CN208386506U

CN208386506U - 单刀单掷射频开关

Info

Publication number: CN208386506U
Application number: CN201820989071.2U
Authority: CN
Inventors: 尹文斌; 赵奂
Original assignee: Connecticut Communications Technology (shanghai) Co Ltd
Current assignee: Connecticut Communications Technology (shanghai) Co Ltd
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2019-01-15
Anticipated expiration: 2028-06-26

Abstract

本实用新型公开了一种单刀单掷射频开关，包括第一MOS管第一端通过第二电容接该单刀单掷射频开关第二射频信号端并通过第六电阻接第一逻辑控制信号端，第一MOS管第二端通过第五电阻接第三电容一端，第三电容另一端接地，第一MOS管第三端通过第一电容接该单刀单掷射频开关第一射频信号端并通过第四电阻接第一逻辑控制信号端，第一MOS管连接端通过第四电阻接地并通过串联的第一二极管、第二二极管和第一电阻接地，第一二极管和第二二极管阴极相连，第二电阻一端通过第二电压源接地，第二电阻另一端连在第一二极管和第二二极管之间。本实用新型的单刀单掷开关处于关断状态，当开关一端连接天线端口且天线上有较大功率通过即天线输入功率≤23dBm的时候开关保持关闭。

Description

单刀单掷射频开关

技术领域

本实用新型涉及集成电路领域，特别是涉及一种单刀单掷射频开关。

背景技术

随着现代通信技术的深入发展通信设备正在向小型化和低能耗发展，这就要求通信设备内的每个组件都采用小型化设计，尽量控制器件尺寸和厚度，同时也要尽量减少组件数量及组件功率消耗。

射频信号输入输出模块主要可实现对接收射频信号的低噪声放大和发射射频信号的功率放大等功能，是射频通信设备中不可或缺的组成部分，其中，单刀单掷开关用以实现射频信号的信号流向控制等作用。在目前的微波通讯系统中，功率开关通常采用几种形式：

1、采用分立的硅材料的PIN二极管，采用混合电路的方式实现，其缺点是体积大，工作频率窄且控制电路复杂。

2、采用砷化镓GaAs高电子迁移率晶体管pHEMT单片开关，高电子迁移率晶体管开关具有体积小、应用频带宽等特点，但是，不易于和其它的射频电路做单芯片整合。

3采用CMOS器件的开关，有价格优势，适于和其它部分通信电路做片上集成，缺点是耐压和耐大功率的能力有限。

其中，CMOS工艺由于其价格低，集成度高等优势，适合实现射频开关。但CMOS工艺中，不同几何尺寸的晶体管抗压能力大不相同。比如，沟道长度为500nm(Lch＝500nm)的NMOS(或称5V管)，Vgs/Vgd直流电压承受能力一般为5V，而沟道长度为180nm(Lch＝180nm)的NMOS(或称1.8V管)，Vds/Vgd直流电压承受能力仅有1.8V。

在射频开关器件的性能上，沟道电阻(Rdson)是一个关键指标，这个指标随着CMOS器件沟道长度的缩小而改善，因此Lch＝180nm的NMOS的性能，要优于Lch＝500nm的NMOS。

一般应用上，外部电源的电平是5V或者3.3V，如果要选用Lch＝180nm(1.8V)的低电压管(core transistor)，就必须产生专门为其供电的LDO电路，以保证低电压管在开启和关断两种不同模式下的工作安全。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种与现有单刀单掷射频开关相比较，具有更简单的偏置电路结构控制低电压管的控制电压。本实用新型在电源电压Vdd较高的时候(比如5V或者3.3V)，不需要专门的LDO电路能直接产生控制低电压管(1.8V管或者1.2V管)的控制电平，同时获得更好的射频性能，以及更小的芯片版图面积。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的第一种单刀单掷射频开关，包括：第一～第二电压源E1～E2、第一～第八电阻R1～R8、第一～第三电容C1～C3、第一～第二二极管D1～D2和第一MOS管M1；

第一MOS管第一连接端M11通过第二电容C2连接该单刀单掷射频开关第二射频信号端P2并通过第六电阻R6连接第一逻辑控制信号端T1，第一MOS管第二连接端M12通过第五电阻R5连接第三电容C3一端，第三电容C3另一端接地，第一MOS管第三连接端M13通过第一电容C1连接该单刀单掷射频开关第一射频信号端P1并通过第四电阻R4连接第一逻辑控制信号端T1，第一MOS管第四连接端M14通过第三电阻R3接地并通过串联的第一二极管D1、第二二极管D2和第一电阻接地R1，第一二极管D1和第二二极管D2阴极相连，第二电阻R2一端通过第二电压源E2接地，第二电阻R2另一端连在第一二极管D1和第二二极管D2之间；

第七电阻R7一端通过第一电压源E1接地，第七电阻R7另一端连接在第五电阻R5和第三电容C3之间并通过第八电阻R8接地。

其中，第一MOS管M是NMOS。

其中，第一电压源E1的输出电平是电源电压Vdd。

其中，第一逻辑控制信号端T1的电平是第一电平或第二电平。第一电平是0V或第二电平是电源电压Vdd。

本实用新型提供的第二种单刀单掷射频开关，包括：

第一～第二电压源E1～E2、第一～第八电阻R1～R8、第一～第三电容C1～C3、第一～第二二极管D1～D2、第一MOS管M1和第二MOS管M2；

第一MOS管M1第一连接端M11通过第二电容C2连接该单刀单掷射频开关第二射频信号端P2并连接第六电阻R6一端，第六电阻R6另一端连接在第四电阻R4和第三电容C3之间，第一MOS管M1第二连接端M12通过第五电阻R5连接第一逻辑控制信号端T1，第一MOS管M1第三连接端M13通过第一电容C1连接该单刀单掷射频开关第一射频信号端P1并通过串联的第四电阻R4和第三电容C3接地，第一MOS管M1第四连接端M14通过第三电阻R3接地并通过串联的第一二极管D1、第二二极管D2和第一电阻R1接地，第一二极管D1和第二二极管D2阴极相连，第二电阻R2一端通过第二电压源E2接地，第二电阻R2另一端连在第一二极管D1和第二二极管D2之间；

第二MOS管M2第一连接端M21通过第一电压源E1接地，第二MOS管M2第二连接端M22连接第二逻辑控制信号端T2，第二MOS管M2第三连接端M23连接第七电阻R7一端，第七电阻R7另一端连接在第四电阻R4和第三电容C3之间并通过第八电阻R8接地，第二MOS管M2第四连接端M24连接其第一连接端M21。

其中，第一MOS管M1是NMOS，第二MOS管M2是PMOS。

其中，第一逻辑控制信号端T1和第二逻辑控制信号端T2的电平是第一电平或第二电平。第一电平是0V或第二电平是电源电压Vdd。

本实用新型提供的第一种单刀单掷射频开关工作模式如下：当第一逻辑控制信号端T1为0的时候，单刀单掷开关导通，信号可以在P1和P2之间通过无方向性；当第一逻辑控制信号端T1为Vdd的时候，单刀单掷开关关断。

本实用新型提供的第一种单刀单掷射频开关通过一个串接的分压式电阻来分压第一电压源E1，得到开关的控制电压Vg＝Vcore，Vcore为固定电压,通常CMOS工艺中低电压MOS晶体管(core transistor)的工作电压是Vg＝Vcore<Vdd，比如1.8V。用第一逻辑控制信号端T1为0V或者Vdd来控制开关的Drain漏极和Source源极，而保持Gate栅极的电压恒定不变。

本实用新型提供的第一种单刀单掷射频开关，当P1或者P2端口接在射频天线口ANT，并且单刀单掷开关处于关断状态的时候，ANT上仍然可以通过较大的射频功率。可以在ANT的输入功率≤23dBm的时候单刀单掷开关保持关闭，即为包含单刀单掷开关的整个系统可以在ANT的输入功率≤23dBm的时候保持正常工作。为达到更高的ANT上功率，可以用串联多个开关管来做到。

本实用新型提供的第二种单刀单掷射频开关工作模式如下：当第二逻辑控制信号端T2为0，并且第一逻辑控制信号端T1为Vdd的时候，单刀单掷开关导通，信号可以在P1和P2之间通过无方向性；当第二逻辑控制信号端T2为Vdd，并且第一逻辑控制信号端T1为0的时候，单刀单掷开关关断。

本实用新型提供的第二种单刀单掷射频开关由一个PMOS管控制电路的通断，再通过串接的分压式电阻，得到射频开关的控制电压Vd＝Vs＝Vcore或者0V。通常CMOS工艺中低电压MOS晶体管(core transistor)的工作电压是Vcore<Vdd，比如1.8V。

本实用新型提供的第二种单刀单掷射频开关当P1或者P2端口接在射频天线口ANT，并且单刀单掷开关处于关断状态的时候，ANT上的输入功率≤13dBm的时候单刀单掷开关保持关闭,并且控制电路上不存在漏电流。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型第一种单刀单掷射频开关的结构示意图。

图2是本实用新型第二种单刀单掷射频开关的结构示意图。

附图标记说明

第一～第二电压源E1～E2

第一～第八电阻R1～R8

第一～第三电容C1～C3

第一～第二二极管D1～D2

第一MOS管M1

第一MOS管第一连接端M11

第一MOS管第二连接端M11

第一MOS管第三连接端M11

第一MOS管第四连接端M11

第二MOS管M2

第二MOS管第一连接端M21

第二MOS管第二连接端M22

第二MOS管第三连接端M23

第二MOS管第四连接端M24

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供的第一种单刀单掷射频开关，包括：第一～第二电压源E1～E2、第一～第八电阻R1～R8、第一～第三电容C1～C3、第一～第二二极管D1～D2和第一MOS管M1；

其中，第一MOS管M是NMOS，其第一连接端M11是源极,其第二连接端M12是栅极,其第三连接端M13是漏极,其第四连接端M14是衬底。

第一电压源E1的输出电平是电源电压Vdd。

第一逻辑控制信号端T1的电平是第一电平是0V或第二电平是电源电压Vdd。

如图2所示，本实用新型提供的第二种单刀单掷射频开关，包括：第一～第二电压源E1～E2、第一～第八电阻R1～R8、第一～第三电容C1～C3、第一～第二二极管D1～D2、第一MOS管M1和第二MOS管M2；

其中，第一MOS管M1是NMOS，其第一连接端M11是源极,其第二连接端M12是栅极,其第三连接端M13是漏极,其第四连接端M14是衬底。

第二MOS管M2是PMOS，其第一连接端M21是源极,其第二连接端M22是栅极,其第三连接端M23是漏极,其第四连接端M24是衬底。

第一逻辑控制信号端T1和第二逻辑控制信号端T2的电平是第一电平是0V或第二电平是电源电压Vdd。

以上通过具体实施方式和实施例对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种单刀单掷射频开关，其特征在于，包括：第一～第二电压源(E1～E2)、第一～第八电阻(R1～R8)、第一～第三电容(C1～C3)、第一～第二二极管(D1～D2)和第一MOS管(M1)；

第一MOS管(M1)第一连接端(M11)通过第二电容(C2)连接该单刀单掷射频开关第二射频信号端(P2)并通过第六电阻(R6)连接第一逻辑控制信号端(T1)，第一MOS管(M1)第二连接端(M12)通过第五电阻(R5)连接第三电容(C3)一端，第三电容(C3)另一端接地，第一MOS管(M1)第三连接端(M13)通过第一电容(C1)连接该单刀单掷射频开关第一射频信号端(P1)并通过第四电阻(R4)连接第一逻辑控制信号端(T1)，第一MOS管(M1)第四连接端(M14)通过第三电阻(R3)接地并通过串联的第一二极管(D1)、第二二极管(D2)和第一电阻(R1)接地，第一二极管(D1)和第二二极管(D2)阴极相连，第二电阻(R2)一端通过第二电压源(E2)接地，第二电阻(R2)另一端连在第一二极管(D1)和第二二极管(D2)之间；

第七电阻(R7)一端通过第一电压源(E1)接地，第七电阻(R7)另一端连接在第五电阻(R5)和第三电容(C3)之间并通过第八电阻(R8)接地。

2.如权利要求1所述的单刀单掷射频开关，其特征在于：第一MOS管(M1)是NMOS。

3.如权利要求1所述的单刀单掷射频开关，其特征在于：第一电压源(E1)的点评输出是电源电压(Vdd)。

4.如权利要求1所述的单刀单掷射频开关，其特征在于：第一逻辑控制信号端(T1)的电平是第一电平或第二电平。

5.如权利要求4所述的单刀单掷射频开关，其特征在于：第一电平是0V或第二电平是电源电压(Vdd)。

6.一种单刀单掷射频开关，其特征在于，包括：第一～第二电压源(E1～E2)、第一～第八电阻(R1～R8)、第一～第三电容(C1～C3)、第一～第二二极管(D1～D2)、第一MOS管(M1)和第二MOS管(M2)；

第一MOS管(M1)第一连接端(M11)通过第二电容(C2)连接该单刀单掷射频开关第二射频信号端(P2)并连接第六电阻(R6)一端，第六电阻(R6)另一端连接在第四电阻(R4)和第三电容(C3)之间，第一MOS管(M1)第二连接端(M12)通过第五电阻(R5)连接第一逻辑控制信号端(T1)，第一MOS管(M1)第三连接端(M13)通过第一电容(C1)连接该单刀单掷射频开关第一射频信号端(P1)并通过串联的第四电阻(R4)和第三电容(C3)接地，第一MOS管(M1)第四连接端(M14)通过第三电阻(R3)接地并通过串联的第一二极管(D1)、第二二极管(D2)和第一电阻(R1)接地，第一二极管(D1)和第二二极管(D2)阴极相连，第二电阻(R2)一端通过第二电压源(E2)接地，第二电阻(R2)另一端连在第一二极管(D1)和第二二极管(D2)之间；

第二MOS管(M2)第一连接端(M21)通过第一电压源(E1)接地，第二MOS管(M2)第二连接端(M22)连接第二逻辑控制信号端(T2)，第二MOS管(M2)第三连接端(M23)连接第七电阻(R7)一端，第七电阻(R7)另一端连接在第四电阻(R4)和第三电容(C3)之间并通过第八电阻(R8)接地，第二MOS管(M2)第四连接端(M24)连接其第一连接端(M21)。

7.如权利要求6所述的单刀单掷射频开关，其特征在于：第一MOS管(M1)是NMOS，第二MOS管(M2)是PMOS。

8.如权利要求7所述的单刀单掷射频开关，其特征在于：第一逻辑控制信号端(T1)和第二逻辑控制信号端(T2)的电平是第一电平或第二电平。

9.如权利要求8所述的单刀单掷射频开关，其特征在于：第一电平是0V或第二电平是电源电压(Vdd)。