CN1362793A - 高频开关、双频带高频开关、三频带高频开关和移动通信设备 - Google Patents

Abstract

一个高频开关,具有一个发送端;一个接收端,一个天线端子;一个第一二极管,具有电连接到该发送端的一个正极和电连接到该天线端子的一个负极;一个第二二极管,具有通过1/4波长传输线连接到天线端子的一个正极,和具有接地的负极侧,所述天线端子电连接至所述接收端;和一个控制端,提供至该发送端和第一正极之间的一个节点上,其中第一和第二二极管在该正极和该负极间具有其导通电阻和电容之间的一个折衷关系,和第一二极管的导通电阻比第二二极管的导通电阻低,第二二极管在截止状态的电容小于二极管在截止状态的电容。

Description

高频开关、双频带高频开关、 三频带高频开关和移动通信设备

发明背景：

发明领域：

本发明涉及高频开关等等，其主要目的是转换在诸如便携式电话机的无线电通信设备的无线电路中的高频信号。

先有技术描述：

高频开关电路往往用于转换在诸如利用TDMA系统的便携式电话机的无线电通信设备的无线电路中的发送/接收信号。

在下文中，将参考附图描述如上所述的常规高频开关电路的一个例子。

图13示出常规高频开关电路之一个实例的等效电路图。

在图13中，第一二极管D1301之正极通过第一电容元件C1301耦合到发送端1301。此外，控制端1302通过电感元件L1301和电阻元件R1301耦合到第一二极管D1301之正极侧。同样，第二二极管D1302的正极通过第二电容元件C1302耦合到接收端1303，并且第二二极管之负极连接到地。此外，第一传输线TL1301的一端也连接到第二二极管D1302的正极侧，所述传输线TL1301在此工作频率具有1/4波长的一个电长度。第一传输线的另一端连接到第一二极管D1301的负极，并通过第三电容元件C1303耦合到天线端子1304。此时，为了减少使用元件的种类从而减少成本，通常第一二极管D1301和第二二极管D1302使用具有相同特性的二极管。

下面描述上述配置的高频电路之操作过程。

在发送时，当正电压施加到控制端1302时，第一二极管D1301和第二二极管D1302导通。此时，电容元件C1301、C1302和C1303阻隔直流成分。来自发送端1301的发送信号通过电容C1301并通过第一二极管D1301和电容元件C1303发送到天线端子1304。这里，传输线TL1301作为具有一端接地的1/4波长谐振器工作，因为第二二极管D1362导通。因此，在此天线端子1304侧的传输线阻抗变得无穷大，因此没有发送信号被发送到接收端。

在接收时，没有电压施加到控制端1302，因此第一二极管D1301和第二二极管D1302都处于截止状态。因此，接收信号通过电容元件C1303、传输线TL1301和电容元件C1302从天线端子1304发送到接收端1303。

第一二极管D1301和第二二极管主要使用PIN二极管，用作开关。然而，通常二极管具有一种折衷关系即：低导通电阻的二极管在负极和正极端之间具有大的电容和具有小的端子间电容的二极管在截止状态具有高导通电阻。

因此，如果在接收期间绝缘很重要，并因此选择一种具有小的端子间电容的二极管以获得高的绝缘，由于该二极管的大导通电阻，在发送期间信号通路产生大的损耗。

另一方面，当发送期间插入损耗是重要的，因此选择低导通电阻的二极管时，则存在一个问题：增加的端子间电容降低了绝缘以致于导致在接收期间由信号通路产生大的损耗。

发明概述：

鉴于这种问题完成本发明，一个目的是提供高频开关，有利地降低信号通路在发送和接收期间产生的损耗。

本发明的第一发明是一种高频开关，包含：

一个发送端；

一个接收终揣；

一个天线端子；

一个第一二极管，具有电连接到所述发送端的一个正极和电连接到所述天线端子的一个负极；

一个第二二极管，具有通过1/4波长的传输线连接到天线端子的一个正极，和具有接地的负极侧，所述天线端子电连接至所述接收端；和

一个控制端，提供至所述发送端和所述第一正极之间的一个节点，

其中所述第一和第二二极管在所述正极和所述负极间具有其导通电阻和电容之间的一个折衷关系，和

第一二极管的导通电阻比第二二极管的导通电阻低，第二二极管在截止状态的电容小于第一二极管在截止状态的电容。

本发明的第二发明是根据第一发明的高频开关。

其中所述第一二极管使用导通电阻不高于1Ω的二极管，所述第二二极管使用在截止状态端子间电容不大于0.8pF的二极管。

本发明的第三发明是根据第一发明的高频开关，

其中所述第一二极管使用导通电阻不高于0.8Ω的二极管，所述第二二极管使用在截止状态端子间电容不大于0.5pF的二极管。

本发明的第四个发明是根据第一至第三发明的任何一个发明的高频开关，还包含一个电感元件或具有与所述第一二极管并联连接的LC串联电路。

本发明的第五发明是根据第一至第四发明的任何一个发明的高频开关，还包含一个电容元件或与所述第二二极管串联的LC并联电路。

本发明的第六发明是一种高频开关，包含：

一个层叠的部件，其上具有多个层叠的电介质；

一个发送端、一个接收端、一个天线端子，一个控制端、一个接地端和用于连接装备在所述层叠的部件表面上一部分的一个电极图形(pattem)；

一个第一二极管，具有电连接到所述发送端的一个正极和电连接到所述天线端子的一个负极；和

一个第二二极管，具有通过1/4波长的传输端连接到天线端子的一个正极，和具有接地的负极侧，所述天线端子电连接至所述接收端，所述第一和第二二极管安装在层叠的部件的表面，

其中所述第一和第二二极管在所述正极和所述负极间具有其导通电阻和电容之间的一个折衷关系，和

第一二极管的导通电阻比第二二极管的导通电阻低，第二二极管在截止状态的电容小于第一二极管在截止状态的电容。

本发明的第七发明是根据第一至第五发明的任何一个发明的高频开关，

其中所述高频开关使用该层叠的部件配置。

本发明的第八发明是一个双频带类型高频开关，包含：

使用在第一频带的一个第一高频开关；

使用在高于第一频带的第二频带内的一个第二高频开关；和

一个分配器，用于在所述第一高频开关和所述第二高频开关之间通过复用和分路所述第一频带和第二频带共用相同的天线，所述第一高频开关的天线端子和所述第二高频开关的天线端子彼此电连接，

其中所述第一高频开关和所述第二高频开关使用根据第一至发明的任何发明的一个高频开关。

本发明的第九发明是根据第八发明的双频带类型高频开关，

其中所述第二高频开关的所述第一二极管的导通电阻制作得低于所述第一高频开关的所述第一二极管的导通电阻，和

所述第二高频开关在截止状态的所述第二二极管的电容制作得小于所述第一开关在截止状态的所述第二二极管的电容。

本发明的第十发明是根据第九发明的双频带类型高频开关，

其中所述第一高频开关的所述第一二极管的导通电阻不高于1Ω，而所述第二高频开关的所述第一二极管的导通电阻不高于0.8Ω，和

所述第一高频开关的所述第二二极管在截止状态的电容制作得不大于0.8pF，而所述第二高频开关的所述第二二极管在截止状态的电容不大于0.5pF。

本发明的第十一发明是根据第八至第十发明的任何一个发明的双频带类型高频开关，

其中所述第一高频开关的一个发送端、一个接收端和一个控制端，所述第二高频开关的一个发送端、接收端和一个控制端以及所述第一高频开关和所述第二高频开关公用的天线端子连同作为用于连接部分的电极图形的接地端一起装备在具有多个层叠的电介质的层叠的部件的表面上，并且所述第一高频开关、所述第二高频开关和所述分配器装备在所述层叠的部件的内部，并且所述第一二极管和所述第二二极管安装在所述层叠的部件的表面上。

本发明的第十二发明是一个三频带类型的高频开关，包含：

使用在第一频带的一个第一高频开关；

使用在高于第一频带的第二频带内的一个第二高频开关；

使用在高于第一频带的第三频带内的一个第三高频开关；

一个分配器，用于在所述第一高频开关、所述第二高频开关和所述第三高频开关之间通过复用和分路所述第一频带、所述第二频带和所述第三频带来共用相同的天线，所述第一高频开关的天线端子和所述第二高频开关的天线端子电彼此连接，

其中所述第一高频开关和所述第二高频开关使用根据第一至第五发明的任何一个发明的高频开关，和

所述第三高频开关具有一个第三二极管，它具有连接到所述天线端子和所述第一二极管的负极与所述传输线的节点之间的负极，和具有连接到第二接收端及连接在所述第三二极管与所述第二接收端之间的一个第二控制器终端的正极，

所述第三高频开关使用所述第一高频开关的发送端作为其第二发送端，所述第三高频开关使用所述第二高频开关的所述第二二极管在接收端工作。

本发明的第十三发明是根据第十二发明的该三频带类型的高频开关。

其中所述第二高频开关的所述第一二极管和所述第三高频开关的所述第三二极管的导通电阻制作得低于所述第一高频开关的所述第一二极管的导通电阻，和

所述第二高频开关的所述第二二极管在截止状态的电容制作得小于所述第一高频开关的所述第二二极管在截止状态的电容。

本发明的第十四发明是根据第十三发明的该三频带类型的高频开关，

其中所述第三高频开关的所述第三二极管的导通电阻低于所述第二高频开关的所述第一二极管的导通电阻。

本发明的第十五发明是根据第十三或第十四发明的该三频带类型的高频开关，

其中所述第一高频开关的所述第一二极管的导通电阻不高于1Ω，而所述第二高频开关的所述第一二极管和第三高频开关的所述第三二极管的导通电阻不高于0.8Ω，和

所述第一高频开关的所述第二二极管在截止状态的电容不大于0.8pF，而所述第二高频开关的所述第二二极管在截止状态的电容不大于0.5pF。

本发明的第十六发明是根据第十五发明的该三频带类型的高频开关，其中所述第三高频开关的所述第三二极管的导通电阻制作得不高于0.5Ω。

本发明的第十七发明是根据第十二至第十六发明的任何一个发明的三频带类型的高频开关，

其中所述第一高频开关的发送端、接收端和控制端，所述第二高频开关的发送端、接收端和控制端，所述第三高频开关的接收端和控制端以及所述第一高频开关、所述第二高频开关和所述第三高频开关公用的天线端子连同作为连接部分的图形的接地端一起装备在具有多个层叠的电介质的层叠的部件表面上，以及

用于配置所述第一高频开关、所述第二高频开关、所述第三高频开关以及所述分配器的电极图形装备在所述层叠的部件的内部，而所述第一二极管、所述第二二极管以及所述第三二极管安装在所述层叠的部件的表面上。

本发明的第十八发明是无线电通信设备，包含：

一个天线；

用于从所述天线发送信号的发送装置；

接收装置，接收来自所述天线的信号；和

开关装置，用于切换所述天线和所述发送装置或所述接收装置之间的连接，

其中所述开关装置使用根据第一至第十七发明的任何一个发明的高频开关。

附图简要描述：

图1表示根据本发明的实施例1的一个高频开关电路的电路图；

图2表示本发明实施例1的安装图；

图3表示根据本发明实施例2的层叠类型高频开关的透视图；

图4表示根据本发明实施例2的层叠类型高频开关的分解透视图；

图5表示本发明实施例2的电路图；

图6表示本发明实施例3的一个电路图；

图7表示本发明实施例4的一个电路图；

图8表示PIN二极管特性的示例；

图9表示本发明实施例5的一个电路图；

图10表示分配器传输特性的一个例子；

图11表示本发明实施例6的一个电路图；

图12表示实施根据本发明的高频开关电路的无线电通信设备之方框电路图；和

图13表示常规高频开关电路的例子的电路图。

符号说明：

111，201，301，401，501，601，701，801，811，1101，1111，1301...发送端

112，202，302，402，502，602，702，802，812，1102，1112，1302...控制端

113，203，303，403，503，603，703，803，813，1103，1113，1123，1303...接收端

114，204，304，404，504，604，704，804，814，1104，1114，1304...天线端子

C...电容元件

D...二极管

G...地线

L...电感元件

R...电阻元件

TL...传输线

V...通路电极

300，400..层叠的部件

400a，400b，400c，400d...介质层

优选实施例的详细说明：

(第一实施例)

在下文中，将参考用于天线开关中的一个电路描述根据本发明实施例1的一个高频开关电路，所述天线开关电路常常用于实现TDMA系统的通信。图1表示根据实施例I的开关电路的等效电路。在图1中，第一二极管D101的正极通过第一电容C101耦合到发送端101。此外，控制端102通过电感元件L101和电阻元件R101耦合到第一二极管D101的正极侧。第二二极管D102的正极通过第二电容元件C102耦合到接收端103，而第二二极管的负极连接到地。

在工作频率上具有1/4波长电长度的传输线TL101一端也连接至第二二极管D102的正极侧，该传输线的另一端连接到第一二极管D101的负极并通过第三电容元件C103耦合到天线端子104。这里，第一二极管D101的导通电阻比第二二极管D102的导通电阻低，第二二极管D102在截止状态的电容小于第一二极管D101在截止状态的电容。

现在描述上述配置的高频开关电路的工作过程。

在发送时，当正电压施加到控制端102时，第一二极管D101和第二二极管D102导通。此时，电容元件C101、C102和C103阻隔直流成分，因此没有电流流过相应的端子。此外，电感元件L101被用作高频扼流圈以防止高频电流流向控制端102。此外，电阻元件R101用来通过二极管D101和D102馈送偏置电流。

从发送端1301发送的发送信号通过电容元件C101和第一二极管D101，然后通过电容元件C103被发送到天线端子104。此时，传输线TL101作为一端接地的谐振器工作，因为第二二极管D101导通，使得传输线TL101接地。因此，在此天线侧的传输线阻抗接近无穷大，以便在高频隔离接收端，因此发送信号不发送到接收侧。因为第一二极管D101使用低导通电阻的二极管，所以传递发送信号的信号线是一个低损耗路径。

其次，在接收情况下，没有电压施加到控制端102，因此第一二极管D101和第二二极管D102都处于截止状态。来自天线端子104的接收信号通过电容元件C103，然后通过传输线TL101和电容元件C102发送到接收端103。这里，由于第二二极管D102使用了在截止状态具有小端子间电容的二极管，所以第二二极管可以提供高度绝缘，从而使接收信号发送到接收端103而不泄漏到第二二极管D102连接的接地侧。因此，传递接收信号信号通路是低损耗路径。

图2是具有其上形成图1之电路的印刷电路板实例的顶视图。印刷电路板P201由基于玻璃纤维的环氧树脂等等组成，在其未示出的后侧有一个接到极。传输线TL201到TL205是形成在印刷电路板P201上的微带线。以空心线圈实现的电感元件L201、以片状电容器等等实现的电容元件C201到C203、以片状电阻器等等实现的电阻元件R201、第一二极管D201和第二二极管D202全部通过焊接等安装在印刷电路板P201上。参考字符G201表示第二二极管D202的正极侧接地的电极，在印刷电路板P201之背面侧上该电极通过通孔电连接到地。该印刷电路板P201装备有发送端201、控制端202、接收端203和天线端子204。

如上所述，在本实施例中，在发送侧的二极管使用低导通电阻的二极管，在接收侧的二极管使用在截止状态具有小端子间电容的二极管。结果，在发送和接收两种情况下，传递发送信号或接收信号的信号通路能够实现低损耗的高频开关电路。

(第二实施例)

接下来将参考附图描述本发明的实施例2。图3，4和5是分别各为根据本发明实施例2配置的高频开关电路的层叠的部件的透视图、分解透视图和电路图。在图3中，用于发送端301的端电极、接地端302、接收端303、接地端304、天线端子305和控制端306装备在各侧和接近各侧、具有多个层叠介质板的层叠的部件300的上下表面各侧。电极307、308、309、310、311和312是装备在层叠的部件300的表面上的电极。

第一二极管D301和第二二极管D302通过焊接等分别连接到电极310和312以及电极302和311。以同样的方式，电感元件L301和电阻元件R301分别连接到电极307和308以及连接到电极308和309。

图4是图3的高频开关的分解透视图。用于发送端401、接地终端402、接收端403、接地终端404、天线端子405和控制端406的终端电极装备在各侧面和靠近各侧面、介质层400A、400B、400C和400D的上下表面。电极图形407、408、409、410、411和412装备在介质层400A的上表面。从发送端401伸出的传输线TL401装备在介质层400B上，并通过V401电连接到电极图形407，用于提供控制电压。传输线TL401通过402也连接到电极图形410。

设置在介质层400C上的薄板TL402从天线405延伸到403，并且还分别通过V403和V404电连接到电极图形411和412。设置在薄板400D上的地电极G401通过接地端402和控制端406接地。

图4所示的层叠的部件配置的一个实例包含在图5的电路图中所示的虚线包围的电路元件。此外，用于阻隔直流的电容元件C501、C502和C503设置在装备这个层叠的部件的接线板上，因此配置成高频开关电路模块。

顺便提及，在图3所示的实施例中，电阻R301和电感元件L301已经描述为安装在层叠的部件300表面上的分立元件。然而，层叠的部件300可以分别包含作为印刷电阻和作为高阻抗传输线的电阻元件和电感元件，从而提供相同的优点。

此外，在图5中，虽然电容C501、C502和C503分别提供作为层叠的部件300的外部元件的发送端501、接收端503和天线端子504，但这些元件也可包含在层叠的部件300内，从而提供相同的优点。以这种方式，通过使层叠的部件包含配置开关的每个元件，该开关可以制作得更小和更可靠。

(第三实施例)

接下来将参考一个附图描述本发明的实施例3。图6表示根据本发明实施例3的高频开关电路的一个等效电路。与实施例1的区别是电容元件C604和电感元件L602的串联电路与二极管D601并联。这是为了通过使用第一二极管D601在截止状态的端子间电容和电感元件L602在接收期间增大天线端子604和发送端601之间的绝缘。

这里，提供电容元件604以便阻隔来自控制端602的直流成分，并具有如此大的电容值以便避免在第一二极管在导通状态使用的频带内谐振。

从而，根据该实施例的高频开关电路能够实现减少在发送期间发送信号路径产生的损耗，还可以实现在接收期间增大发送侧信号通路绝缘，因此提供较高性能的开关电路。

顺便提及，虽然上述实施例已经描述为具有电容元件C604和电感元件L602的串联电路，但可以使用单个电感元件代替该串联电路。

(第四实施例)

接下来将参考附图描述本发明的实施例4。图7表示根据本发明实施例4的高频开关电路的一个等效电路图。与实施例3的区别在于，除了实施例3外，还提供电感元件L703和电容元件C705的并联电路与第二二极管D702串联。出于在发送期间降低接地电阻的目的，提供了并联电路，这是通过在第二二极管D702在导通状态下的内终端电感成分与电容元件C705之间建立串联谐振实现的。

从而，该实施例提供了一个高频开关电路，其中在发送期间信号通路比实施例3有较低的损耗和较高的绝缘。

图8表示PIN二极管的导通电阻和端子间电容之间的关系的特性曲线实例。如此图所示，低导通电阻的PIN二极管具有较大的端子间电容，而较小端子间电容的PIN二极管具有较高的导通电阻。第一二极管最好具有不高于1Ω，最好不高于0.8Ω的导通电阻。而且，第二二极管在截止状态具有不高于0.8pF最好不高于0.5pF的端子间电容。此外，对实施例1至3而言，第一二极管和第二二极管间的关系也是相同的。

此外，虽然上述实施例已经描述为具有电容元件C705和电感元件L703的并联电路，但可以使用单个电容元件代替该并联电路。

而且，虽然上述实施例已经描述为将电容元件C705和电感元件L703的并联电路加到实施例3的配置中，但可以将该并联电路加入到实施例1的配置中。

(第五实施例)

图9表示实施根据本发明的高频开关电路的双频带类型高频开关电路的等效电路图。根据此实施例的双频带类型高频开关电路具有两个开关，用于第一频带f1的第一高频开关900A和用于高于第一频带的第二频带f2的高频开关900B。此外，每个高频开关的相应天线端子904和914在分配器920中组合在一起以便耦合到天线端子930。因此，这两个高频开关共用相同的天线，该天线连接到天线端子930未示出。

在下文中，将采取欧洲移动通信使用的GSM和DCS系统作为具体实例描述根据本发明实施例5的双频带类型高频开关。这里，假定f1是880到960兆赫频带，这是用于GSM系统的发送/接收频带，f2假定为1710到1880MHz，这是用于DCS系统的发送/接收频带。此外，在这里，以下描述将使用分配器920为例子，它由一个低通滤波器和一个高通滤波器配置成，每个滤波器具有图10所示的相应特性曲线。除此之外，分配器920还可以通过组合具有不同通带的二种带通滤波器构成。

在发送时，给第一高频开关900A的控制端902施加电压导通了二极管D901和D902，因此GSM波段的发送信号从发送端901通过电容元件C901、二极管D901和电容元件C903，然后输入到在分配器920的低通滤波器(LPF)一侧的一个端子904。

给第二高频开关90CB的控制端912施加电压导通了二极管D911和912，因此DCS波段发送信号从发送端911通过电容元件C911、二极管D911和电容元件C913，然后输入到分配器920的高通滤波器(HPF)一侧的一个端子914。输入到分配器920的每个发送信号被输出到天线端子930而不输出到高频开关的另一侧，因为在图9所示的交叉波段中提供了隔离。

在接收时，当控制端断开时，天线接收的信号从该天线端子930输入到双工器920。接着，如果信号是GSM波段，则该信号由双工器920输出到LPF侧的天线端子904，如果信号是DCS波段则输出到HPF侧的天线端子914。

GSM波段的信号从天线端子904通过电容元件C903、传输线TL901和电容元件C902，然后输出到GSM波段的接收端。此外，DCS波段的信号从天线端子914通过电容元件C913、传输线TL911和电容元件C912，然后输出到DCS波段的接收端913。

在这种配置中，在第一高频开关900A和第二高频开关900B中，放置在发送端901和911侧的第一二极管D901和D911的导通电阻比放置在接收端903和913侧的第二二极管D902和D912低。此外，放置在接收端903和913侧的二极管D902和D912在截止状态具有比放置在该发送端侧的二极管D901和d911更小的端子间电容。结果，该实施例提供与实施例1的情况相同的低损耗高频开关。也就是说，提供了低损耗双频带高频开关。在这种情况下最好二极管D901的导通电阻不高于1Ω，二极管D911的导通电阻不高于0.8Ω，而且二极管D902的端子间电容不大于0.8pF，二极管D912的端子间电容不大于0.5pF。

如上所述的配置实现了在低频率侧增加了接收期间的隔离度，因此减少了渗漏到发送端侧的信号，虽然在发送侧产生稍大的损耗。此外，由于高频开关通常被描述为发送期间在高频率侧有低损耗，因此导通电阻小。通过使用这种双频带类型的高频开关，有可能减少无线电通信设备的功耗。

此外，用于此配置的双工器930允许根据通信系统的要求进行各种操作，诸如两种波的发送和接收或在发送期间在一侧接收。

(第六实施例)

图11表示实施根据本发明的高频开关电路的三频带类型的高频开关电路的等效电路图。根据该实施例的三频带类型高频开关电路具有三个开关：用于第一频带f1的第一高频开关1100A、用于高于第一频带的第二频带f2的第二高频开关1100B和用于高于第一频带的第三频带f3的第三高频开关1100C。此外，每个高频开关的相应天线端子1104和1114在双工器中组合在一起以便耦合到天线端子1130。因此，该三个高频开关共用未示出的相同的天线。

此外，第一高频开关1100A和第二高频开关1100B分别具有与实施例1的高频开关相同的配置。

此外，正如其发送侧的配置那样，该第三高频开关1100C与第二高频开关1100B共用发送端1111、电容元件C1111、电感元件L1111、电阻元件1111、控制端1112和第一二极管D1111。第三高频开关1110C也与第二高频开关1100B共用形成发送信号和接收信号信号通路的天线端子1114和电容元件C1113。作为其接收侧的配置一部分，第三高频开关1110C还与第二高频开关1110B共用传输线TL1111和第二二极管D1112。

此外，第三高频开关1100C的接收侧包含：第三二极管D1121，它具有连接到电容元件D1113和第一D1111与传输线TL1111的节点之间的正极，和具有通过电容元件C1122耦合到接收端的阴极；一个控制端1122，通过电阻元件1121和电感元件LI122的串联电路耦合到第三二极管D1121的正极与电容元件C1122的节点；和电容元件C1121与电感元件L1I21的串联电路，其串联电路与第三二极管D1121并联连接。

也就是说，第三高频开关具有含有第三二极管D1121和外围电路的一个接收电路，发送电路具有第一二极管D1111和外围电路以及具有第二二极管D1112和传输线TL1111的开关电路。此外，在流动高频信号时传输电路与第二电路1100B共享，在流动直流时开关电路与第二电路1100B共享。

在下文中，将采取用于欧洲的移动通信中的GSM和DCS系统及美国使用的PCS系统作为具体实例描述根据本发明实施例6的三频带类型高频开关。这里，f1假定为880到960 MHz频带，这是GSM系统发送/接收频带，f2假定为1711到1880MHz频带，这是DSC系统的发送/接收频带，f3假定为1860到1990MHz频带，这是PCS系统的发送/接收频带。

在发送时，给第一高频开关1100的控制端1102施加一个电压导通了第一二极管D1101和第二极管D1102，因此输入到发送端1101的GSM波段的发送信号通过电容元件C1101、第一二极管D1101和电容元件C1103提供给分配器1120的低通滤波器(LPF)一侧的天线端子1104。

给第二高频开关1100b(第三高频开关1100C)的控制端11i2施加一个电压导通了二极管D1111和D1112，因此DCS波段和PCS波段的发送信号从发送端1111通过电容元件C1111、第一二极管d111和电容元件C1113提供给分配器1130的高通滤波器(LPF)一侧的终端1114。

由于该分配器1120具有图9所示交叉波段处的隔离(参考实施例5)，输入到分配器1120的每个发送信号被输出到天线端子1130而不是输出到不同的高频开关侧。

在接收时，当控制端1102、1112和1122断开时，在天线接收的和从天线端子1130输入到分配器1120的GSM波段信号由分配器1120输出到LPF侧的天线端子1104。而且以同样的方式，DCS和PCS波段的信号输出到HPF侧的天线端子1114。

GSM波段的信号从天线端子1104通过电容元件C1103、传输线TL1101和电容元件C1102，然后输出到GSM波段的接收端1103。

而且，DCS波段的信号从天线端子1114通过电容元件C1113、传输线TL1111和电容元件C1112，然后输出到DCS波段的接收端1113。

此外，在接收PCS波段的信号时，当电压施加给控制端1122时，第三二极管D1121和第二二极管D1112导通，用于第三高频开关1100C的操作。因此，PCS波段的接收信号从天线端子1114通过电容元件C1113、第三二极管D1121和电容元件C1172输出到用于PCS波段的接收端1123。

此外，当第三二极管D1121截止时，也就是说当第三二极管D1121作为第二高频开关1110B的一部分工作以接收DCS波段信号时，第三二极管D1121的端子间电容和电感元件L1121产生并联谐振，从而确保DCS波段和PCS波段间的隔离以便防止DCS波段信号流向PCS接收端1123侧。

在这种配置中，放置在接收端1101和1111侧的每个第一二极管D1101和D1111与用于PCS波段接收信号的第三二极管D1121比放置在接收端1103和1113侧的每个第二二极管D1102和D1112具有较低的导通电阻。此外，放置在接收端1103和1113一侧的第二二极管D1102和D1112在截止状态具有比放置在发送端1101和1111侧的二极管D1101和D1111更小的端子间电容。结果，此配置提供一个低损耗高频开关。

此外，用于第二高频开关1100B和第三高频开关1100C，期望选择工作在高频率端的二极管使得开关损耗比工作在低频率端的第一高频开关1100A更小。此外在第一高频开关1100A中的发送端1101一侧，第三二极管D1121的导通电阻期望比第一二极管D1101的导通电阻更低。

例如，在这种情况下，期望第一二极管D1101的导通电阻不高于1Ω，第一二极管D111的导通电阻不高于0.8Ω，第三二极管D1121的导通电阻不高于0.5Ω，第二二极管D1102和D1112在截止状态的端子间电容每个不高于0.8pF。

通过使用具有上述配置的三频带类型高频开关，低导通电阻的二极管用于接收PCS系统的信号，因此允许低损耗，并且与二极管D1121并联连接的电感元件允许有足够的绝缘。

此外，在上述配置的其他电路部分，获得了如双频带类型高频开关相同的的低损耗和高绝缘。由于降低了发送端损耗，使用具有这种配置的三频带类型高频开关允许无线电通信设备功耗的减少。此外，用于该配置中的分配器允许独立操作，诸如在GSM一侧和DCS和PCS侧同时发送和接收，正如双频带类型高频开关的情况那样。此外，将上述配置装配到层叠结构能够获得更小的三频带类型高频开关，并因此允许更小的无线电通信设备。

(第七实施例)

图12表示安装根据本发明的高频开关电路的无线电通信设备之无线电部分的方框图。当电压施加到控制端1201时，第一二极管D1201和第二二极管D1202导通，因此来自功率放大器PA的发送信号从发送端1211通过电容元件C1201、二极管元件D1201和电容元件C1203，然后从天线1210发送出去。这里，功率放大器配置本发明的装置以及振荡器OSC、混频器MIX和带通过滤器BPF。

而且，当电压不施加到控制端1201时，第一二极管D1201和第二二极管D1202截止，因此来自天线1210的接收信号通过电容元件1203、传输线TL1201和电容元件C1201，并通过接收端1212输入到低噪声放大器LNA。这里，低噪声放大器LNA配置在接收侧的本发明的接收装置以及振荡器OSC、混频器MIX和带通过滤器BPF。

在发送时，由于第一二极管D1201的低导通电阻，来自功率放大器PA的发送信号能够以小的损耗发送。此外，发送信号没有发送到该接收端因为传输线TL120i的一端接地。在接收时，由于第二二极管D1202在截止状态具有小的端子间电容，接收信号能够无衰减地发送到低噪声放大器LNA。

在实施例2中，虽然实施例1的电路以层叠的部件实现，但实施例3、4、5和6的电路也能够以层叠的部件实现。此外层叠的部件中的传输线在一个层中形成，但具有两层或更多层传输线的多结构能够提供相同的优点。

如上所述，本发明能够提供低损耗和高绝缘的高频开关。此外，可使用高频开关的层叠结构使该开关更小和更可靠，从而允许无线电通信设备的体积更小和功耗更小。

Claims (18)

1.一个高频开关，包含：

一个发送端；

一个接收终揣；

一个天线端子；

第一二极管，具有电连接到所述发送端的一个正极和电连接到所述天线端子的个负极；

第二二极管，具有通过1/4波长的传输线连接到天线端子的一个正极，和具有接地的负极侧，所述天线端子电连接至所述接收端；和

一个控制端，提供给所述发送端和所述第一正极之间的一个节点，

其中所述第一和第二二极管在所述正极和所述负极间具有其导通电阻和电容之间的一个折衷关系，和

第一二极管的导通电阻比第二二极管的导通电阻低，第二二极管在截止状态的电容小于第一二极管在截止状态的电容。

2.根据权利要求1所述的高频开关，

其中所述第一二极管使用导通电阻不高于1Ω的二极管，所述第二二极管使用在截止状态的端子间电容不大于0.8pF的二极管。

3.根据权利要求1所述的高频开关，

其中所述第一二极管使用导通电阻不高于0.8Ω的二极管，第二二极管使用在截止状态的端子间电容不大于0.5pF的二极管。

4.根据权利要求1到3的任何一个权利要求高频开关，进一步包含一个电感元件或与所述第一二极管并联连接的一个LC串联电路。

5.根据权利要求1到4的任何一个权利要求高频开关，进一步包含一个电容元件或与所述第二二极管串联连接的一个LC并联电路。

6.一个高频开关，包含：

一个层叠的部件，其上具有多个层叠的电介质；

一个发送端、一个接收端、一个天线端子、一个控制端、一个接地端和用于连接到装备在所述层叠的部件表面上一部分的一个电极图形；

第一二极管，具有电连接到所述发送端的一个正极和电连接到所述天线端子的一个负极；和

第二二极管，具有通过1/4波长的传输端连接到天线端子的一个正极，和具有接地的负极侧，所述1/4波长的传输端电连接至所述接收端，所述第一和第二二极管安装在所述层叠的部件的表面，

其中所述第一和第二二极管在所述正极和所述负极间具有其导通电阻和电容之间的一个折衷关系，和

第一二极管的导通电阻比第二二极管的导通电阻低，第二二极管在载止状态的电容小于第一二极管在截止状态的电容。

7.根据权利要求1到5的任何一个权利要求的高频开关，

其中所述高频开关使用该层叠的部件配置。

8.一个双频带类型高频开关，包含：

使用在第一频带的一个第一高频开关；

使用在高于第一频带的第二频带内的一个第二高频开关；和

一个分配器，用于在所述第一高频开关和所述第二高频开关之间通过复用和分路第一频带和第二频带共用相同的天线，所述第一高频开关的天线端子和所述第二高频开关的天线端子彼此电连接，

其中根据权利要求1到5的任何一个权利要求的高频开关用于所述第一高频开关和所述第二高频开关。

9.根据权利要求8的双频带类型高频开关，

其中所述第二高频开关的所述第一二极管的导通电阻制作得低于所述第一高频开关的所述第一二极管的导通电阻，和

所述第二高频开关的所述第二二极管在截止状态的电容制作得小于所述第一开关的所述第二二极管在截止状态的电容。

10.根据权利要求9的双频带类型高频开关，

其中第一高频开关的所述第一二极管的导通电阻不高于1Ω，所述第二高频开关的所述第一二极管的导通电阻不高于0.8Ω，和

所述第一高频开关的所述第二二极管在截止状态的电容制作得不大于0.8pF，所述第二开关的所述第二二极管在截止状态的电容不大于0.5pF。

11.根据权利要求8到10的任何一权利要求的个双频带类型高频开关，

其中所述第一高频开关的一个发送端、一个接收端和一个控制端，所述第二高频开关的一个发送端、接收端和一个控制端以及所述第一高频开关和所述第二高频开关公用的天线端子连同作为连接部分的电极图形的接地端一起装备在具有多个层叠的电介质的层叠部件的表面上，并且所述第一高频开关、所述第二高频开关和所述分配器装备在所述层叠的部件的内部，并且第一二极管和所述第二二极管安装在所述层叠的部件的表面上。

12.一个三频带类型高频开关，包含：

使用在第一频带的第一高频开关；

使用在高于第一频带的第二频带内的一个第二高频开关；

使用在高于第一频带的第三频带内的一个第三高频开关；

一个分配器，用于在所述第一高频开关、所述第二高频开关和所述第三高频开关之间通过复用和分路所述第一频带、所述第二频带和所述第三频带来共用相同的天线，所述第一高频开关的天线端子和所述第二高频开关的天线端子电彼此连接，

其中所述第一高频开关和所述第二高频开关使用根据权利要求1到5的任何一个权利要求的高频开关，和

所述第三高频开关具有一个第三二极管，它具有连接在所述天线端子和所述第一二极管的负极与所述传输线的节点之间的负极，和连接在所述第三二极管和所述第二接收端之间一个第二控制器终端，

所述第三高频开关使用所述第一高频开关的发送端作为其第二发送端，所述第三高频开关使用所述第二高频开关的所述第二二极管在接收端工作。

13.根据权利要求12的三频带类型高频开关，

其中所述第二高频开关的所述第一二极管和所述第三高频开关的第三二极管的的导通电阻制作得低于所述第一高频开关的所述第一二极管的导通电阻，和

所述第二高频开关的所述第二二极管在截止状态的电容制作得小于所述第一高频开关的所述第二二极管在截止状态的电容。

14.根据权利要求13的三频带类型高频开关，

其中所述第三高频开关的所述第三二极管的导通电阻低于所述第二高频开关的所述第一二极管的导通电阻。

15.根据权利要求13或14的三频带类型高频开关，

其中所述第一高频开关的所述第一二极管的导通电阻不高于1Ω，所述第二高频开关的所述第一二极管和第三高频开关的所述第三二极管的导通电阻不高于0.8Ω，和

所述第一高频开关的所述第二二极管在截止状态的电容不大于0.8pF，所述第二开关的所述第二二极管在截止状态的电容不大于0.5pF。

16.根据权利要求15的三频带类型高频开关，

其中所述第三高频开关的所述第三二极管的导通电阻制作得不高于0.5Ω。

17.根据权利要求12到16的任何一个三频带类型高频开关，

其中所述第一高频开关的发送端，接收端和控制端、所述第二高频开关的发送端、接收端和控制端，所述第三高频开关的接收端和控制端以及所述第一高频开关、所述第二高频开关和所述第三高频开关公用的天线端子连同作为连接部分的图形的接地端一起装备在具有多个层叠的电介质的层叠的部件表面上，以及

用于配置所述第一高频开关、所述第二高频开关、所述第三高频开关以及所述分配器的电极图形装备在所述层叠的部件的内部，而所述第一二极管、所述第二二极管以及所述第三二极管安装在所述层叠的部件的表面上。

18.无线电通信设备，包含：

一个天线；

用于从所述天线发送信号的发送装置；

接收装置，接收来自所述天线的信号；和

开关装置，用于切换所述天线和所述发送装置或所述接收装置之间的连接，

其中所述开关装置使用根据权利要求1至17的任何一个权利要求的高频开关。

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