CN202931269U

CN202931269U - 一种射频开关的控制电路

Info

Publication number: CN202931269U
Application number: CN 201220668401
Authority: CN
Inventors: 杨清华; 刘海玲
Original assignee: Beijing Zhongke's Chinese Is Electron Technology Co Ltd All Over World
Current assignee: Beijing Angrui Microelectronics Technology Co ltd
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2022-12-06

Abstract

本实用新型提供了一种射频开关的控制电路，包括振荡器和电荷泵，其中，所述振荡器的输出端输出具有大于发射信号频带带宽的频率的第一时钟信号，或输出频率低于特定阈值的第二时钟信号；所述振荡器的输出端连接至所述电荷泵的输入端，所述电荷泵根据所述第一时钟信号或第二时钟信号输出控制电压；所述电荷泵的输出端与所述射频开关连接，所述电荷泵将所述控制电压传输至所述射频开关，所述控制电压驱动所述射频开关对接收通道和发射通道进行切换。本实用新型所提供的射频开关的控制电路在对移动终端射频开关进行驱动的过程中可以有效地避免时钟信号对移动终端发射和接收的干扰。

Description

一种射频开关的控制电路

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种射频开关的控制电路。

背景技术

目前，在移动终端（例如手机）中通常需要应用射频开关来实现其发射模式和接收模式的切换。常用的射频开关由CMOS或SOI工艺设计并制造，其开启和关断通常需要通过正电压和负电压来控制，即，正电压令射频开关开启，负电压令射频开关关断。在实现移动终端发射模式和接收模式切换的过程中，如果需要切换至发射模式，则开启与发射通道相连接的射频开关，而关断与接收通道相连接的射频开关，如果需要切换至接收模式，则开启与接收通道相连接的射频开关，而关断与发射通道相连接的射频开关。其中，用来提供正电压和负电压以此驱动射频开关的是控制电路。

下面，简要说明现有技术中常用的射频开关的控制电路的结构以及工作原理。如图1所示，现有技术中常用的射频开关的控制电路主要包括工作在固定频率下的振荡器以及电荷泵，其中，振荡器在激励信号的作用下工作，其输出端与电荷泵的输入端相连接，而电荷泵的输出端与射频开关相连接。激励信号、振荡器和电荷泵共同作用产生了正电压和负电压（其中，负电压是由振荡器在激励信号的作用下产生固定频率的时钟信号、然后又由该时钟信号驱动电荷泵所产生的），该正电压和负电压分别用来驱动与发射通道和接收通道相连接的射频开关，从而实现移动终端发射和接收的切换。

上述控制电路可以很好地实现移动终端发射和接收之间的切换，但是，却存在时钟信号对移动终端的发射和接收产生干扰的问题。即，在移动终端进行发射的时候，发射信号连同时钟信号调制后经由天线送出，此时，如图2所示，时钟信号的基波以及谐波分量会落入发射信号的频带内，从而会影响发射信号的频谱纯度（通信标准中对发射频谱具有严格的限制，即对位于发射信号频带内不同频率上的信号的大小进行规定，如图2中虚线所示意。因此，落入发射信号频带内的时钟信号的基波和谐波分量会造成移动终端无法满足标准的限定）；而在移动终端进行接收的时候，如图3所示，时钟信号的高次谐波往往又会落入到接收信号的频带内，由于接收信号通常比较弱，抗干扰性能比较差，因此，落入在接收信号频带内的时钟信号的高次谐波会严重到影响接收信号的灵敏度。

为了尽量减小时钟信号对移动终端接收和发射所带来的干扰，目前常用的方法是在移动终端芯片集成的过程中尽可能地将射频开关模块和控制电路模块布置的远一些。但是由于芯片尺寸以及集成工艺等限制，仅仅通过上述方法是无法完全避免时钟信号对移动终端发射和接收的干扰。

因此，亟需提出一种可以解决上述问题的移动终端射频开关的控制电路。

实用新型内容

为实现本实用新型的目的提供了一种射频开关的控制电路，在对移动终端射频开关进行驱动的过程中可以有效地避免时钟信号对移动终端发射和接收的干扰。

根据本实用新型的一方面，提供了一种射频开关的控制电路，包括振荡器和电荷泵，其中：

所述振荡器的输出端输出具有大于发射信号频带带宽的频率的第一时钟信号，或输出频率低于特定阈值的第二时钟信号；

所述振荡器的输出端连接至所述电荷泵的输入端，所述电荷泵根据所述第一时钟信号或第二时钟信号输出控制电压；

所述电荷泵的输出端与所述射频开关连接，所述电荷泵将所述控制电压传输至所述射频开关，所述控制电压驱动所述射频开关对接收通道和发射通道进行切换。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种射频开关芯片，包括射频开关及其控制电路，其中：

所述控制电路包括依次串联的振荡器和电荷泵；

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：控制电路包括可以产生不同频率的时钟信号的振荡器以及电荷泵，电荷泵根据不同频率的时钟信号来驱动移动终端的射频开关使移动终端在发射模式和接收模式之间进行切换，其中，当移动终端切换至发射模式下工作时，振荡器产生的时钟信号其频率大于发射信号频带，从而使得时钟信号位于发射信号频带之外；当移动终端切换至接收模式下工作时，振荡器产生的时钟信号其频率很低，从而使得时钟信号的高次谐波无法落入接收信号频带内。如此一来，控制电路在实现对射频开关控制的过程中，可以有效地避免时钟信号对移动终端发射和接收的干扰。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为现有技术中移动终端射频开关的控制电路以及射频开关的模块示意图；

图2为现有技术中在发射模式下控制电路所产生的时钟信号与发射信号混频后的信号频谱示意图；

图3为现有技术中在接收模式下控制电路所产生时钟信号的频谱示意图；

图4为根据本实用新型的移动终端射频开关的控制电路以及射频开关的模块示意图；

图5为根据本实用新型的在发射模式下控制电路所产生的时钟信号与发射信号混频后的信号频谱示意图；以及

图6为根据本实用新型的在接收模式下控制电路所产生的时钟信号的频谱示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施例作详细描述。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种射频开关的控制电路。请参考图4，图4是根据本实用新型的移动终端射频开关的控制电路以及射频开关的模块示意图。如图所示，本实用新型所提供的射频开关的控制电路（位于虚线方框内的部分）包括振荡器和电荷泵，其中：所述振荡器的输出端输出具有大于发射信号频带带宽的频率的第一时钟信号，或输出频率低于特定阈值的第二时钟信号；所述振荡器的输出端连接至所述电荷泵的输入端，所述电荷泵根据所述第一时钟信号或第二时钟信号输出控制电压；所述电荷泵的输出端与所述射频开关连接，所述电荷泵将所述控制电压传输至所述射频开关，所述控制电压驱动所述射频开关对接收通道和发射通道进行切换。具体地，当所述振荡器输出所述第一时钟信号时，所述控制电压驱动所述射频开关开启发射通道以及断开接收通道；当所述振荡器输出所述第二时钟信号时，所述控制电压驱动所述射频开关开启接收通道以及断开发射通道。

本实用新型所提供的控制电路适用于无线通信设备的射频开关。在对本实用新型所提供的控制电路进行具体描述之前，首先对无线通信设备和射频开关进行说明。在本实用新型中，所述无线通信设备主要指具有接收和发送功能的电子设备，优选为移动终端，例如手机，特别是发射模式和接收模式工作在不同频带内的手机。所述射频开关用于对移动终端接收模式和发送模式的切换，优选为CMOS开关。其中，CMOS开关中的NMOS晶体管在正电压的作用下开启，在负电压的作用下关断。在实现移动终端发射模式和接收模式切换的过程中，如果需要切换至发射模式，则对与发射通道相连接的CMOS开关施加正电压，而对与接收通道相连接的CMOS开关施加负电压，如果需要切换至接收模式，则对与接收通道相连接的CMOS开关施加正电压，而对与发射通道相连接的CMOS开关施加负电压。在其他实施例中，射频开关也可以是SOI开关或者PHEMT开关。

下面对本实用新型所提供的控制电路的工作过程进行详细说明。

在本实施例中，振荡器优选为压控振荡器，其激励信号为电压。在激励信号的作用下，所述振荡器可以针对于移动终端的发射模式和接收模式产生不同频率的时钟信号。在其他实施例中，还可以是例如数字控制振荡器等其他可以产生不同频率的振荡器，为了简明起见，在此不再一一列举。振荡器在激励信号的作用下所产生的时钟信号由振荡器的输出端输出，然后由电荷泵的输入端进入以驱动电荷泵产生控制电压，即大小相同、方向相反的正电压和负电压。如此一来，在激励信号、振荡器和电荷泵的共同作用下可以产生正电压和负电压，用来驱动与电荷泵的输出端相连接的射频开关，从而实现移动终端发射和接收的切换。

其中，当需要切换移动终端至发射模式时，要令振荡器产生第一时钟信号以驱动电荷泵输出负电压来断开与接收通道相连接的射频开关。此时，令振荡器工作的频率大于发射信号频带宽度（以W表示），从而产生的第一时钟信号的频率（以f₁表示）亦大于发射信号频带宽度。发射时，第一时钟信号和发射信号（其频率以f_c表示）经过非线性的发射电路后产生混频效果，混频后第一时钟信号被发射信号调制到频率f_c+f₁，被调制后的第一时钟信号的基波和谐波均落在发射信号频带之外，如图5所示。如此一来，振荡器所产生的第一时钟信号不会对发射信号产生影响，从而可以满足通信标准对发射频谱的限制。

当需要切换移动终端至接收模式时，要令振荡器产生第二时钟信号以驱动电荷泵输出负电压来断开与发射通道相连接的射频开关。此时，改变振荡器工作的频率，使之工作在低于特定阈值的频率上，输出具有和发射模式下不同频率的时钟信号。其中，所述低于特定阈值的第二时钟信号落入接收信号频带内的高次谐波的强度小于所述无线通信设备所能接收的最小信号的强度。如此一来，如图6所示，就可以有效地避免了第二时钟信号的高次谐波落入接收频带内影响接收信号的灵敏度。

下面，以支持GSM900的移动终端为例对本实用新型所提供的射频开关的控制电路进行说明。其中，支持GSM900的移动终端其发射信号频带的范围为890-915MHz，接收信号频带范围为935-960MHz，发射信号频带和接收信号频带的宽度均为35MHz。在这种情况下，控制电路需要产生两个不同频率的时钟信号，来驱动射频开关进行发射模式和接收模式的切换。当需要控制电路驱动射频开关使移动终端工作于发射模式时，振荡器产生大于35MHz（例如40MHz）的第一时钟信号，该第一时钟信号经调制后落在890-915MHz之外，因此无法对发射信号产生干扰。当需要控制电路驱动射频开关使移动终端工作于接收模式时，振荡器产生例如频率为1MHz、2MHz甚至是几百KHz的第二时钟信号，由于第二时钟信号的频率很低，在这种情况下，几乎不会存在第二时钟信号的高次谐波落入接收信号的频带内，因此也就避免了对接收信号的干扰。

需要说明的是，目前移动终端往往支持GSM、WCDMA、TD-SCDMA、WIFI中的一种或多种制式，例如同时支持GSM和WCDMA，或同时支持GSM和TD-SCDMA等。为了满足用户的需要，移动终端可能要在不同制式下进行发射模式和接收模式的切换，由于不同制式对发射信号频带和接收信号频带的规定不同，也就是说，在不同制式下，发射信号频带带宽可能是不同的，特定阈值也可能是不同的，因此，在本实用新型中，控制电路中的振荡器为根据可变的发射信号频带带宽输出所述第一时钟信号和根据可变的特定阈值输出所述第二时钟信号的频率可调振荡器。基于目前移动终端的种类繁多，为了简明起见，在此不一一列举。

此外，通过外部控制信号（或由多个外部控制信号组合形成的控制信号）令振荡器在一定时刻停止工作，如此一来，则不会产生第一/第二时钟信号，从而更进一步地避免第一/第二时钟电路给移动终端的发射和接收所带来的干扰，而电荷泵可以依靠电容器存储的电荷维持工作，继续驱动射频开关。

与现有技术相比，本实用新型所提供的控制电路具有以下优点：控制电路包括可以产生不同频率的时钟信号的振荡器以及电荷泵，电荷泵根据不同频率的时钟信号来驱动移动终端的射频开关使移动终端在发射模式和接收模式之间进行切换，其中，当移动终端切换至发射模式下工作时，振荡器产生的时钟信号其频率大于发射信号频带，从而使得时钟信号位于发射信号频带之外；当移动终端切换至接收模式下工作时，振荡器产生的时钟信号其频率很低，从而使得时钟信号的高次谐波无法落入接收信号频带内。如此一来，控制电路在实现对射频开关控制的过程中，可以有效地避免时钟信号对移动终端发射和接收的干扰。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种射频开关芯片，包括射频开关及其控制电路，其中，所述控制电路包括依次串联的振荡器和电荷泵；所述振荡器的输出端输出具有大于发射信号频带带宽的频率的第一时钟信号，或输出频率低于特定阈值的第二时钟信号；所述振荡器的输出端连接至所述电荷泵的输入端，所述电荷泵根据所述第一时钟信号或第二时钟信号输出正控制电压；所述电荷泵的输出端与所述射频开关连接，所述电荷泵将所述控制电压传输至所述射频开关，所述控制电压驱动所述射频开关对接收通道和发射通道进行切换。具体地，当所述振荡器输出所述第一时钟信号时，所述控制电压驱动所述射频开关开启发射通道以及断开接收通道；当所述振荡器输出所述第二时钟信号时，所述控制电压驱动所述射频开关开启接收通道以及断开发射通道。

本实用新型所提供的射频开关芯片适用于无线通信设备，其中，所述无线通信设备主要指具有接收和发送功能的电子设备，优选为移动终端，例如手机，特别是发射模式和接收模式工作在不同频带内的手机。

下面对本实用新型所提供的射频开关芯片的工作过程进行详细说明。

其中，需要说明的是，本说明前文中所提及的控制电路可用于实现所述射频开关芯片中控制电路的功能，因此，该控制电路的结构和各部分功能可以参考前文中相关部分的描述，为了简明起见，在此不再赘述。

所述射频开关用于对移动终端接收模式和发送模式的切换，优选为CMOS开关，在其他实施例中，射频开关也可以是SOI开关或者PHEMT开关。以CMOS开关为例说明，CMOS开关中的NMOS晶体管在正电压的作用下开启，在负电压的作用下关断。在切换移动终端至发射模式时，所述控制电路输出的正电压施加在与发射通道相连接的CMOS开关，而负电压施加在与接收通道相连接的CMOS开关，此时，控制电路输出具有大于发射信号频带带宽的频率的第一时钟信号（该第一时钟信号用于负电压的产生），从而使得第一时钟信号位于发射信号频带之外；在切换移动终端至接收模式时，所述控制电路输出的正电压施加在与接收通道相连接的CMOS开关，而负电压施加在与发射通道相连接的CMOS开关，此时，控制电路输出低于特定阈值的第二时钟信号（该第二时钟信号用于负电压的产生），从而使得第二时钟信号得高次谐波无法落入接收信号频带内。因此，所述射频开关芯片在对移动终端进行发射模式和接收模式切换的过程中，可以有效地避免其自身产生的时钟信号对移动终端发射接收的干扰。

以上所揭露的仅为本实用新型的几种较佳的实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims

1.一种射频开关的控制电路，包括依次串联的振荡器和电荷泵，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于：

当所述振荡器输出所述第一时钟信号时，所述控制电压驱动所述射频开关开启发射通道以及断开接收通道；

当所述振荡器输出所述第二时钟信号时，所述控制电压驱动所述射频开关开启接收通道以及断开发射通道。

3.根据权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于：

所述射频开关适用于无线通信设备；

所述低于特定阈值的第二时钟信号落入接收信号频带内的高次谐波的强度小于所述无线通信设备所能接收的最小信号的强度。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述无线通信设备的发射模式和接收模式工作在不同频带内。

5.根据权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于：

所述振荡器为根据可变的发射信号频带带宽输出所述第一时钟信号和根据可变的特定阈值输出所述第二时钟信号的频率可调振荡器。

6.根据权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，所述射频开关为CMOS开关或SOI开关。

7.根据权利要求1或2所述的控制电路，其特征在于，所述振荡器为压控振荡器。

8.一种射频开关芯片，包括射频开关及其控制电路，其特征在于：

所述控制电路包括依次串联的振荡器和电荷泵；

9.根据权利要求8所述的射频开关芯片，其特征在于：

10.根据权利要求8或9所述的射频开关芯片，其特征在于：

所述射频开关芯片适用于无线通信设备

11.根据权利要求10所述的射频开关芯片，其特征在于，所述无线通信设备的发射模式和接收模式工作在不同频带内。

12.根据权利要求8或9所述的射频开关芯片，其特征在于：

13.根据权利要求8或9所述的射频开关芯片，其特征在于，所述射频开关为CMOS开关或SOI开关。

14.根据权利要求8或9所述的射频开关芯片，其特征在于，所述振荡器为压控振荡器。