CN113395081B

CN113395081B - 射频开关电路、射频前端电路和无线装置

Info

Publication number: CN113395081B
Application number: CN202110657213.1A
Authority: CN
Inventors: 曹原; 李海著; 倪建兴
Original assignee: Radrock Shenzhen Technology Co Ltd
Current assignee: Radrock Shenzhen Technology Co Ltd
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: CN112235013B; CN113395081A; CN112235013A

Abstract

本发明公开一种射频开关电路、射频前端电路和无线装置。该射频开关电路，用于与射频功率放大器和射频天线相连，包括第一串联射频开关、第二串联射频开关、第三串联射频开关、第一并联射频开关和第二并联射频开关；第一串联射频开关、第二串联射频开关和第三串联射频开关串联设置在射频功率放大器与射频天线之间；第一并联射频开关的一端与第一串联射频开关和第二串联射频开关之间的连接节点相连，另一端与接地端相连；第二并联射频开关的一端与第二串联射频开关和第三串联射频开关之间的连接节点相连，另一端与接地端相连。该射频开关电路具有在能保证承受足够高的电压/功率的同时又能降低所引入的插入损耗，提高不同发射路径之间的隔离度。

Description

射频开关电路、射频前端电路和无线装置

技术领域

本发明涉及射频通信技术领域，尤其涉及一种射频开关电路、射频前端电路和无线装置。

背景技术

在射频前端电路中，射频开关是必不可少的元件之一。射频开关可用于将天线电连接到RF系统的发射路径或接收路径，从而允许多个部件接入天线。通常情况下，射频开关可通过多个晶体管(如场效应晶体管(FET))堆栈配置组成。当这种射频开关处于断开(OFF)状态时，它们可被认为充当关于地的分流“高”阻抗。这种断开堆栈的射频开关一般将呈现电容和阻抗。目前，射频开关通过使用更高的堆栈高度以允许断开的射频开关来承受更高的电压/功率。然而，在射频前端电路中，所使用的射频开关的堆栈高度越高(即管子的数量越多)其所引入的插入损耗就越大，射频信号在经过射频开关时的阻抗就越大。因此，如何在保证断开的射频开关在承受足够高的电压/功率的同时又能降低插入损耗成为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种射频开关电路、射频前端电路和无线装置，以解决射频开关电路无法兼容在断开时可承受足够高的电压/功率且可降低插入损耗的问题。

本发明提供一种射频开关电路，用于与射频功率放大器和射频天线相连，包括第一串联射频开关、第二串联射频开关、第三串联射频开关、第一并联射频开关和第二并联射频开关；

所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关和所述第三串联射频开关串联设置在所述射频功率放大器与所述射频天线之间；

所述第一并联射频开关的一端与所述第一串联射频开关和第二串联射频开关之间的连接节点相连，另一端与接地端相连；

所述第二并联射频开关的一端与所述第二串联射频开关和第三串联射频开关之间的连接节点相连，另一端与接地端相连；

在所述射频功率放大器通过所述射频天线发射射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关和所述第三串联射频开关闭合，所述第一并联射频开关和所述第二并联射频开关断开；

在所述射频功率放大器不通过所述射频天线发射射频信号，且所述射频功率放大器输出射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关和所述第一并联射频开关断开，所述第二并联射频开关闭合；

在所述射频功率放大器不通过所述射频天线发射射频信号时，且所述射频天线发射所述射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关和所述第二并联射频开关断开，所述第一并联射频开关闭合。

优选地，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关、所述第一并联射频开关和所述第二并联射频开关为单个晶体管形成的射频开关，或者为至少两个晶体管串联形成的射频开关。

优选地，形成所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关、所述第一并联射频开关和所述第二并联射频开关的晶体管数量分别为N1、N2、N3、N4和N5，每一晶体管的源漏源漏击穿电压为V_DS，所述第一串联射频开关与射频功率放大器相连的一端的最大电压为VmaxA，所述第三串联射频开关与射频天线相连的一端的最大电压VmaxB，则

其中，

为向上取整。

优选地，形成所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关的晶体管数量分别为N1、N2和N3，则N2≥N1，且N2≥N3。

优选地，N1＝1，N3＝1。

优选地，形成所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关和所述第三串联射频开关的晶体管的栅宽大于形成所述第一并联射频开关和所述第二并联射频开关的晶体管的栅宽

本发明提供一种射频前端电路，包括第一功率放大器、第二功率放大器、第一天线和第二天线，所述第一功率放大器与所述第一天线之间设有第一开关电路，所述第一功率放大器与所述第二天线之间设有第二开关电路，所述第二功率放大器与所述第一天线之间设有第三开关电路，所述第一开关电路为上述射频开关电路。

优选地，所述第二开关电路包括第四串联射频开关、第五串联射频开关、第六串联射频开关、第三并联射频开关和第四并联射频开关；第四串联射频开关、第五串联射频开关和第六串联射频开关串联设置在第一功率放大器与第二天线之间；第三并联射频开关的一端与第四串联射频开关和第五串联射频开关相连，另一端与接地端相连；第四并联射频开关的一端与第五串联射频开关和第六串联射频开关相连，另一端与接地端相连。

优选地，在所述第一功率放大器通过所述第一开关电路向所述第一天线发射射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关和所述第三串联射频开关闭合，所述第一并联射频开关和所述第二并联射频开关断开；

在所述第一功率放大器通过所述第二开关电路向所所述第二天线发射射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关和所述第一并联射频开关断开，所述第二并联射频开关闭合；

在所述第二功率放大器通过所述第三开关电路向所所述第一天线发射射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关和所述第二并联射频开关断开，所述第一并联射频开关闭合。

本发明提供一种无线装置，包括上述射频开关电路，或者，包括上述射频前端电路。

上述射频开关电路、射频前端电路和无线装置，可通过合理配置和优化发射路径中射频开关的电路连接关系，即合理配置各个射频开关的数量、分布以及每一射频开关的晶体管数量，保证射频开关电路具有在能保证承受足够高的电压/功率的同时又能降低所引入的插入损耗，且通过优化发射路径中射频开关的配置，提高了不同发射路径之间的隔离度，避免了不同发射路径的射频信号相互干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中射频开关电路的一电路示意图；

图2是本发明一实施例中射频前端电路的一电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“与…相连”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明实施例提供一种射频开关电路10，应用在射频前端电路中，具体应用在RF系统的发射路径上，可用于连接射频功率放大器20(Radio Frequency Power Amplifier，以下简称RF PA)和射频天线30，用于控制是否需要将射频功率放大器20放大处理后的大功率射频信号通过射频天线30发射。

如图1所示，射频开关电路10用于与射频功率放大器20和射频天线30相连，包括第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13、第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15；第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13串联设置在射频功率放大器20与射频天线30之间；第一并联射频开关S14的一端与第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12之间的连接节点相连，另一端与接地端相连；第二并联射频开关S15的一端与第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13之间的连接节点相连，另一端与接地端相连。

图1所示射频开关电路10应用在RF系统的发射路径上，其工作过程包括如下几种情况：

第一种情况：在射频功率放大器20通过射频天线30发射射频信号时，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13闭合，第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15断开。

即在需要通过图1所示的发射路径，将射频功率放大器20输出的大功率射频信号通过射频天线30发射时，此时，需闭合第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13，断开第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15，由于大功率射频信号经过第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13，其插入损耗为第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13这三个射频开关的插入损耗之和。

第二种情况：在射频功率放大器20不通过射频天线30发射射频信号，且射频功率放大器20输出射频信号时，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13和第一并联射频开关S14断开，第二并联射频开关S15闭合。

即射频功率放大器20输出的大功率射频信号不通过上述射频开关电路10发射，而射频功率放大器20输出的大功率射频信号需通过与射频功率放大器20相连的其他发射路径发射时，第一串联射频开关S11与射频功率放大器20相连的一端(即A节点)存在大功率/高电压。本示例中，在射频功率放大器20不通过射频天线30发射射频信号，但射频功率放大器20输出射频信号时，需断开第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13和第一并联射频开关S14，闭合第二并联射频开关S15，由于第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13断开，使得射频信号无法从射频功率放大器20传输至射频天线30发射，在A节点存在大功率/高电压时，由于第二并联射频开关S15一端与第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13之间的连接节点相连，另一端与接地端相连，利用第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12分担A节点存在的大功率/高电压，利用第二并联射频开关S15将第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12中的高压电接地，以保障射频开关的正常工作，提高其使用寿命。

第三种情况：在射频功率放大器20不通过射频天线30发射射频信号时，且射频天线20发射射频信号时，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13和第二并联射频开关S15断开，第一并联射频开关S14闭合。

即射频功率放大器20输出放大的大功率射频信号不通过上述射频开关电路10发射，而射频天线30需发射其他发射路径传输的射频信号时，第三串联射频开关S13与射频天线30相连的一端(即B节点)存在大功率/高电压。。本示例中，在射频功率放大器20不通过射频天线30发射射频信号，但射频天线30需要发射射频信号时，需断开第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13和第二并联射频开关S15，闭合第一并联射频开关S14，由于第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13断开，使得射频信号无法从射频功率放大器20传输至射频天线30发射，在B节点存在大功率/高电压时，由于第一并联射频开关S14一端与第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12之间的连接节点相连，另一端与接地端相连，利用第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13分担B节点存在的大功率/高电压，利用第一并联射频开关S14将第三串联射频开关S13和第二串联射频开关S12中的高压电接地，以保障射频开关的正常工作，提高其使用寿命。

本实施例中，采用第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13串联设置在射频功率放大器20与射频天线30之间，在射频开关电路10断开时，可实现对射频开关电路10两端存在的射频信号进行信号隔离，即提高不同发射路径之间的信号隔离度，避免不同发射路径上的射频信号相互干扰；在射频开关电路10断开时，利用第一并联射频开关S14将第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13上存在的高压电接地；利用第二并联射频开关S15将第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12上存在的高压电接地，有助于保障射频开关的正常工作，保障射频开关的使用寿命，保证射频开关电路10能够承受足够高的电压/功率；在射频开关电路10导通时，可保障第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13串联能够引入较低的插入损耗。即射频开关电路10具有在能保证承受足够高的电压/功率的同时又能降低所引入的插入损耗，且通过优化发射路径中射频开关的配置，提高了不同发射路径之间的隔离度，避免了不同发射路径的射频信号相互干扰。

在一实施例中，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13、第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15为单个晶体管形成的射频开关，或者为至少两个晶体管串联形成的射频开关。可选地，该晶体管可以为MOS管。

作为一示例，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13、第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15等射频开关可以为单个晶体管形成的射频开关，也可以为至少两个晶体管串联形成的射频开关。本示例中，每一晶体管的源漏击穿电压为预先确定的固定值，例如，组成射频开关的每个晶体管的源漏击穿电压均为4V。

一般来说，射频开关的堆栈高度越高(即晶体管数量越多)，其所能承受的电压/功率就更高，但是其所引入的插入损耗也会越大，因此，需综合考虑射频开关电路10导通时引入的插入损耗和断开时两端的射频信号的最大电压，以及每一晶体管的源漏击穿电压，确定第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13、第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15等射频开关的晶体管数量。

在一实施例中，形成第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13、第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15的晶体管数量分别为N1、N2、N3、N4和N5，每一晶体管的源漏击穿电压为V_DS，第一串联射频开关S11与射频功率放大器20相连的一端的最大电压为VmaxA，第三串联射频开关S13与射频天线30相连的一端的最大电压VmaxB，则

其中，

为向上取整。

如图1所示，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13、第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15的晶体管数量分别为N1、N2、N3、N4和N5，每一晶体管的源漏击穿电压为V_DS，第一串联射频开关S11与射频功率放大器20相连的一端(即A节点)的最大电压VmaxA，第三串联射频开关S13与射频天线30相连的一端(即B节点)的最大电压VmaxB，为了避免射频开关电路10断开时，由于射频开关电路10两端存在的大功率/高电压，导致射频开关中的晶体管被击穿，因此，需保证

其中，

为向上取整。可理解地，在射频开关电路10设计过程中，可根据射频开关电路10实际应用场景，综合考虑射频功率放大器20和射频天线30这两端的最大电压和每一晶体管的源漏击穿电压V_DS，确定每个射频开关的晶体管数量，以保证射频开关电路10在断开时不会被两端存在的大功率/高电压击穿，保障射频开关的使用寿命。

作为一示例，如图1所示，射频功率放大器20输出的大功率射频信号不通过上述射频开关电路10发射，但第一串联射频开关S11与射频功率放大器20相连的一端(即A节点)存在大功率/高电压。例如，射频功率放大器20输出的大功率射频信号的最大电压为30V，则第一串联射频开关S11与射频功率放大器20相连的一端(即A节点)存在的最大电压为VmaxA＝30V，为了保证发射路径的射频开关电路10能够抗住30V的高压，若组成射频开关的每个晶体管的源漏击穿电压V_DS＝4V，则需要采用至少

个晶体管串联而成的射频开关来分担，此时，断开第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13和第一并联射频开关S14，闭合第二并联射频开关S15，则

如图1所示，可利用2个晶体管串联形成的第一串联射频开关S11和6个晶体管串联形成的第二串联射频开关S12来承担第一串联射频开关S11与射频功率放大器20相连的一端(即A节点)存在的最大电压30V，闭合第二并联射频开关S15可将第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12上的高压电接地，以保障射频开关的正常工作。本示例中，第二并联射频开关S15的晶体管数量N5取决于第一串联射频开关S11与射频天线30相连的一端(即A节点)存在的最大电压VmaxA和每一晶体管的源漏击穿电压为V_DS，可将第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12上的高压电接地，保障第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12的正常工作。

作为另一示例，如图1所示，射频功率放大器20输出的大功率射频信号不通过上述射频开关电路10发射，但射频天线30可以接收其他发射路径发射的大功率射频信号，使得第三串联射频开关S13与射频天线30相连的一端(即B节点)存在大功率/高电压。例如，射频天线30接收其他发射路径发射的大功率射频信号的最大电压为30V，则第三串联射频开关S13与射频天线30相连的一端(即B节点)存在的最大电压为VmaxB＝30V，为了保证发射路径的射频开关电路10能够抗住30V的高压，若组成射频开关的每个晶体管的源漏击穿电压V_DS＝4V，则需要采用至少

个晶体管串联而成的射频开关来分担，此时，断开第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13和第二并联射频开关S15，闭合第一并联射频开关S14，则

如图1所示，可利用6个晶体管串联形成的第二串联射频开关S12和2个晶体管串联形成的第三串联射频开关S13来承担第三串联射频开关S13与射频天线30相连的一端(即B节点)存在的最大电压30V，闭合第一并联射频开关S14可将第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13上的高压电接地，以保障射频开关的正常工作。本示例中，第一并联射频开关S14的晶体管数量N4取决于第三串联射频开关S13与射频天线30相连的一端(即B节点)存在的最大电压VmaxB和每一晶体管的源漏击穿电压为V_DS，可将第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13上的高压电接地，保障第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13的正常工作。

本实施例中，采用第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13串联设置在射频功率放大器20与射频天线30之间，在射频开关电路10断开时，可实现对射频开关电路10两端存在的射频信号进行信号隔离，即提高不同发射路径之间的信号隔离度，避免不同发射路径上的射频信号相互干扰；并且，在射频开关电路10断开时，利用第一并联射频开关S14将第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13上存在的高压电接地；利用第二并联射频开关S15将第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12上存在的高压电接地，有助于保障射频开关的正常工作，保障射频开关的使用寿命。

在一实施例中，形成第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13的晶体管数量分别为N1、N2和N3，则N2≥N1，且N2≥N3。

本示例中，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13的晶体管数量分别为N1、N2和N3，每一晶体管的插入损耗为db0，则射频功率放大器20放大的射频信号通过射频开关电路10传输时，其引入的插入损耗之和为sum(db)，则sum(db)＝(N1+N2+N3)*db0，由于射频信号传输过程中，在晶体管的插入损耗固定为db0时，则N1+N2+N3越小，其插入损耗之和越小；由于在射频开关电路10断开过程中，需保证

和

因此，N2越大，N1和N3越小，则N1+N2+N3越小，因此，在满足N2≥N1且N2≥N3时，可实现射频开关电路10在能够承受足够高的电压/功率的同时，又能降低所引入的插入损耗。

例如，在

时，在N2为1时，则N1和N3的最小值为7，则N1+N2+N3＝15；在N2为2时，则N1和N3的最小值为6，则N1+N2+N3＝14；在N2为3时，则N1和N3的最小值为4，则N1+N2+N3＝13；在N2为4时，则N1和N3的最小值为4，则N1+N2+N3＝12；在N2为5时，则N1和N3的最小值为3，则N1+N2+N3＝11；在N2为6时，则N1和N3的最小值为2，则N1+N2+N3＝10；在N2为7时，则N1和N3的最小值为7，则N1+N2+N3＝9。因此，为了保障射频开关电路10在能够承受足够高的电压/功率的同时，又能降低所引入的插入损耗，需设计第二串联射频开关S12的晶体管数量N2大于第一串联射频开关S11的晶体管数量N1，且大于第三串联射频开关S13的晶体管数量N3。优选地，N1＝1，N3＝1，可使射频开关电路10在发射射频信号时，引入的插入损耗最小。

在一实施例中，形成所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关和所述第三串联射频开关的晶体管的栅宽大于形成所述第一并联射频开关和所述第二并联射频开关的晶体管的栅宽。。

本示例中，在需要通过射频开关电路10发射射频信号时，需闭合第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13，断开第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15，此时，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13的阻抗越小，越有利于射频信号的传输；而在不需要通过射频开关电路10发射射频信号时，需断开第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13，并根据实际情况控制第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15的闭合和断开，此时，第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15的阻抗越大，越有利于承受足够高的电压/功率，提高其使用寿命。因此，在射频开关电路10设计过程中，需设计第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13等串联射频开关的阻抗大于第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15等并联射频开关的阻抗，则使第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13等串联射频开关的总栅宽，大于第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15等并联射频开关的总栅宽。

本发明还提供一种射频前端电路，包括第一功率放大器21、第二功率放大器22、第一天线31和第二天线32，第一功率放大器21与第一天线31之间设有第一开关电路11，第一功率放大器21与第二天线32之间设有第二开关电路12，第二功率放大器22与第一天线31之间设有第三开关电路13，第一开关电路11为上述实施例所示的射频开关电路10，即第一开关电路11包括第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13、第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15；第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13串联设置在射频功率放大器20与射频天线30之间；第一并联射频开关S14的一端与第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12相连，另一端与接地端相连；第二并联射频开关S15的一端与第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13相连，另一端与接地端相连。

图2所示的射频前端电路包括第一功率放大器21、第二功率放大器22、第一天线31和第二天线32，存在三条用于发射射频信号的发射路径，分别为第一路径、第二路径和第三路径，其中，第一路径是第一功率放大器21和第一天线31之间的发射路径，在第一路径上设有第一开关电路11；第二路径是第一功率放大器21和第二天线32之间的发射路径，在第二路径上设有第二开关电路12；第三路径是第二功率放大器22和第一天线31之间的发射路径，在第三路径上设有第三开关电路13，本示例中，第一开关电路11采用图1所示的射频开关电路10。

本实施例所提供的射频前端电路进行射频信号发射过程，存在如下几种情形：

第一种，在第一功率放大器21通过第一开关电路向第一天线31发射射频信号时，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13闭合，第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15断开。

即射频信号由第一路径发射时，第一开关电路11中的第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13闭合，第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15断开，由于第一功率放大器21输出的大功率射频信号经过第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13，再通过第一天线31发射，其插入损耗为第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13这三个射频开关的插入损耗之和。

第二种，在第一功率放大器21通过第二开关电路向第二天线32发射射频信号时，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13和第一并联射频开关S14断开，第二并联射频开关S15闭合。

即射频信号由第二路径发射而不通过第一路径发射时，第一功率放大器21输出的大功率射频信号通过第二开关电路12和第二天线32发射，且第一功率放大器21输出的大功率射频信号会使第一开关电路11的A节点存在大功率/高电压，此时，需断开第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13和第一并联射频开关S14，闭合第二并联射频开关S15；由于第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13断开，可实现对射频信号进行信号隔离，即提高不同发射路径之间的信号隔离度，避免不同发射路径上的射频信号相互干扰；由于第二并联射频开关S15一端与第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13相连，另一端与接地端相连，利用第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12分担A节点存在的大功率/高电压，利用第二并联射频开关S15将第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12中的高压电接地，以保障射频开关的正常工作，提高其使用寿命。

第三种，在第二功率放大器22通过第三开关电路向第一天线31发射射频信号时，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13和第二并联射频开关S15断开，第一并联射频开关S14闭合。

即射频信号由第三路径发射而不通过第一路径发射时，第二功率放大器22输出的大功率射频信号通过第三开关电路13和第一天线31发射，且第二功率放大器22输出的大功率射频信号会使第一开关电路11的B节点存在大功率/高电压，此时，需断开第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13和第二并联射频开关S15，闭合第一并联射频开关S14；由于第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13断开，可实现对射频信号进行信号隔离，即提高不同发射路径之间的信号隔离度，避免不同发射路径上的射频信号相互干扰；由于第一并联射频开关S14一端与第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12相连，另一端与接地端相连，利用第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13分担B节点存在的大功率/高电压，利用第一并联射频开关S14将第三串联射频开关S13和第二串联射频开关S12中的高压电接地，以保障射频开关的正常工作，提高其使用寿命。

本实施例中，采用第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13串联设置在第一功率放大器21与第一天线31之间，在第一开关电路11断开时，可实现对第一开关电路11两端存在的射频信号进行信号隔离，即提高不同发射路径之间的信号隔离度，避免不同发射路径上的射频信号相互干扰；在第一开关电路11断开时，利用第一并联射频开关S14将第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13上存在的高压电接地；利用第二并联射频开关S15将第一串联射频开关S11和第二串联射频开关S12上存在的高压电接地，有助于保障射频开关的正常工作，保障射频开关的使用寿命，保证第一开关电路11能够承受足够高的电压/功率；在第一开关电路11导通时，可保障第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13串联能够引入较低的插入损耗。

作为一示例，第二开关电路12和第三开关电路13可以采用上述实施例中的射频开关电路10，也可以采用传统的射频开关电路10。

如图2所示，第二开关电路12采用上述实施例中的射频开关电路10，即第二开关电路12包括第四串联射频开关S21、第五串联射频开关S22、第六串联射频开关S23、第三并联射频开关S24和第四并联射频开关S25；第四串联射频开关S21、第五串联射频开关S22和第六串联射频开关S23串联设置在第一功率放大器21与第二天线32之间；第三并联射频开关S24的一端与第四串联射频开关S21和第五串联射频开关S22相连，另一端与接地端相连；第四并联射频开关S25的一端与第五串联射频开关S22和第六串联射频开关S23相连，另一端与接地端相连，其具体细节与第一开关电路11一致，为避免重复，此处不一一赘述。

如图2所示，第三开关电路13采用传统的射频开关电路10，该第三开关电路13包括第七串联射频开关S31和第五并联射频开关S32，第七串联射频开关S31设置在第二功率放大器22与第一天线31之间；第五并联射频开关S32一端与第七串联射频开关S31和第一天线31之间的连接节点相连，另一端与接地端相连。

本示例中，在射频信号通过第三开关电路13发射时，第七串联射频开关S31闭合，第五并联射频开关S32断开，第一天线31的B节点上存在大功率/高电压，使得第一路径中的第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12、第三串联射频开关S13和第二并联射频开关S15断开，第一并联射频开关S14闭合，以通过第一并联射频开关S14将第三串联射频开关S13和第二串联射频开关S12中的高电压接地。在射频信号通过第一路径发射时，第一串联射频开关S11、第二串联射频开关S12和第三串联射频开关S13闭合，第一并联射频开关S14和第二并联射频开关S15断开，B节点上存在大功率/高电压，使得第三路径中的第七串联射频开关S31断开，需闭合第五并联射频开关S32将高电压接地，为了抗住第一天线31的B节点上存在大功率/高电压，需使第五并联射频开关S32的晶体管数量相同。可理解地，若第二功率放大器22上还存在其他发射路径，在其他发射路径上发射射频信号时，会使第二功率放大器22与第七串联射频开关S31之间存在大功率/高电压，使得第三路径中的第七串联射频开关S31断开，需闭合第五并联射频开关S32将高电压接地，第七串联射频开关S31存在大功率/高电压，需使第七串联射频开关S31和第五并联射频开关S32的晶体管数量相同。

例如，每个晶体管的源漏击穿电压为4V，若第一天线31的B节点上存在的大功率/高电压为30V时，则第五并联射频开关S32至少需采用8个晶体管堆栈而成；若第二功率放大器22与第七串联射频开关S31之间存在的大功率/高电压为30V时，则第五并联射频开关S32至少需采用8个晶体管堆栈而成；为了保障在第三开关电路13两端均存在大功率/高电压的射频信号时，使得第五并联射频开关S32需同时能抗住两端的大功率/高电压的射频信号时，需采用至少16个晶体管堆栈而成，使得在第三开关电路13能够抗住足够高的电压/功率过程中，引入的插入损耗为16个晶体管串联引入的插入损耗之和，高于上述实施例所提供的射频开关电路10中由9-15个晶体管串联所引入的插入损耗之和，由此可知，上述实施例所提供的射频开关电路10具有在能保证承受足够高的电压/功率的同时又能降低所引入的插入损耗，且通过优化发射路径中射频开关的配置，提高了不同发射路径之间的隔离度，避免了不同发射路径的射频信号相互干扰。

本实施例所提供的射频前端电路中，通过合理配置和优化发射路径中射频开关的电路连接关系，即合理配置各个射频开关的数量、分布以及每一射频开关的晶体管数量，保证每一开关电路具有在能保证承受足够高的电压/功率的同时又能降低所引入的插入损耗，且通过优化发射路径中射频开关的配置，提高了不同发射路径之间的隔离度，避免了不同发射路径的射频信号相互干扰。

本实施例所提供的无线装置，包括上述实施例中的射频开关电路10，或者，包括上述实施例中的射频前端电路。可通过合理配置和优化发射路径中射频开关的电路连接关系，即合理配置各个射频开关的数量、分布以及每一射频开关的晶体管数量，保证每一开关电路具有在能保证承受足够高的电压/功率的同时又能降低所引入的插入损耗，且通过优化发射路径中射频开关的配置，提高了不同发射路径之间的隔离度，避免了不同发射路径的射频信号相互干扰。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种射频开关电路，用于与射频功率放大器和射频天线相连，其特征在于，包括第一串联射频开关、第二串联射频开关、第三串联射频开关、第一并联射频开关和第二并联射频开关；

在所述射频功率放大器通过所述射频开关电路和所述射频天线发射射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关和所述第三串联射频开关闭合，所述第一并联射频开关和所述第二并联射频开关断开；

在所述射频功率放大器不通过所述射频开关电路和所述射频天线发射射频信号，且所述射频功率放大器向其他发射路径输出射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关和所述第一并联射频开关断开，所述第二并联射频开关闭合；

在所述射频功率放大器不通过所述射频开关电路和所述射频天线发射射频信号时，且所述射频天线发射其他发射路径传输的所述射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关和所述第二并联射频开关断开，所述第一并联射频开关闭合。

2.如权利要求1所述的射频开关电路，其特征在于，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关、所述第一并联射频开关和所述第二并联射频开关为单个晶体管形成的射频开关，或者为至少两个晶体管串联形成的射频开关。

3.如权利要求2所述的射频开关电路，其特征在于，形成所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关、所述第一并联射频开关和所述第二并联射频开关的晶体管数量分别为N1、N2、N3、N4和N5，每一晶体管的源漏击穿电压为V_DS，所述第一串联射频开关与射频功率放大器相连的一端的最大电压为V max A，所述第三串联射频开关与射频天线相连的一端的最大电压V max B，则

其中，

为向上取整。

4.如权利要求3所述的射频开关电路，其特征在于，形成所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关的晶体管数量分别为N1、N2和N3，则N2≥N1，且N2≥N3。

5.如权利要求4所述的射频开关电路，其特征在于，N1＝1，N3＝1。

6.如权利要求1所述的射频开关电路，其特征在于，形成所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关和所述第三串联射频开关的晶体管的栅宽大于形成所述第一并联射频开关和所述第二并联射频开关的晶体管的栅宽。

7.一种射频前端电路，包括第一功率放大器、第二功率放大器、第一天线和第二天线，所述第一功率放大器与所述第一天线之间设有第一开关电路，所述第一功率放大器与所述第二天线之间设有第二开关电路，所述第二功率放大器与所述第一天线之间设有第三开关电路，所述第一开关电路为权利要求1-6任一项所述的射频开关电路。

8.如权利要求7所述的射频前端电路，其特征在于，所述第二开关电路包括第四串联射频开关、第五串联射频开关、第六串联射频开关、第三并联射频开关和第四并联射频开关；第四串联射频开关、第五串联射频开关和第六串联射频开关串联设置在第一功率放大器与第二天线之间；第三并联射频开关的一端与第四串联射频开关和第五串联射频开关相连，另一端与接地端相连；第四并联射频开关的一端与第五串联射频开关和第六串联射频开关相连，另一端与接地端相连。

9.如权利要求7所述的射频前端电路，其特征在于，

在所述第一功率放大器通过所述第一开关电路向所述第一天线发射射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关和所述第三串联射频开关闭合，所述第一并联射频开关和所述第二并联射频开关断开；

在所述第一功率放大器通过所述第二开关电路向所述第二天线发射射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关和所述第一并联射频开关断开，所述第二并联射频开关闭合；

在所述第二功率放大器通过所述第三开关电路向所述第一天线发射射频信号时，所述第一串联射频开关、所述第二串联射频开关、所述第三串联射频开关和所述第二并联射频开关断开，所述第一并联射频开关闭合。

10.一种无线装置，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的射频开关电路，或者，包括权利要求7-9任一项所述的射频前端电路。