所述第一晶体管的第二极电连接的第一电阻；

所述比较电路的输出端与所述第一晶体管的控制端电连接，所述第一晶体管的第一极接地，所述第一晶体管的第二极与所述射频接收电路的控制端电连接。

6.根据权利要求1所述的射频设备，其特征在于，所述射频设备还包括射频发射电路，所述射频发射电路与所述变压器的第二次级线圈电连接。

7.根据权利要求1所述的射频设备，其特征在于，所述射频接收电路包括：接收电路、第三晶体管及与所述第三晶体管的第二极电连接的第一电容；

所述第三晶体管的控制端与所述第一开关电路的输出端及芯片的控制端电连接，所述第三晶体管的第一极与所述接收电路电连接。

8.根据权利要求7所述的射频设备，其特征在于，所述静电防护电路包括：第二晶体管及与所述第二晶体管的第二极电连接的第二电阻；

所述第二晶体管的控制端与所述比较电路的输出端电连接，所述第二晶体管的第一极与所述接收电路电连接；所述第二电阻还与所述射频端口电连接。

9.一种通信设备，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的射频设备。

10.一种射频设备的静电防护方法，其特征在于，所述射频设备包括：射频端口及分别与所述射频端口电连接的静电检测电路、静电防护电路及射频接收电路；所述静电检测电路包括：变压器、比较电路及第一开关电路；其中，

所述变压器的初级线圈与所述射频端口电连接，用于获取所述静电电压；所述变压器的第一次级线圈与第一参考电源电连接，所述变压器的第一次级线圈用于根据所述静电电压生成感应电压V；

所述变压器的第一次级线圈与所述比较电路的第一输入端电连接，所述比较电路的输出端分别与所述第一开关电路的控制端及所述静电防护电路的控制端电连接，所述第一开关电路的输出端与所述射频接收电路的控制端电连接；所述比较电路的第二输入端与第二参考电源电连接，所述比较电路的第三输入端与第三参考电源电连接；

所述比较电路用于在所述感应电压满足所述静电防护电路开启条件时，开启所述静电防护电路，并控制所述第一开关电路关断所述射频接收电路的射频通路；

所述静电防护方法包括：

利用静电检测电路获取所述射频端口的静电电压；

在所述静电电压与静电防护电路开启条件匹配时，关断所述射频接收电路的射频通路，并开启所述静电防护电路。

11.根据权利要求10所述的静电防护方法，其特征在于，变压器的第一次级线圈用于根据所述静电电压生成感应电压V；

所述静电防护电路包括：第二晶体管及与所述第二晶体管的第二极电连接的第二电阻；所述第二晶体管的控制端与比较电路的输出端电连接，所述第二晶体管的第一极与所述射频接收电路电连接；所述第二电阻还与所述射频端口电连接；

在所述静电电压与静电防护电路开启条件匹配时，关断所述射频接收电路的射频通路，并开启所述静电防护电路，包括：

当感应电压V大于第二参考电源端的电压V_th，或小于第三参考电压端的电压V_tl时，比较电路控制第二晶体管处在导通状态，第一开关电路及芯片的控制端控制射频接收电路处在关闭状态。

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