CN1263221C - 高频开关电路 - Google Patents

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Abstract

一种高频开关电路，包括：用于输入/输出高频信号的多个高频终端(101，102，103)，以及用于在多个高频终端之间切换的多个高频半导体开关部分(121，122)。通过DC电位隔离部分(131)，在DC状态下，多个高频半导体开关部分相互隔离，并且一DC电位施加到每个高频半导体开关部分的输入端与输出端的两端或至少一端，其中该DC电位与排列在每个高频半导体开关部分的一端的控制端上的施加到开关信号终端(111，112)的DC电位相反。

Description

高频开关电路
技术领域
本发明涉及一种高频开关电路，该高频开关电路用于便携式蜂窝电话装置等的高频通信。
背景技术
图1是示出了高频开关电路的第一现有技术的电路图。该第一现有技术将参照图1说明。
第一现有技术涉及SPDT电路(Single Pole Double Transfer：单刀双掷)，其公布于编号为No.8-139014的日本未审查的专利公开文本。场效应晶体管1到5的漏极与源极级联(cascade-connected)在高频终端101与102之间。场效应晶体管6到10的漏极与源极级联在高频终端101与高频终端103之间。场效应晶体管1到10的栅极连接到电阻元件51到60。与场效应晶体管1到5的栅极连接的电阻元件51到55连接到开关信号终端111。与场效应晶体管6到10的栅极连接的电阻元件56到60连接到开关信号终端1 12。
相反电平的电压输入到开关信号终端111与112。当高电平输入到开关信号终端111并且低电平输入到开关信号终端112时，场效应晶体管1到5打开，场效应晶体管6到10关闭，并且高频终端101与102变成导通状态。当低电平输入到开关信号终端111并且高电平输入到开关信号终端112时，场效应晶体管1到5关闭，场效应晶体管6到10打开，并且高频终端101与103变成导通状态。
图2是示出了高频开关电路的第二现有技术的电路图。该第二现有技术将参照图2说明。
第二现有技术涉及SPDT电路，其公布于编号为No.8-213893的日本未审查的专利公开文本。高频终端101与102通过场效应晶体管1连接，并且高频终端101与高频终端103通过场效应晶体管2连接。高频终端102通过场效应晶体管3的漏极/源极路径与电容性元件71接地。高频终端103通过场效应晶体管4的漏极/源极路径与电容性元件72接地。场效应晶体管1到4的栅极分别地连接到电阻元件51到54。和场效应晶体管1的栅极连接的电阻元件51与和场效应晶体管4的栅极连接的电阻元件54连接到开关信号终端111。和场效应晶体管2的栅极连接的电阻元件52与和场效应晶体管3的栅极连接的电阻元件53连接到开关信号终端112。高频终端101到103与场效应晶体管3和4的源极通过电阻元件55到59连接到外部电源300。
相反电平的电压输入到开关信号终端111与112。通过电阻元件55到59，将外部电源300的电位施加到高频终端101到103与场效应晶体管3和4的源极。当高电平输入到开关信号终端111并且低电平输入到开关信号终端112时，场效应晶体管1与4打开，场效应晶体管2到3关闭，并且高频终端101与102变成导通状态。当低电平输入到开关信号终端111并且高电平输入到开关信号终端112时，场效应晶体管1与4关闭，场效应晶体管2与3打开，并且高频终端101与103变成导通状态。
例如，SPDT电路结合在便携式蜂窝电话装置中，并且用作高频传输/接收信号开关。例如，在高频开关电路中使用的场效应晶体管是损耗型n通道GaAs MESFET，并且在0[V]打开和在-3[V]关闭。
传统的高频开关电路具有下列问题。
在第一现有技术中，外部没有提供施加到高频终端的电位，导通(ON)的场效应晶体管的两个端子(漏极端与源极端)处的高频终端设定为几乎相同的高电平电位。在栅极与源极之间的电位差几乎变为0[V]，并且不能够充分地减少导通电阻。也就是说，传输损耗增加。
在第二现有技术中，外部提供施加到高频终端的电位，并且根据应用电位VC，栅极到源极的电位Vgs能够正向的增加。能够减少导通电阻，结果能够减少传输损耗。能够通过由n个级联场效应晶体管组成的电路处理的最大处理功率Pmax表示为：
Pmax＝2{n(VC-VL+VT)}2/Zo
(其中VL为低电平，VT为场效应晶体管的阈值电压，并且Zo为开关电路的评价系统阻抗。)
低电平(VL)与VC之间的差值变小，减少处理功率。为了增加处理功率，级联场效应晶体管的数量必须增加。而且，不得不需要外部电源。
换句话说，在传统的高频开关电路中，信号传输路径是直流连接的(DC-connected)。如果导通开关的Vgs正向地增加以减少导通电阻，则在非导通开关中处理功率减少。如果非导通开关的Vgs负向地增加以增加导通功率，则导通开关的导通电阻增加。
发明内容
本发明已考虑到现有技术中的上述情况，并且作为本发明的目的可提供同时满足低传输损耗与高处理功率的高频开关电路。
为了达到上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种高频开关电路，其包括：多个高频终端，其输入/输出高频信号；多个高频半导体开关部分，其在多个高频终端之间切换，其中在DC状态下，所述的多个高频半导体开关部分相互隔离，并且与施加到控制端的DC电位相反的DC电位施加到：所述的多个高频半导体开关部分的各自的输入端与输出端的至少一端。
“高频半导体开关部分”主要包括：半导体开关元件，比如场效应晶体管或双极晶体管，并且将参照在下文中的“高频半导体开关部分”。“与施加到高频半导体开关部分的控制端的DC电位相反的DC电位”指的是：当用于关闭高频半导体开关部分的DC电位施加到控制端时，用于打开高频半导体开关部分的电位；以及当用于打开高频半导体开关部分的DC电位施加到控制端时，用于关闭高频半导体开关部分的电位。
在DC状态下，多个高频半导体开关部分相互隔离。与施加到控制端的DC电位相反的DC电位施加到每个高频半导体开关部分的输入端或输出端。将说明高电平的电位施加到控制端时关闭的高频半导体开关部分。当高电平的电位施加到控制端而导致高频半导体开关部分关闭时，低电平的电位施加到输入端或输出端。控制电压变得远高于输入/输出电压，并且导通的传输电阻值减少。当低电平的电位施加到控制端而导致高频半导体开关部分打开时，高电平的电位施加到输入端或输出端。控制电压变得远低于输入电压，并且非导通的处理功率增加。至于低电平的电位作用时关闭的高频半导体开关部分，上述DC电位的电平相反。
根据本发明的第二方面，提供一种高频开关电路，其特征在于：在第一方面中的多个高频半导体开关部分包括多个场效应晶体管，其多个漏极与多个源极连接在多个高频终端之间；多个高频半导体开关部分通过电容性元件相互隔离；以及与施加到栅极的DC电位相反的DC电位施加到：漏极与源极的至少一端。
根据本发明的第三方面，提供一种高频开关电路，其特征在于：在第一方面中的多个高频半导体开关部分包括多个场效应晶体管，其多个漏极与多个源极串联在多个高频终端之间；多个高频半导体开关部分通过多个电容性元件相互隔离；以及与施加到多个栅极的DC电位相反的DC电位施加到：在多个场效应晶体管的两端处的多个漏极与多个源极的至少一端。
根据本发明的第四方面，提供一种高频开关电路，包括：第一到第三高频终端，其输入/输出高频信号；第一高频半导体开关部分，其在第三高频终端与第一高频终端之间切换；第二高频半导体开关部分，其在第三高频终端与第二高频终端之间切换；第一开关信号终端，其控制第一高频半导体开关部分的开关操作；第二开关信号终端，其控制第二高频半导体开关部分的开关操作；DC电位隔离部分，其连接在第三高频终端与第一和第二高频半导体开关部分之间，并且在DC状态下，隔离第一高频半导体开关部分与第二高频半导体开关部分；第一电位传输部分，其连接在第二开关信号终端与第一高频终端之间，并且将施加到所述的第二开关信号终端的DC电位施加到所述的第一高频终端；以及第二电位传输部分，其连接在第一开关信号终端与第二高频终端之间，并且将施加到所述的第一开关信号终端的DC电位施加到所述的第二高频终端。
根据本发明的第五方面，提供一种高频开关电路，包括：第一到第四高频终端，其输入/输出高频信号；第一高频半导体开关部分，其在第一高频终端与第二高频终端之间切换；第二高频半导体开关部分，其在第二高频终端与第三高频终端之间切换；第三高频半导体开关部分，其在第三高频终端与第四高频终端之间切换；第四高频半导体开关部分，其在第四高频终端与第一高频终端之间切换；第一开关信号终端，其控制第一与第三高频半导体开关部分的开关操作；第二开关信号终端，其控制第二与第四高频半导体开关部分的开关操作；第一DC电位隔离部分，其连接在第一高频终端与第四和第一高频半导体开关部分之间，并且在DC状态下，隔离第四高频半导体开关部分与第一高频半导体开关部分；第二DC电位隔离部分，其连接在第二高频终端与第一和第二高频半导体开关部分之间，并且在DC状态下，隔离第一高频半导体开关部分与第二高频半导体开关部分；第三DC电位隔离部分，其连接在第三高频终端与第二和第三高频半导体开关部分之间，并且在DC状态下，隔离第二高频半导体开关部分与第三高频半导体开关部分；第四DC电位隔离部分，其连接在第四高频终端与第三和第四高频半导体开关部分之间，并且在DC状态下，隔离第三高频半导体开关部分与第四高频半导体开关部分；第一电位传输部分，其连接在第二开关信号终端与第一高频半导体开关部分的输入端与输出端的至少一端之间，并且将施加到所述的第二开关信号终端的DC电位施加到所述的输入端与输出端的至少一端；第二电位传输部分，其连接在第一开关信号终端与第二高频半导体开关部分的输入端与输出端的至少一端之间，并且将施加到所述的第一开关信号终端的DC电位施加到所述的输入端与输出端的至少一端；第三电位传输部分，其连接在第二开关信号终端与第三高频半导体开关部分的输入端与输出端的至少一端之间，并且将施加到所述的第二开关信号终端的DC电位施加到所述的输入端与输出端的至少一端；以及第四电位传输部分，其连接在第一开关信号终端与第四高频半导体开关部分的输入端与输出端的至少一端之间，并且将施加到所述的第一开关信号终端的DC电位施加到所述的输入端与输出端的至少一端。
两个电位传输部分用于同时连接高频半导体开关部分的输入端与输出端。一个电位传输部分用于连接输入端或输出端之一。
根据本发明的第六方面，第四与第五方面中的DC电位隔离部分包括电容性元件，其连接在与DC电位隔离部分连接的高频终端和与DC电位隔离部分连接的一个高频半导体开关部分之间，或连接在与DC电位隔离部分连接的高频终端和与DC电位隔离部分连接的其它高频半导体开关部分之间。
根据本发明的第七方面，第四到第六方面中的DC电位隔离部分包括：场效应晶体管，其漏极与源极连接在与DC电位隔离部分连接的高频终端和与DC电位隔离部分连接的一个高频半导体开关部分之间；场效应晶体管，其漏极与源极连接在与DC电位隔离部分连接的高频终端和与DC电位隔离部分连接的其它高频半导体开关部分之间；以及电阻元件，其连接在每个场效应晶体管的栅极与开关信号终端之间。
根据本发明的第八方面，第四到第六方面中的DC电位隔离部分包括：场效应晶体管，其漏极与源极连接在与DC电位隔离部分连接的高频终端和与DC电位隔离部分连接的一个高频半导体开关部分之间；场效应晶体管，其漏极与源极连接在与DC电位隔离部分连接的高频终端和与DC电位隔离部分连接的其它高频半导体开关部分之间；电阻元件，其连接在每个场效应晶体管的栅极与开关信号终端之间；以及电阻元件，其连接在每个场效应晶体管的漏极与源极之间。
根据本发明的第九方面，第四到第八方面中的高频半导体开关部分包括：场效应晶体管，其漏极与源极连接在通过高频半导体开关部分连接/非导通的多个高频终端之间；电阻元件，其连接在场效应晶体管的栅极与用于控制高频半导体开关部分的开关信号终端之间；以及电阻元件，其连接在漏极与源极之间。
根据本发明的第十方面，第四到第八方面中的高频半导体开关部分包括：多个场效应晶体管，其多个漏极与多个源极串联在通过多个高频半导体开关部分连接/非导通的多个高频终端之间；多个电阻元件，其连接在多个场效应晶体管的多个栅极与用于控制多个高频半导体开关部分的多个开关信号终端之间；以及多个电阻元件，其连接在多个漏极与多个源极之间。
根据本发明的第十一方面，第四到第十方面的电位传输部分包括电阻元件。
根据本发明的第十二方面，第四到第十方面的电位传输部分包括串联的电阻元件与电感元件。
根据本发明的第十三方面，第一到第十二方面的高频开关电路集成在一个半导体芯片中。
换句话说，根据每个方面，本发明包括一种装置，其用于在DC状态下将传输信号的路径上的高频半导体开关部分(导通端)的电位与切断信号的路径上的高频半导体开关部分(非导通端)的电位隔离，在导通端正向地增加栅极到源极电位，并且在非导通端负向地增加栅极到源极电位。在DC状态下，将传输信号的路径上的高频半导体开关部分(导通端)的电位与切断信号的路径上的高频半导体开关部分(非导通端)的电位隔离隔离。在导通端，在开关信号终端处的电压变得高于高频半导体开关部分的输入端与输出端的电压，并且它们的差值变大。结果，导通时的传输电阻值减少，从而减少了传输损耗。在非导通端，在开关信号终端处的电压变得低于输入终端与输出终端的电压，并且它们的差值变大，从而增加了非导通时的处理功率。由于使用开关信号电压施加到DC电位，因此不需要外部电源。简而言之，隔离多条信号传输路径，并且利用开关信号的电压，正向地增加导通开关的Vgs并且负向地增加非导通开关的Vgs。
根据本发明的高频开关电路显示出下列效果。
在下列描述中，对于高电位作用到开关信号终端时关闭而低电位作用时打开的高频半导体开关部分，开关信号终端为控制终端，施加到开关信号终端的电压为控制电压，在高频半导体开关部分的输入端与输出端的电压为输入/输出电压，“关闭”称为“导通”，并且“打开”称为“非导通”。
第一效果，在传输高频信号的路径上的高频半导体开关部分(导通端)中，控制电压远高于输入/输出电压，并且能够减少导通的传输电阻值以减少传输损耗。这是因为在DC状态下，多个高频半导体开关部分相互隔离，高频半导体开关部分(导通端)的输入端或输出端通过电位传输部分连接到其它高频半导体开关部分(非导通端)的控制终端，并且传输施加到控制终端的低电位。
第二效果，在切断高频信号的路径上的高频半导体开关部分(非导通端)中，控制电压远低于输入电压，并且能够增加非导通时的处理功率。这是因为在DC状态下，多个高频半导体开关部分相互隔离，高频半导体开关部分(非导通端)的输入端或输出端通过电位传输部分连接到其它高频半导体开关部分(导通端)的控制终端，并且传输施加到控制终端的高电位。
传统的电路装置不能够同时得到这两个效果。相反地，例如，通过在DC状态下隔离多个高频半导体开关部分，本发明能够同时得到这两个效果。对于高电位作用到开关信号终端时打开而低电位作用时关闭的高频半导体开关部分，上述的电压电平相反。
对于本领域的普通技术人员，参照附图从下列详细地描述中，本发明的其它目的、方面与优点将显而易见，其中符合本发明原理的优选的多个例子将作为多个实施例描述。
附图说明
图1是示出了高频开关电路的第一现有技术的电路图；
图2是示出了高频开关电路的第二现有技术的电路图；
图3是示出了根据本发明的高频开关电路的第一实施例的电路图；
图4A到4E是五个电路图，其分别地示出了根据第一实施例的高频开关电路中的DC电位隔离部分的第一个到第五个例子；
图5A与图5B是电路图，其分别地示出了根据第一实施例的高频开关电路中的高频半导体开关部分的例子；
图6A与图6B是电路图，其分别地示出了根据第一实施例的高频开关电路中的电位传输部分的第一个与第二个例子；
图7是示出了根据本发明的高频开关电路的第二实施例的电路图；
图8是示出了根据本发明的高频开关电路的第三实施例的电路图；
图9是示出了根据本发明的高频开关电路的第四实施例的电路图；
图10A到10D是四个电路图，其分别地示出了根据第四实施例的高频开关电路中的第一到第四DC电位隔离部分的第一个例子；
图11A到11D是四个电路图，其分别地示出了根据第四实施例的高频开关电路中的第一到第四DC电位隔离部分的第二个例子；
图12A到12D是四个电路图，其分别地示出了根据第四实施例的高频开关电路中的第一到第四DC电位隔离部分的第三个例子；
图13A到13D是四个电路图，其分别地示出了根据第四实施例的高频开关电路中的第一到第四DC电位隔离部分的第四个例子；
图14A到14D是四个电路图，其分别地示出了根据第四实施例的高频开关电路中的第一到第四DC电位隔离部分的第五个例子；
图15是示出了根据本发明的高频开关电路的第五实施例的电路图；
图16是示出了根据本发明的高频开关电路的第六实施例的电路图；
图17是示出了根据本发明的高频开关电路的第七实施例的电路图；以及
图18是示出了根据本发明的高频开关电路的第八实施例的电路图。
具体实施方式
图3是示出了根据本发明的高频开关电路的第一实施例的电路图。将参照图3说明该第一实施例。
根据第一实施例的高频开关电路包括：高频终端101、102与103，其输入/输出高频信号；高频半导体开关部分121，其在高频终端101与102之间切换；高频半导体开关部分122，其在高频终端101与103之间切换；开关信号终端111，其控制高频半导体开关部分121的开关操作；开关信号终端112，其控制高频半导体开关部分122的开关操作；DC电位隔离部分131，其连接在高频终端101与高频半导体开关部分121和122之间，并且在DC的状态下隔离半导体开关部分121和122；电位传输部分141，其连接在开关信号终端112与高频终端102之间，并且将施加到开关信号终端112的DC电位施加到高频终端102；以及电位传输部分142，其连接在开关信号终端111与高频终端103之间，并且将施加到开关信号终端111的DC电位施加到高频终端103。
图3示出了在高频半导体开关部分121与122的两个单元中的两个箭头。每个箭头的起始端(proximal side)表示高频信号的输入端，并且末端(distal side)表示高频信号的输出端。
根据第一实施例的高频开关电路中，高频半导体开关部分121的输出端连接到高频终端102。高频半导体开关部分122的输出端连接到高频终端103。两个高频半导体开关部分121与122的两个输入端通过DC电位隔离部分131连接到高频终端101，从而防止在它们的输入端与输出端处的DC电位彼此相等。高频半导体开关部分121的控制端连接到开关信号终端111。高频半导体开关部分122的控制端连接到开关信号终端112。电位传输部分142连接到开关信号终端111，以将施加到开关信号终端111的电位传输到高频终端103。电位传输部分141连接到开关信号终端112，以将施加到开关信号终端112的电位传输到高频终端102。
图4A到4C是三个电路图，其示出了根据第一实施例的高频开关电路中的DC电位隔离部分的第一个到第三个例子。所述的第一个到第三个例子将参照图3、图4A到4C说明。
如图4A所示，第一个例子中的DC电位隔离部分1311包括连接在高频终端101与高频半导体开关部分121的输入端之间的电容性元件41，以及连接在高频终端101与高频半导体开关部分122的输入端之间的电容性元件42。如图4B所示，第二个例子中的DC电位隔离部分1312包括连接在高频终端101与高频半导体开关部分122的输入端之间的电容性元件42。如图4C所示，第三个例子中的DC电位隔离部分1313包括连接在高频终端101与高频半导体开关部分121的输入端之间的电容性元件41。
图4D与4E是电路图，其示出了根据第一实施例的高频开关电路中的DC电位隔离部分的第四个与第五个例子。所述的第四个与第五个例子将参照图3、图4D与4E说明。
如图4D所示，第四个例子中的DC电位隔离部分1314包括：场效应晶体管1，其漏极与源极连接在高频终端101与高频半导体开关部分121之间；场效应晶体管2，其漏极与源极连接在高频终端101与高频半导体开关部分122之间；电阻元件51，其连接在场效应晶体管1的栅极与开关信号终端111之间；以及电阻元件52，其连接在场效应晶体管2的栅极与开关信号终端112之间。
如图4E所示，第五个例子中的DC电位隔离部分1315除了第四个例子中的DC电位隔离部分的装置以外，还包括：电阻元件53，其连接在场效应晶体管1的漏极与源极之间；以及电阻元件54，其连接在场效应晶体管2的漏极与源极之间。电阻元件53与54具有高电阻值，例如几十kΩ。
图5A与图5B是电路图，其示出了根据第一实施例的高频开关电路中的高频半导体开关部分的第一个与第二个例子。所述的第一个与第二个例子将参照图3、图5A与5B说明。
如图5A所示，第一个例子中的高频半导体开关部分1211包括：场效应晶体管1，其漏极与源极连接在高频终端101与102之间；电阻元件52，其连接在场效应晶体管1的栅极与开关信号终端111之间；以及电阻元件51，其连接在场效应晶体管1的漏极与源极之间。排列电阻元件51以设定场效应晶体管1的漏极与源极的电位彼此相等，并且所述电阻元件51具有，例如，几kΩ或更高的电阻值。
如图5B所示，第二个例子中的高频半导体开关部分1212包括：晶体管1、2与3，其漏极与源极串联在高频终端101与102之间；电阻元件54、55与56，其分别地连接在场效应晶体管1、2和3的栅极与开关信号终端111之间；以及电阻元件51、52与53，其分别地连接在场效应晶体管1、2和3的漏极与源极之间。排列电阻元件51到53以设定场效应晶体管1到3的漏极与源极的电位彼此相等，并且所述电阻元件51到53具有，例如，几kΩ或更高的电阻值。
并且，图3中的高频半导体开关部分122遵从图5A与图5B中的高频半导体开关部分1211与1212的排列。在图5A与图5B中，连接一个或三个场效应晶体管，但可连接两个、四个或更多的场效应晶体管。
图6A与图6B是电路图，其示出了根据第一实施例的高频开关电路中的电位传输部分的第一个与第二个例子。所述的第一个与第二个例子将参照图3、图6A与图6B说明。
如图6A所示，第一个例子中的电位传输部分1411包括电阻元件51。所述的电阻元件51具有，例如，几十kΩ或更高的电阻值。如图6B所示，第二个例子中的电位传输部分1412包括相互串联的电阻元件51与电感元件91。
并且，图3中的电位传输部分142遵从图6A与图6B中的电位传输部分1411与1412的排列。电位传输部分141仅连接到图3中的高频半导体开关部分121的输出端，但可仅连接到高频半导体开关部分121的输入端或者连接到高频半导体开关部分121的输入端与输出端。类似地，电位传输部分142仅连接到图3中的高频半导体开关部分122的输出端，但可仅连接到高频半导体开关部分122的输入端或者连接到高频半导体开关部分122的输入端与输出端。
将参照图3描述根据第一实施例的高频开关电路的操作。
假设在开关信号终端111输入高电位，并且在开关信号终端112输入低电位。这时，高频半导体开关部分121的输入端与输出端通过电位传输部分141连接到开关信号终端112，并且电位下降，接近低电位。高频半导体开关部分121的控制端的电位变得远高于输入端与输出端的电位。这充分地减少了高频半导体开关部分121的导通电阻，从而减少了传输损耗。
在DC状态下，高频半导体开关部分122的输入端与输出端通过DC电位隔离部分131从高频半导体开关部分121的输入端与输出端非导通。高频半导体开关部分122的输入端与输出端能够取得不同于高频半导体开关部分121的输入端与输出端的电位的值。也就是说，高频半导体开关部分122的输入端与输出端通过电位传输部分142连接到开关信号终端111，并且电位上升，接近高电位。高频半导体开关部分122的控制端的电位变得远低于高频半导体开关部分122的输入端与输出端的电位。因此，高频半导体开关部分122关闭。高频半导体开关部分122的输入端与输出端的电位变得高于高频半导体开关部分121的输入端与输出端的电位。
设Vn为高频半导体开关部分122的输入端与输出端的电位，VL为低电平，并且VT为组成高频半导体开关部分122的场效应晶体管的阈值电压，能够保持非导通状态的最大功率Pmax表示为：
Pmax＝2{n(Vn-VL+VT)}2/Zo
(其中n为组成高频半导体开关部分122的场效应晶体管的级联段数，并且Zo为开关电路的评价系统阻抗。)
在第一实施例中，Vn能够设定为高电平。从上述方程式显而易见，和高频半导体开关部分121与122没有处于隔离的状态的情况比较，Pmax变得更高。能够同时得到传输损耗的减少与处理功率的增加。
图7是示出了根据本发明的高频开关电路的第二实施例的电路图。该第二实施例将参照图7说明。
在根据第二实施例的高频开关电路中，DC电位隔离部分131与132采用如图4D所示的排列，高频半导体开关部分121与122采用如图5B所示的排列，并且电位传输部分141与142采用如图6A所示的排列。根据第二实施例的高频开关电路显示出和根据第一实施例的高频开关电路相同的操作与效果。
图8是示出了根据本发明的高频开关电路的第三实施例的电路图。该第三实施例将参照图8说明。
在根据第三实施例的高频开关电路中，DC电位隔离部分131与132采用如图4E所示的排列，高频半导体开关部分121与122采用如图5B所示的排列，并且电位传输部分141与142采用如图6A所示的排列。根据第三实施例的高频开关电路显示出和根据第一实施例的高频开关电路相同的操作与效果。
图9是示出了根据本发明的高频开关电路的第四实施例的电路图。该第四实施例将参照图9说明。
根据第四实施例的高频开关电路包括：高频终端101与104，其输入/输出高频信号；高频开关部分121，其在高频终端101与102之间切换；高频开关部分122，其在高频终端102与103之间切换；高频半导体开关部分123，其在高频终端103与104之间切换；高频半导体开关部分124，其在高频终端104与101之间切换；开关信号终端111，其控制高频半导体开关部分121与123的开关操作；开关信号终端112，其控制高频半导体开关部分122与124的开关操作；DC电位隔离部分131，其在高频终端101与高频半导体开关部分124和121之间连接，并且在DC状态下隔离高频半导体开关部分124与高频半导体开关部分121；DC电位隔离部分132，其在高频终端102与高频半导体开关部分121和122之间连接，并且在DC状态下隔离高频半导体开关部分121与122；DC电位隔离部分133，其在高频终端103与高频半导体开关部分122和123之间连接，并且在DC状态下隔离高频半导体开关部分122与123；DC电位隔离部分134，其在高频终端104与高频半导体开关部分123和124之间连接，并且在DC状态下隔离高频半导体开关部分123与124；电位传输部分141，其连接在开关信号终端112与高频半导体开关部分121的输入端之间，并且将施加到开关信号终端112的DC电位施加到所述的输入端；电位传输部分142，其连接在开关信号终端112与高频半导体开关部分121的输出端之间，并且将施加到开关信号终端112的DC电位施加到所述的输出端；电位传输部分143，其连接在开关信号终端111与高频半导体开关部分122的输入端之间，并且将施加到开关信号终端111的DC电位施加到所述的输入端；电位传输部分144，其连接在开关信号终端111与高频半导体开关部分122的输出端之间，并且将施加到开关信号终端111的DC电位施加到所述的输出端；电位传输部分145，其连接在开关信号终端112与高频半导体开关部分123的输入端之间，并且将施加到开关信号终端112的DC电位施加到所述的输入端；电位传输部分146，其连接在开关信号终端112与高频半导体开关部分123的输出端之间，并且将施加到开关信号终端112的DC电位施加到所述的输出端；电位传输部分147，其连接在开关信号终端111与高频半导体开关部分124的输入端之间，并且将施加到开关信号终端111的DC电位施加到所述的输入端；以及电位传输部分148，其连接在开关信号终端111与高频半导体开关部分124的输出端之间，并且将施加到开关信号终端111的DC电位施加到所述的输出端。
图9示出了在高频半导体开关部分121到124的四个单元中的四个箭头。每个箭头的起始端表示高频信号的输入端，并且末端表示高频信号的输出端。
根据第四实施例的高频开关电路中，高频终端101连接到DC电位隔离部分131，高频终端102连接到DC电位隔离部分132，高频终端103连接到DC电位隔离部分133，以及高频终端104连接到DC电位隔离部分134。在高频半导体开关部分121到124中，高频半导体开关部分121的输入端连接到DC电位隔离部分131，并且高频半导体开关部分121的输出端连接到DC电位隔离部分132。高频半导体开关部分122的输入端连接到DC电位隔离部分132，并且高频半导体开关部分122的输出端连接到DC电位隔离部分133。高频半导体开关部分123的输入端连接到DC电位隔离部分133，并且高频半导体开关部分123的输出端连接到DC电位隔离部分134。高频半导体开关部分124的输入端连接到DC电位隔离部分134，并且高频半导体开关部分124的输出端连接到DC电位隔离部分131。高频半导体开关部分121与123的两个控制端连接到开关信号终端111，并且高频半导体开关部分122与124的两个控制端连接到开关信号终端112。为了将输入到开关信号终端111的控制电压传输到高频半导体开关部分122与124，电位传输部分143连接到高频半导体开关部分122的输入端，电位传输部分144连接到高频半导体开关部分122的输出端，电位传输部分147连接到高频半导体开关部分124的输入端，并且电位传输部分148连接到高频半导体开关部分124的输出端。为了将输入到开关信号终端112的控制电压传输到高频半导体开关部分121与123，电位传输部分141连接到高频半导体开关部分121的输入端，电位传输部分142连接到高频半导体开关部分121的输出端，电位传输部分145连接到高频半导体开关部分123的输入端，并且电位传输部分146连接到高频半导体开关部分123的输出端。
图10A到10D是四个电路图，其示出了根据第四实施例的高频开关电路中的DC电位隔离部分的第一个例子。所述的第一个例子将参照图9、图10A到10D说明。
如图10A到10D所示，DC电位隔离部分131a包括电容性元件48，其连接在高频终端101与高频半导体开关部分124之间；以及电容性元件41，其连接在高频终端101与高频半导体开关部分121之间。DC电位隔离部分132a包括电容性元件42，其连接在高频终端102与高频半导体开关部分121之间；以及电容性元件43，其连接在高频终端102与高频半导体开关部分122之间。DC电位隔离部分133a包括电容性元件44，其连接在高频终端103与高频半导体开关部分122之间；以及电容性元件45，其连接在高频终端103与高频半导体开关部分123之间。DC电位隔离部分134a包括电容性元件46，其连接在高频终端104与高频半导体开关部分123之间；以及电容性元件47，其连接在高频终端104与高频半导体开关部分124之间。
图11A到11D是四个电路图，其示出了根据第四实施例的高频开关电路中的DC电位隔离部分的第二个例子。所述的第二个例子将参照图9、图11A到11D说明。
如图11A到11D所示，DC电位隔离部分131b包括电容性元件41，其连接在高频终端101与高频半导体开关部分121之间。DC电位隔离部分132b包括电容性元件42，其连接在高频终端102与高频半导体开关部分121之间。DC电位隔离部分133b包括电容性元件45，其连接在高频终端103与高频半导体开关部分123之间。DC电位隔离部分134b包括电容性元件46，其连接在高频终端104与高频半导体开关部分123之间。
图12A到12D是四个电路图，其示出了根据第四实施例的高频开关电路中的DC电位隔离部分的第三个例子。所述的第三个例子将参照图9、图12A到12D说明。
如图12A到12D所示，DC电位隔离部分131c包括电容性元件41，其连接在高频终端101与高频半导体开关部分121之间。DC电位隔离部分132c包括电容性元件43，其连接在高频终端102与高频半导体开关部分122之间。DC电位隔离部分133c包括电容性元件45，其连接在高频终端103与高频半导体开关部分123之间。DC电位隔离部分134c包括电容性元件47，其连接在高频终端104与高频半导体开关部分124之间。
图13A到13D是四个电路图，其示出了根据第四实施例的高频开关电路中的DC电位隔离部分的第四个例子。所述的第四个例子将参照图9、图13A到13D说明。
如图13A到13D所示，DC电位隔离部分131d包括电容性元件41，其连接在高频终端101与高频半导体开关部分121之间。DC电位隔离部分132d包括电容性元件42，其连接在高频终端102与高频半导体开关部分121之间。DC电位隔离部分133d包括电容性元件44，其连接在高频终端103与高频半导体开关部分122之间。DC电位隔离部分134d包括电容性元件46，其连接在高频终端104与高频半导体开关部分123之间。
图14A到14D是四个电路图，其示出了根据第四实施例的高频开关电路中的DC电位隔离部分的第五个例子。所述的第五个例子将参照图9、图14A到14D说明。
如图14A到14D所示，DC电位隔离部分131e包括电容性元件41，其连接在高频终端101与高频半导体开关部分121之间。DC电位隔离部分132e包括电容性元件43，其连接在高频终端102与高频半导体开关部分122之间。DC电位隔离部分133e包括电容性元件44，其连接在高频终端103与高频半导体开关部分122之间。DC电位隔离部分134e包括电容性元件46，其连接在高频终端104与高频半导体开关部分123之间。
根据第四实施例的高频开关电路中的DC电位隔离部分131到134可采用如图4D与4E所示的排列。根据第四实施例的高频开关电路中的高频半导体开关部分121到124可采用如图5A与5B所示的排列。根据第四实施例的高频开关电路中的电位传输部分141到148可采用如图6A与6B所示的排列。根据第四实施例的高频开关电路显示出和根据第一实施例的高频开关电路相同的操作与效果。
图15是示出了根据本发明的高频开关电路的第五实施例的电路图。该第五实施例将参照图15说明。
根据第五实施例的高频开关电路不同于根据第四实施例的高频开关电路，原因在于：此高频开关电路包括：电位传输部分141，其连接在开关信号终端112与高频半导体开关部分121的输入端之间，并且将施加到开关信号终端112的DC电位施加到所述的输入端；电位传输部分142，其连接在开关信号终端111与高频半导体开关部分122的输入端之间，并且将施加到开关信号终端111的DC电位施加到所述的输入端；电位传输部分143，其连接在开关信号终端112与高频半导体开关部分123的输入端之间，并且将施加到开关信号终端112的DC电位施加到所述的输入端；以及电位传输部分144，其连接在开关信号终端111与高频半导体开关部分124的输入端之间，并且将施加到开关信号终端111的DC电位施加到所述的输入端。
根据第五实施例的高频开关电路中的DC电位隔离部分131到134可采用如图10A到14D、图4D与4E所示的排列。根据第五实施例的高频开关电路中的高频半导体开关部分121到124可采用如图5A与5B所示的排列。根据第五实施例的高频开关电路中的电位传输部分141到144可采用如图6A与6B所示的排列。根据第五实施例的高频开关电路显示出和根据第四实施例的高频开关电路相同的操作与效果。
图16是示出了根据本发明的高频开关电路的第六实施例的电路图。该第六实施例将参照图16说明。
根据第六实施例的高频开关电路不同于根据第四实施例的高频开关电路，原因在于：此高频开关电路包括：电位传输部分141，其连接在开关信号终端112与高频半导体开关部分121的输入端之间，并且将施加到开关信号终端112的DC电位施加到所述的输入端；电位传输部分142，其连接在开关信号终端111与高频半导体开关部分122的输入端之间，并且将施加到开关信号终端111的DC电位施加到所述的输入端；电位传输部分143，其连接在开关信号终端112与高频半导体开关部分123的输出端之间，并且将施加到开关信号终端112的DC电位施加到所述的输出端；以及电位传输部分144，其连接在开关信号终端111与高频半导体开关部分124的输出端之间，并且将施加到开关信号终端111的DC电位施加到所述的输出端。
根据第六实施例的高频开关电路中的DC电位隔离部分131到134可采用如图10A到14D、图4D与4E所示的排列。根据第六实施例的高频开关电路中的高频半导体开关部分121到124可采用如图5A与5B所示的排列。根据第六实施例的高频开关电路中的电位传输部分141到144可采用如图6A与6B所示的排列。根据第六实施例的高频开关电路显示出和根据第四实施例的高频开关电路相同的操作与效果。
图17是示出了根据本发明的高频开关电路的第七实施例的电路图。该第七实施例将参照图17说明。
根据第七实施例的高频开关电路中，DC电位隔离部分131到134采用如图4D所示的排列；高频半导体开关部分121到124可采用如图5B所示的排列；以及电位传输部分141到144可采用如图6A所示的排列。根据第七实施例的高频开关电路显示出和根据第四实施例的高频开关电路相同的操作与效果。
图18是示出了根据本发明的高频开关电路的第八实施例的电路图。该第八实施例将参照图18说明。
根据第八实施例的高频开关电路中，DC电位隔离部分131到134采用如图4E所示的排列；高频半导体开关部分121到124可采用如图5B所示的排列；以及电位传输部分141到144可采用如图6A所示的排列。根据第八实施例的高频开关电路显示出和根据第四实施例的高频开关电路相同的操作与效果。

Claims (24)

1.一种高频开关电路，其特征在于包括：
多个高频终端，其输入/输出高频信号；以及
多个高频半导体开关部分，其排列在连接所述的多个高频终端的线路上，
其中在输入使得开关部分的一个切换到导通的第一电压时，该开关部分成为关闭状态，而当输入使得该开关部分切换到切断的第二电压时，该开关部分成为打开状态，并且
其中在DC状态下，所述的多个开关部分相互隔离；并且
当第一和第二电压的一个输入到开关部分的控制端时，另一个电压输入到开关部分的输入端和输出端中的至少一端。
2.如权利要求1所述的高频开关电路，其中，每个所述的多个高频半导体开关部分包括一个场效应晶体管，其漏极与源极连接在所述的多个高频终端之间；所述的多个高频半导体开关部分通过电容性元件相互隔离；并且与施加到栅极的DC电位相反的DC电位通过使用开关控制电压而不使用外部电源，施加到漏极与源极的至少一端。
3.如权利要求1所述的高频开关电路，其中，每个所述的多个高频半导体开关部分包括多个场效应晶体管，它们的漏极与源极串联在所述的多个高频终端之间；所述的多个高频半导体开关部分通过多个电容性元件相互隔离；并且与施加到多个栅极的DC电位相反的DC电位通过使用开关控制电压而不使用外部电源，施加到在多个场效应晶体管的两端处的多个漏极与多个源极的至少一端。
4.如权利要求1到3任何之一所述的高频开关电路，其中，所述的高频开关电路集成在一个半导体芯片中。
5.如权利要求1所述的高频开关电路，其中，在所述的高频半导体开关部分中，关闭的开关部分的输入端和输出端的至少一端接收一DC电位，其中该DC电位在施加到所述的开关部分的控制端时设置所述开关部分的打开状态；并且在所述的多个高频半导体开关部分中，打开的开关部分的输入端和输出端的至少一端接收一DC电位，其中该DC电位在施加到所述的开关部分的控制端时设置所述开关部分的关闭状态。
6.如权利要求5所述的高频开关电路，其中，施加到控制端的DC电位被分支并施加到关闭的所述开关部分的至少一端，并且施加到控制端的DC电位被分支并施加到打开的所述开关部分的至少一端。
7.一种高频开关电路，包括：
第一到第三高频终端，其输入/输出高频信号；
第一高频半导体开关部分，其在所述的第三高频终端与所述的第一高频终端之间切换；
第二高频半导体开关部分，其在所述的第三高频终端与所述的第二高频终端之间切换；
第一开关信号终端，其控制所述的第一高频半导体开关部分的开关操作；
第二开关信号终端，其控制所述的第二高频半导体开关部分的开关操作；
DC电位隔离部分，其连接在所述的第三高频终端与所述的第一和第二高频半导体开关部分之间，并且在DC状态下，隔离所述的第一高频半导体开关部分与所述的第二高频半导体开关部分；
第一电位传输部分，其连接在所述的第二开关信号终端与所述的第一高频终端之间，并且将施加到所述的第二开关信号终端的DC电位施加到所述的第一高频终端；以及
第二电位传输部分，其连接在所述的第一开关信号终端与所述的第二高频终端之间，并且将施加到所述的第一开关信号终端的DC电位施加到所述的第二高频终端。
8.如权利要求7所述的高频开关电路，其中，所述的DC电位隔离部分包括电容性元件，其连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的一个高频半导体开关部分之间，或连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的其它高频半导体开关部分之间。
9.如权利要求7所述的高频开关电路，其中，所述的DC电位隔离部分包括：
场效应晶体管，其漏极与源极连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的一个高频半导体开关部分之间；
场效应晶体管，其漏极与源极连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的其它高频半导体开关部分之间；以及
电阻元件，其连接在每个场效应晶体管的栅极与所述的开关信号终端之间。
10.如权利要求7所述的高频开关电路，其中，所述的DC电位隔离部分包括：
场效应晶体管，其漏极与源极连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的一个高频半导体开关部分之间；
场效应晶体管，其漏极与源极连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的其它高频半导体开关部分之间；
电阻元件，其连接在每个场效应晶体管的栅极与所述开关信号终端之间；以及
电阻元件，其连接在每个场效应晶体管的漏极与源极之间。
11.如权利要求7所述的高频开关电路，其中，所述的高频半导体开关部分包括：
场效应晶体管，其漏极与源极连接在通过所述的高频半导体开关部分连接/断开的所述的多个高频终端之间；
电阻元件，其连接在场效应晶体管的栅极与用于控制所述的高频半导体开关部分的所述的开关信号终端之间；以及
电阻元件，其连接在漏极与源极之间
12.如权利要求7所述的高频开关电路，其中，所述的高频半导体开关部分包括：
多个场效应晶体管，其漏极与源极串联在通过多个高频半导体开关部分连接/断开的所述的多个高频终端之间；
多个电阻元件，其连接在多个场效应晶体管的多个栅极与用于控制所述的多个高频半导体开关部分的所述的多个开关信号终端之间；以及
多个电阻元件，其连接在漏极与源极之间。
13.如权利要求7所述的高频开关电路，其中，所述的电位传输部分包括电阻元件。
14.如权利要求7所述的高频开关电路，其中，所述的电位传输部分包括串联的电阻元件与电感元件。
15.如权利要求7到14任何之一所述的高频开关电路，其中，所述的高频开关电路集成在一个半导体芯片中。
16.一种高频开关电路，包括：
第一到第四高频终端，其输入/输出高频信号；
第一高频半导体开关部分，其在所述的第一高频终端与所述的第二高频终端之间切换；
第二高频半导体开关部分，其在所述的第二高频终端与所述的第三高频终端之间切换；
第三高频半导体开关部分，其在所述的第三高频终端与所述的第四高频终端之间切换；
第四高频半导体开关部分，其在所述的第四高频终端与所述的第一高频终端之间切换；
第一开关信号终端，其控制所述的第一与第三高频半导体开关部分的开关操作；
第二开关信号终端，其控制所述的第二与第四高频半导体开关部分的开关操作；
第一DC电位隔离部分，其连接在所述的第一高频终端与所述的第四和第一高频半导体开关部分之间，并且在DC状态下，隔离所述的第四高频半导体开关部分与所述的第一高频半导体开关部分；
第二DC电位隔离部分，其连接在所述的第二高频终端与所述的第一和第二高频半导体开关部分之间，并且在DC状态下，隔离所述的第一高频半导体开关部分与所述的第二高频半导体开关部分；
第三DC电位隔离部分，其连接在所述的第三高频终端与所述的第二和第三高频半导体开关部分之间，并且在DC状态下，隔离所述的第二高频半导体开关部分与所述的第三高频半导体开关部分；
第四DC电位隔离部分，其连接在所述的第四高频终端与所述的第三和第四高频半导体开关部分之间，并且在DC状态下，隔离所述的第三高频半导体开关部分与所述的第四高频半导体开关部分；
第一电位传输部分，其连接在所述的第二开关信号终端与所述的第一高频半导体开关部分的输入端与输出端的至少一端之间，并且将施加到所述的第二开关信号终端的DC电位施加到所述的输入端与输出端的至少一端；
第二电位传输部分，其连接在所述的第一开关信号终端与所述的第二高频半导体开关部分的输入端与输出端的至少一端之间，并且将施加到所述的第一开关信号终端的DC电位施加到所述的输入端与输出端的至少一端；
第三电位传输部分，其连接在所述的第二开关信号终端与所述的第三高频半导体开关部分的输入端与输出端的至少一端之间，并且将施加到所述的第二开关信号终端的DC电位施加到所述的输入端与输出端的至少一端；以及
第四电位传输部分，其连接在所述的第一开关信号终端与所述的第四高频半导体开关部分的输入端与输出端的至少一端之间，并且将施加到所述的第一开关信号终端的DC电位施加到所述的输入端与输出端的至少一端。
17.如权利要求16所述的高频开关电路，其中，所述的DC电位隔离部分包括电容性元件，其连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的一个高频半导体开关部分之间，或连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的其它高频半导体开关部分之间。
18.如权利要求16所述的高频开关电路，其中，所述的DC电位隔离部分包括：
场效应晶体管，其漏极与源极连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的一个高频半导体开关部分之间；
场效应晶体管，其漏极与源极连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的其它高频半导体开关部分之间；以及
电阻元件，其连接在每个场效应晶体管的栅极与所述的开关信号终端之间。
19.如权利要求16所述的高频开关电路，其中，所述的DC电位隔离部分包括：
场效应晶体管，其漏极与源极连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的一个高频半导体开关部分之间；
场效应晶体管，其漏极与源极连接在与所述DC电位隔离部分连接的所述高频终端和与所述DC电位隔离部分连接的其它高频半导体开关部分之间；
电阻元件，其连接在每个场效应晶体管的栅极与所述开关信号终端之间；以及
电阻元件，其连接在每个场效应晶体管的漏极与源极之间。
20.如权利要求16所述的高频开关电路，其中，所述的高频半导体开关部分包括：
场效应晶体管，其漏极与源极连接在通过所述的高频半导体开关部分连接/断开的所述的多个高频终端之间；
电阻元件，其连接在场效应晶体管的栅极与用于控制所述的高频半导体开关部分的所述的开关信号终端之间；以及
电阻元件，其连接在漏极与源极之间。
21.如权利要求16所述的高频开关电路，其中，所述的高频半导体开关部分包括：
多个场效应晶体管，其漏极与源极串联在通过多个高频半导体开关部分连接/断开的所述的多个高频终端之间；
多个电阻元件，其连接在多个场效应晶体管的多个栅极与用于控制所述的多个高频半导体开关部分的所述的多个开关信号终端之间；以及
多个电阻元件，其连接在漏极与源极之间。
22.如权利要求16所述的高频开关电路，其中，所述的电位传输部分包括电阻元件。
23.如权利要求16所述的高频开关电路，其中，所述的电位传输部分包括串联的电阻元件与电感元件。
24.如权利要求16到23任何之一所述的高频开关电路，其中，所述的高频开关电路集成在一个半导体芯片中。
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