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Hintergrund
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schalteranordnung für einen
Hochfrequenzsignalpfad zwischen zwei Anschlüssen und insbesondere auf einen
Hochfrequenzschalter auf Siliziumbasis mit geringer Erzeugung von
harmonischen Oberschwingungen.
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Hochfrequenzschalter
werden beispielsweise in Handys als Antennenumschalter zwischen
einem Senden und einem Empfangen genutzt. Zwischen dem Schalter
und der Antenne befindet sich dabei im Allgemeinen kein Filter.
Wenn im Schalter Oberwellen erzeugt werden, werden die Oberwellen mit
abgestrahlt und beeinflussen unter Umständen in höheren Bändern einen Empfang anderer
Handys oder Mobiltelefone oder anderer Hochfrequenzempfänger und
können
zu Störungen
führen.
Die Anforderungen für
die Erzeugung von harmonischen Oberschwingungen sind im Allgemeinen
ziemlich hoch. Es besteht somit ein Bedarf danach, Schalter zu schaffen,
die keine oder kaum harmonische Oberschwingungen insbesondere beim
Schalten von Hochfrequenzsignalen (RF-Signale) erzeugen bzw. die
Oberschwingungen möglichst
effizient unterdrücken.
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Zusammenfassung
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Gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung weist eine Schalteranordnung für einen
Hochfrequenzsignalpfad zwischen einem ersten Anschluss und einem
zweiten Anschluss ein erstes Schalterelement und ein zweites Schalterelement auf,
wobei das erste und zweite Schalterelement elektrisch in Reihe zwischen
den ersten Anschluss und zweiten Anschluss geschaltet sind und über einen
Zwischenbereich miteinander verbunden sind. Ferner weist die Schalteranordnung
ein Wider standselement, das zwischen einen Anschluss für ein Referenzpotential
und den Zwischenbereich geschaltet ist, auf.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung einer Schalteranordnung mit seriell geschalteten
Widerstandselementen;
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3 eine
kombinierte Schalteranordnung mit einem Eingangs- und zwei Ausgangssignalports;
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4 eine
schematische Darstellung einer Schalteranordnung mit parallelgeschalteten
Widerständen;
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5 eine
kombinierte Schalteranordnung mit einem Eingang und zwei Ausgangssignalports und
parallelgeschalteten Widerständen;
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6 eine
Schalteranordnung gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
für parallelgeschaltete Widerstandselemente;
und
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7 eine
grafische Darstellung der dritten harmonischen Oberschwingung mit/ohne
Widerstandselementen.
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Bezüglich der
nachfolgenden Beschreibung sollte beachtet werden, dass bei den
unterschiedlichen Ausführungsbeispielen
gleiche oder gleichwirkenden Funktionselemente gleiche Bezugszeichen aufweisen
und somit die Beschreibung dieser Funk tionselemente in den verschiedenen,
nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen
untereinander austauschbar sind.
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Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Konventionelle
Schalter für
Hochfrequenzsignale basieren beispielsweise auf SOI-, SOS- und GaAs-Strukturen
(SOI = silicon an insulator = Silizium auf einen Isolator, SOS =
silicon an saphire = Silizium auf Saphire), die beispielsweise Feldeffekttransistoren
(FET-Transistoren) als Schalter aufweisen. Die FET können beispielsweise
in Reihe geschaltet werden, um dadurch die zu schaltende Spannung
aufzufangen, so dass der Spannungsabfall über einen einzelnen Transistor
beschränkt
werden kann. Je mehr Transistoren vorhanden sind, um so geringer
ist der Spannungsabfall über
jeden Einzelnen der Transistoren. Diese konventionellen Lösungen sind
dahingehend nachteilig, dass eine Aufladung der Zwischengebiete
zwischen zwei benachbarten Transistoren auftreten kann und auftretende
harmonische Oberschwingungen verstärkt werden können. Eine
derartige DC-Aufladung (DC = directed current = Gleichstrom) kann
beispielsweise in dem Fall geschehen, wenn eine Gleichrichtung des
Hochfrequenzsignals an einem pn-Übergang
erfolgt. Da bei konventionellen Schaltern die Zwischengebiete keine
Kontaktierungen aufweisen, kann sich das Potential dort frei herausbilden
und führt
insbesondere bei Hochfrequenzsignalen zu dem Effekt von störenden Oberschwingungen.
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Bei
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung können
ebenfalls Hochfrequenzschalttransistoren in Reihe geschaltet sein,
wobei jedoch die Zwischengebiete beispielsweise über Vorwiderstände an ein
Referenzpotential (DC-Potential, z. B. Massepotential) angeschlossen
sind. Hierdurch wird das Floaten der Zwischengebiete und eine DC-Aufladung
verhindert. Die Beschaltung der Widerstände kann dabei beispielsweise
parallel zu den Transistoren erfolgen. Das Referenzpotential, das
an den Zwischengebieten angelegt wird, kann optional das Mas sepotential
sein oder über
weitere Widerstände mit
dem Massepotential verbunden sein.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
können die
Widerstände,
die die Zwischengebiete mit dem Referenzpotential verbinden, unterschiedlich
gewählt sein.
Die Widerstandswerte können
beispielsweise dadurch gewählt
werden, dass es zu einer möglichst effizienten
Unterdrückung
der harmonischen Oberschwingungen kommt. Für eine bestimmte Anzahl von
Transistoren können
dabei optimale Widerstandwerte beispielsweise durch eine Simulation
bestimmt werden. Die Widerstände
oder die Widerstandselemente können
beispielsweise durch polykristallines Silizium gebildet sein, wobei
das polykristalline Silizium als eine Schicht auf einer Oxidschicht
(die z. B. das Feldoxid einer CMOS-Schaltung) gebildet sein kann.
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1 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel für die Schalteranordnung,
die einen Hochfrequenzsignalpfad zwischen einem ersten Anschluss
A und einem zweiten Anschluss B schaltet. Die Schalteranordnung
weist dabei ein erstes Schalterelement S1 und ein zweites Schalterelement
S2 auf, wobei das erste und zweite Schalterelement S1, S2 elektrisch
in Reihe zwischen dem ersten Anschluss A und dem zweiten Anschluss
B geschaltet sind und über
einen Zwischenbereich miteinander verbunden sind. Ferner weist die
Schalteranordnung ein Widerstandselement R auf, das zwischen einem
Anschluss G für
ein Referenzpotential und dem Zwischenbereich geschaltet ist.
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Das
erste und zweite Schalterelement S1 und S2 können beispielsweise Transistoren
oder Feldeffekttransistoren aufweisen, die einen Steueranschluss
aufweisen, so dass durch Anlegen eines Signals an den Steueranschluss
die Transistoren auf Durchlass oder gesperrt geschaltet werden können. Das
Widerstandselement R kann beispielsweise einen Ohmschen Widerstandswert
oder auch einen induktiven Widerstandswert aufweisen, d. h. das
Widerstandselement R kann ebenfalls durch eine Spule oder eine spulenförmig angeordnete
Leiteranordnung ge bildet sein. Der Widerstandswert kann beispielsweise
in einem Bereich zwischen 10 kOhm und 10 MOhm oder zwischen 50 kOhm
und einem 1 MOhm liegen. Das Referenzpotential kann ebenfalls durch
eine definierte Referenzspannung oder Massepotential gegeben sein.
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2 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Schalteranordnung,
bei der das erste und zweite Schalterelement S1 und S2 durch vier
Transistoren T1 ... T4 gebildet werden, wobei die vier Transistoren
T1, ... T4 zwischen einem ersten Signalanschluss RF1 und einem zweiten
Signalanschluss RF2 in Reihe geschaltet sind und jeweils einen Steueranschluss
ST1 ... ST4 aufweisen. Zwischen jeweils zwei benachbarten Transistoren
ist dabei jeweils ein Kontaktbereich Z ausgebildet, d. h. zwischen
dem ersten Transistor T1 und dem zweiten Transistor T2 ist ein erster
Kontaktbereich Z1 ausgebildet. In analoger Weise ist zwischen dem
zweiten Transistor T2 und dem dritten Transistor T3 ein zweiter
Kontaktbereich Z2 und zwischen dem dritten Transistor T3 und dem
vierten Transistor T4 ein dritter Kontaktbereich Z3 ausgebildet.
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Die
Kontaktbereiche Z sind bei dem Ausführungsbeispiel in der 2 über Widerstandselemente
R mit eine Anschlussanordnung G elektrisch verbunden. Im Detail
ist der erste Kontaktbereich Z1 über
ein erstes Widerstandselement R1, der zweite Kontaktbereich Z2 über ein
zweites Widerstandselement R2 und der dritte Kontaktbereich Z3 über ein drittes
Widerstandselement R3 jeweils an die Anschlussanordnung G gekoppelt.
Das erste, zweite und dritte Widerstandselement R1, R2, R3 können optional
unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen, wobei der Widerstandswert
einen Ohmschen Widerstand oder einen induktiven Widerstand aufweisen
kann. Die Anschlussanordnung G stellt dabei ein Referenzpotential
bereit, das beispielsweise durch eine Gleichspannungsquelle gegeben
sein kann oder aber auch das Massepotential sein kann. In weiteren
Ausführungsbeispielen
sind unterschiedliche Kontaktbereiche Z an unterschiedliche Referenzpotentiale über Widerstandselemente
R e lektrisch gekoppelt, wobei die unterschiedlichen Referenzpotentiale
unterschiedliche Potentialwerte aufweisen können.
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3 zeigt
eine kombinierte Schalteranordnung zum Schalten eines Hochfrequenzsignals
zwischen einem Eingangsanschluss A und einem ersten Ausgangsanschluss
B oder zwischen einem Eingangsanschluss A und einem zweiten Ausgangsanschluss
C, wobei das Schalten bezüglich
einer Bezugspotentialanordnung GND erfolgt. Bei dem in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist eine Schalteranordnung, wie sie in 2 gezeigt
ist, zwischen dem ersten Ausgangsanschluss B und der Bezugspotentialanordnung
GND geschaltet, wobei der erste Signalanschluss RF1 mit dem ersten
Ausgangsanschluss B und der zweite Signalanschluss RF2 mit der Bezugspotentialanordnung
GND elektrisch verbunden ist. In gleicher Art und Weise ist zwischen
dem Eingangsanschluss A und dem ersten Ausgangsanschluss B eine
Schalteranordnung mit den ersten und zweiten Signalanschlüssen RF1
und RF2 (wie sie in der 2 gezeigt ist) zwischen dem Eingangsanschluss
A und dem ersten Ausgangsanschluss B geschaltet. Außerdem ist
eine dritte Schalteranordnung mit dem ersten und zweiten Signalanschluss
RF1 und RF2 zwischen dem Eingangsanschluss A und dem zweiten Ausgangsanschluss
C geschaltet. Schließlich
ist eine vierte Schalteranordnung mit den ersten und zweiten Signalanschlüssen RF1
und RF2 zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss C und der Bezugspotentialanordnung
GND geschaltet.
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Optional
können
weitere Widerstandselemente RW, die gleiche oder unterschiedliche
Widerstandswerte aufweisen können,
zwischen dem Eingangsanschluss A und der Bezugspotentialanordnung
GND, zwischen dem ersten Ausgangsanschluss B und der Bezugspotentialanordnung
GND, und zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss C und der Bezugspotentialanordnung
GND geschaltet sein. Die Widerstandselemente R, die sowohl Teil
der in 2 gezeigten Schalteranordnungen sind, als auch
die optionalen weiteren Widerstandselemente RW, die zwischen dem
Eingangsanschluss A, dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss B
und C einerseits und der Bezugspotentialanordnung GND andererseits
geschaltet sind, können
dabei unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen.
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Die
in 3 gezeigten optionalen weiteren Widerstandselemente
RW, die zwischen dem Eingang A und dem Referenzpotential GND bzw.
zwischen dem ersten Ausgangsanschluss B und dem zweiten Ausgangsanschluss
C einerseits und dem Referenzpotential GND andererseits geschaltet
sind, bewirken, dass sowohl der Eingangsanschluss A als auch die
Ausgangsanschlüsse
B und C auf das Referenzpotential (DC-Potential) gelegt sind. Wenn
beispielsweise die zweite Transistorkette AB ausgeschaltet (gesperrt)
ist, und die Transistorkette AC eingeschaltet (offen) ist, bewirkt
der optionale weitere Widerstand RW zwischen dem Eingangsanschluss
A und dem Referenzpotential GND, dass der Eingang A auf das Referenzpotential
GND gezogen wird. Von außen
werden die Knoten jedoch meist nicht direkt auf das DC-Potential
gelegt, da in einer Applikation häufig Blockkondensatoren an
die Pins geschaltet werden.
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Die
kombinierte Schalteranordnung in der 3 ist somit
ein erstes Ausführungsbeispiel
für einen
SPDT-Schalter (SPDT = single pole double through), d. h. einen Schalter
von einem Eingang A auf zwei Ausgänge (B und C). Dazu ist eine
erste Transistorkette AB zwischen dem Eingang A und dem ersten Ausgang
B in Reihe geschaltet, eine zweite Transistorkette BG zwischen dem
ersten Ausgang B und der Bezugspotentialanordnung GND in Reihe geschaltet,
eine dritte Transistorkette AC zwischen dem Eingang A und dem zweiten
Ausgang C in Reihe geschaltet, und schließlich ist eine vierte Transistorkette
CG in Reihe zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss C und der Bezugspotentialanordnung GND
elektrisch in Reihe geschaltet.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Schalteranordnung
für den
Hochfrequenzsignalpfad zwischen einem ersten Signalanschluss RF1
und einem zweiten Signalanschluss RF2, bei der die Schalterelemente
S1 und S2 durch eine Mehr zahl von Transistoren T, die jeweils einen
Steueranschluss ST aufweisen, und zwischen dem ersten Signalanschluss
RF1 und dem zweiten Signalanschluss RF2 elektrisch in Reihe geschaltet
sind. Ferner weist das Ausführungsbeispiel
der 4 eine Mehrzahl von Widerstandselementen R auf,
wobei jedes Widerstandselement aus der Mehrzahl der Widerstandselemente
R elektrisch parallel zu jeweils einem Transistor aus der Mehrzahl
der Transistoren T geschaltet ist.
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Diese
zweite Schalteranordnung weist wie die erste Schalteranordnung in
der 2 beispielhaft vier Transistoren, einen ersten
Transistor T1, einen zweiten Transistor T2, einen dritten Transistor
T3 und einen vierten Transistor T4 auf, die jeweils durch ein Widerstandselement
R elektrisch parallel geschaltet sind. Die vier Widerstandselemente
R1, R2, R3 und R4 können
wiederum unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen.
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5 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel für eine kombinierte
Schalteranordnung, die zum Schalten eines Hochfrequenzsignals zwischen
einem Eingangsanschluss A und einem ersten Ausgangsanschluss B bzw.
zwischen einem Eingangsanschluss A und einem zweiten Ausgangsanschluss C
dient, wobei das Schalten bezüglich
einer Bezugspotentialanordnung GND (das Referenzpotential) erfolgt.
In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der erste Ausgangsanschluss B und die Bezugspotentialanordnung
GND mit der Schalteranordnung, wie sie in der 4 gezeigt
ist und eine ersten und zweiten Signalanschluss RF1 und RF2 aufweist,
elektrische verbunden. Zum Beispiel ist der erste Signalanschluss
RF1 ist mit dem ersten Ausgangsanschluss B und der zweite Signalanschluss RF2
mit der Bezugspotentialanordnung GND elektrisch verbunden. In analoger
Weise ist der Eingangsanschluss A und der erste Ausgangsanschluss B
mit der in 4 gezeigten Schalteranordnung
elektrisch verbunden, und der Eingangsanschluss A und der zweite
Ausgangsanschluss C ist mit der in 4 gezeigten
Schalteranordnung elektrisch verbunden. Schließlich ist der zweite Ausgangsanschluss
C und die Bezugspotentialanordnung GND über der in 4 gezeigte
Schalteranordnung elektrisch miteinander verbunden.
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Wie
bei dem Ausführungsbeispiel,
welches in der 3 gezeigt ist, können auch
die Widerstandselemente R, die Teil der genutzten Schalteranordnung
sind, unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen. Ebenfalls können zum
Verbinden des Eingangsanschluss A, des ersten Ausgangsanschluss B,
des zweiten Ausgangsanschluss C und des Bezugspotentialanordnung
GND Schalteranordnungen wie sie in der 2 und 4 gezeigt
sind kombiniert werden.
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Optional
ist es ferner möglich,
dass zwischen dem Eingangsanschluss A und dem ersten Ausgangsanschluss
B, zwischen dem Eingangsanschluss A und dem zweiten Ausgangsanschluss
C, zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss C und der Bezugspotentialanordnung
GND oder zwischen dem ersten Ausgangsanschluss B und der Bezugspotentialanordnung
GND weitere Transistoren in Reihe geschaltet sind, wobei die weiteren
Transistoren kein dazu parallel geschaltetes Widerstandselement
aufweisen.
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6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem die in 4 gezeigten Schalteranordnung
einen weiteren Transistor TW aufweist, der zusätzlich zu den in 4 gezeigten
Transistoren Ti (i = 1, 2, ...) elektrisch in Reihe zwischen dem
ersten Signalanschluss RF1 und dem zweiten Signalanschluss RF2 geschaltet
ist. Das in 6 gezeigte Ausführungsbeispiel
weist drei Transistoren, einen ersten Transistor T1, einen zweiten
Transistor T2 und einen dritten Transistor T3 auf, die jeweils ein
Widerstandselement (ein erstes Widerstandselement R1, ein zweites Widerstandselement
R2 und ein drittes Widerstandselement R3) das elektrisch parallel
geschaltet ist, aufweisen.
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Wie
bereits erwähnt,
dienen die Widerstandselemente R dazu, die Erzeugung von harmonischen Oberschwingungen
bei Schalt vorgängen
oder während
des Betriebes der Schalteranordnung zu unterdrücken.
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Die 5 zeigt
somit ein zweites Ausführungsbeispiel
für einen
SPDT-Schalter mit Widerständen
an den S/D-Gebieten, wobei die S/D-Gebiete die Zwischengebiete zwischen
zwei benachbarten Transistoren darstellen, d. h. die Source-Drain-Gebiete
sind. Die SPDT-Schalter können
beispielsweise wie folgt konfiguriert sein. Ist bei den SPDT-Schaltern,
wie sie in der 3 und in der 5 gezeigt sind,
die Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss A und dem ersten Ausgangsanschluss
B durchgeschaltet, so sind die Transistoren in der ersten Transistorkette
AB und in der vierten Transistorkette CG eingeschaltet und die Transistoren
in der dritten Transistorkette AC und der zweiten Transistorkette
BG ausgeschaltet.
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Das
Ein- bzw. Ausschalten bezieht sich dabei darauf, dass die Transistoren
einen geöffneten Kanal
(für Ladungsträger) aufweisen,
so dass die Source-Drain-Strecke für einen Strompfad geöffnet ist.
Ein Umschalten zwischen den beiden Ausgängen kann einfach dadurch erfolgen,
dass die erste und vierte Transistorkette AB und CG ausgeschaltet
sind, währenddessen
die zweite und die dritte Transistorkette BG und AC ausgeschaltet
sind. Die Transistoren sollten vorzugsweise derart gewählt werden, dass
sie im eingeschalteten Zustand (offenen Kanal) einen möglichst
kleinen Widerstandswert aufweisen.
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Die
zweite Transistorkette BG und die vierte Transistorkette CG sorgen
dafür,
dass der erste Ausgangsanschluss B und der zweite Ausgangsanschluss
C im ausgeschalteten Zustand definiert auf ein Referenzpotential
(beispielsweise Masse) gezogen werden.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
können die
Eingänge
und Ausgänge
ebenfalls ausgetauscht werden. Zum Beispiel kann der Eingangsanschluss
A an eine Antenne gekoppelt und die ersten Ausganganschluss B an
eine Empfangseinheit und der zweite Ausgangsanschluss C an eine
Sendeeinheit gekoppelt sein. Dementsprechend ist A ein Eingang für ankommende
Signale und gleichzeitig ein Ausgang für abgehende Signale.
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Die
Anzahl der Transistoren, die in Reihe geschaltet sind, kann beispielsweise
von den Leistungsanforderungen vorgegeben werden – je höher die
Leistung, desto mehr Transistoren können vorzugsweise in Reihe
geschaltet werden, da die RF-Spannung über die
Reihenschaltung der ausgeschalteten Transistoren geteilt wird. Z.
B. fällt
bei einer Hochfrequenzspannungsamplitude von 20 Volt und 10 in Reihe
geschalteten Transistoren über
einen Transistor z. B. 2 Volt ab (sofern Transistoren mit einem
gleichen Widerstand genutzt werden).
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Die
Widerstandselemente R können
dabei als Parallelschaltung oder auch als Reihenschaltung ausgeführt werden
(siehe die Ausführungsbeispiel der 3 und
der 5). Vorzugsweise sind die Widerstandselemente
R relativ groß gewählt, da
ansonsten ein nennenswerter RF-Strom darüber abfließen könnte. Es ist jedoch nicht erforderlich,
dass die Widerstandselemente R identisch sind und können stattdessen
unterschiedliche Werte aufweisen. Statt der Widerstandselemente
R können
bei anderen Ausführungsbeispielen
auch Spulen oder andere Induktivitäten verwendet werden. Auch
für dieses
Ausführungsbeispiel
ist es nicht erforderlich, dass die Spulen identisch sind bzw. einen
identischen induktiven Widerstand aufweisen.
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Im
Vergleich zu konventionellen Schaltern werden bei Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung an den S/D-Gebieten (Zwischenbereiche zwischen
zwei benachbarten. Transistoren) wie beschrieben Widerstandselemente
R gegen ein Referenzpotential (GND) zugeschaltet. Dieser Widerstandselemente
R verhindern, dass die S/D-Gebiete oder -Knoten in den Ketten der
ausgeschalteten Transistoren durch Leckströme aufgeladen werden. Hierdurch
könnten
die RF-Eigenschaften negativ beeinflusst werden. Diese negative
Einflussnahme ist beispielsweise in der 7 anhand
von Messungen mit und ohne Widerstände gezeigt, wobei beispielhaft
die dritte Harmonische durch das Weglassen der Widerstände erhöht auftritt.
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7 zeigt
also eine grafische Darstellung, die eine Messung einer dritten
Harmonischen mit und ohne Widerstandselemente R vergleicht. Die
Darstellung in 7 zeigt eine Abhängigkeit
der Leistung der Oberschwingung (im Vergleich zur Leistung des Trägersignals)
in Abhängigkeit
der Eingangsleistung P_in (gemessen in Dezibel bezogen auf Milliwatt). Die
grafische Darstellung der 7 zeigt
dabei einen ersten Grafen 210, der die Abhängigkeit
ohne die Widerstandselemente R darstellt und einen zweiten Grafen 220,
der die Abhängigkeit
der Dämpfung
der Oberschwingung für
eine Schalteranordnung oder ein kombiniertes Schaltelement unter
Hinzunahme der Widerstandselemente R darstellt.
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In
der 7 wurde ein Signal für eine Frequenz von f = 1000
MHz beispielhaft angenommen und es ist klar ersichtlich, dass die
Widerstandselemente R dazu führen,
dass die harmonischen Oberschwingungen (hier gezeigt am Beispiel
der dritten harmonischen Schwingung) eine deutlich stärkere Dämpfung aufweisen
und somit die Anwesenheit der Widerstandselement R zu einer deutlichen
Verbesserung des Verhältnisses
zwischen der Signalgröße und dem
Beitrag der harmonischen Oberschwingungen führt. Die Dämpfung der harmonischen Schwingung
erreicht beispielsweise bei einer 15 dBm Eingangsleistung einen
Wert von 100 dBc und bleibt dann bis ca. 20 dBm Eingangsleistung
nahezu konstant. Bei größer werdender
Eingangsleistung fällt Dämpfung ab,
so dass sie sich bei mehr als 37 dBm nahezu an den ersten Graphen 210 annähert, so dass
bei sehr hohen Leistungen die Dämpfung
der Oberschwingung geringer wird, jedoch einen signifikanten Wert
(eine Erhöhung
der Dämpfung
um 20 dBc im Vergleich zu konventionellen Schaltern) für kleine
Signalleistungen aufweist.
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Zusammenfassend
umfassen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung einen RF-Schalter, in dem zwischen einem
Port A und einem Port B Transistoren in einer Reihenschaltung angeordnet
sind und mindestens einen Bereich zwischen zwei dieser Transistoren über einen
Widerstand mit einem DC-Potential verbunden ist.
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Ferner
umfassen Ausführungsbeispiele
einen RF-Schalter, in dem zwischen einem Port A und einem Port B
Transistoren in einer Reihenschaltung angeordnet sind und alle Bereiche
zwischen jeweils zwei dieser Transistoren über einen Widerstand mit einem
DC-Potential verbunden sind. Außerdem
umfassen Ausführungsbeispiele
einen RF-Schalter, in dem zwischen einem Port A und einem Port B
Transistoren in einer Reihenschaltung angeordnet sind und mindestens
einer dieser Transistoren parallel zu einem Widerstand geschaltet
ist. Der Schalter zwischen dem Port A und dem Port B mit Transistoren
in einer Reihenschaltung kann ferner derart ausgebildet sein, dass
jeder dieser Transistoren jeweils parallel zu einem Widerstand geschaltet
ist.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
weist der RF-Schalter einen RF-Port auf, an dem Transistoren in
einer Reihenschaltung gegen ein DC-Potential angeordnet sind und
jeder dieser Transistoren jeweils parallel zu einem Widerstand geschaltet
ist.
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Das
DC-Potential kann beispielsweise ein Massepotential oder ein anderes
Referenzpotential GND aufweisen. Die Transistoren in dem RF-Schalter
können
beispielsweise MOS-Transistoren sein (wobei die Signale an den Gate-Anschlüssen entsprechend
gewählt
sind, so dass im eingeschalteten Zustand ein leitender Kanal ausgebildet
ist).
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
sind die Schalttransistoren, die zur Schaltung verwendet werden,
Feldeffekttransistoren, wobei die Feldeffekttransistoren selbstleitende
Feldeffekttransistoren oder auch selbstsperrende Feldeffekttransistoren
aufweisen können.
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Die
Transistoren in dem RF-Schalter können beispielsweise auf Silizium
ausgebildet sein und alle Widerstände können beispielsweise gleich
groß sein. Die
Widerstände
oder das Widerstandselement R können
beispielsweise in Form eines polykristallinen Siliziums auf einer
Oxidschicht ausgebildet sein. Die Widerstandselemente R können beispielsweise
einen Wert zwischen 5 kOhm bis 10 Mohm oder zwischen 20 kOhm und
5 Mohm oder zwischen 50 kOhm und 1 Mohm aufweisen. Schließlich ist
bei weiteren Ausführungsbeispielen
der Ohmsche Widerstand durch eine Induktivität ersetzt.
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- S1
- erstes
Schalterelement
- S2
- zweites
Schalterelement
- A
- erster
Anschluss, Eingangsanschluss
- B
- zweiter
Anschluss, erster Ausgangsanschluss
- C
- zweiter
Ausgangsanschluss
- RF1
- erster
Signalanschluss
- RF2
- zweiter
Signalanschluss
- G
- Anschluss
für Referenzpotential
- GND
- Bezugspotentialanordnung
- R,
R1, R2, ...
- Widerstandselemente
- T,
T1, T2, ...
- Mehrzahl
von Transistoren
- ST,
ST1, ST2, ...
- Steueranschlüsse
- Z,
Z1, Z2, ...
- Kontaktbereiche