FI124729B

FI124729B - Järjestelmät, menetelmät ja laitteet komplementaarisia metallioksidipuolijohde (CMOS)-antennikytkimiä varten käyttäen kytkentäisiä resonaattoreita

Info

Publication number: FI124729B
Application number: FI20075409A
Authority: FI
Inventors: Chang Ho Lee; Jae Joon Chang; Wang Myong Woo; Hak Sun Kim; Joy Laskar; Min Sik Ahn
Original assignee: Samsung Electro Mech
Priority date: 2006-06-04
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2014-12-31
Also published as: FI20075409A0; FI20075409A; FR2924543A1; GB2438751B; US20090240037A1; GB2438751A; DE102007026024A1; KR100891837B1; US20070281629A1; GB0710606D0; US8165535B2; US9184781B2; KR20070116203A; FR2924543B1

Description

Järjestelmät, menetelmät ja laitteet komplementaarisia metallioksidipuolijoh-de (CMOS) -antennikytkimiä varten käyttäen kytkentäisiä resonaattoreita AIKAISEMPI HAKEMUS 5 Tälle hakemukselle pyydetään etuoikeutta US provisional -hakemuksesta Serial No. 60/803,873, jonka nimityksenä on "Systems, Methods, and Apparatuses for Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) Antenna Switches Using Switced Resonators" ja jonka hakemispäivä on 4.6.2006 ja joka 10 sisällytetään kokonaisuudessaan tällä viittauksella tähän esitykseen.

KEKSINNÖN ALA

Keksintö kohdistuu yleisesti antennikytkimiin ja täsmällisemmin CMOS 15 (komplementaarinen metalli-oksidi-puolijohde) -antennikytkimiin.

KEKSINNÖN TAUSTA

Matkaviestinteollisuus on viimeisen vuosikymmenen aikana kasvanut räjäh-20 dysmäisesti, mikä on puolestaan kiihdyttänyt integroitujen piirien (IC) tekniikan kehittymistä. Integroitujen piirien alalla erikoisesti monet matkaviestin-sovelluksien järjestelmät, kuten Pienikohinaiset vahvistimet (LNA), sekoitti-met ja jänniteohjatut oskillaattorit (VCO), on integroitu CMOS-tekniikalla. Kahta merkittävää matkaviestimissä sovellettavaa komponenttia - tehovah-° 25 vistimia ja radiotaajuuskytkimiä - ei ole vielä integroitu CMOS-tekniikalla kau- v pallisesti.

o | Integroitujen piirien tekniikka on kuitenkin kehittymässä nopeasti kohti g CMOS-tekniikalla integroitua tehovahvistinta. Tämän hetkinen tutkimus on 30 esimerkiksi osoittanut, että CMOS-tehovahvistin saattaa olla mahdollista to-o S teuttaa ja että se kykenee antamaan merkittävästi tehoa, ehkä jopa 2W asti, matkaviestintekniikkaa varten. Siten kun tehovahvistin onnistutaan integroi- 2 maan CMOS-tekniikalla, tullaan tarvitsemaan CMOS-tekniikalla integroitu ra-diotaajuuskytkin.

Nykyisen CMOS-teknologian soveltamisessa radiotaajuuskytkimiin on kuiten-5 kin erilaisia vaikeuksia. Esimerkiksi CMOS-materiaaliominaisuudet, muun muassa häviölliset substraatit ja pienet läpilyöntijännitteet, jotka johtuvat elektronien alhaisesta liikkuvuudesta, ovat estäneet CMOS-teknologian käytön radiotaajuuskytkimissä, joilta edellytetään monikaistatoimintaa, suuria teho-tasoja ja/tai integrointia muihin laitteisiin ja piireihin.

10

KEKSINNÖN LYHYT YHTEENVETO

Keksinnön suoritusmuotojen avulla voidaan aikaansaada CMOS-radiotaajuus-kytkimiä, joita voidaan kutsua CMOS SP4T -kytkimeksi. Keksinnön erään suo-15 ritusmuodon mukaan CMOS-radiotaajuuskytkin voidaan valmistaa käyttämällä erilaisia prosesseja, muun muassa 0,18 pm -prosessia. Myös muita prosesseja voidaan käyttää keksinnön suoritusmuotojen puitteissa. Suuren tehon-käsittelykyvyn saavuttamiseksi CMOS-radiotaajuuskytkimen monikaistatoi-minnassa (esim. noin 900 MHz ja 1,9 GHz) vastaanottokytkimessä voidaan 20 käyttää kytkettyä LC-resonaattoriratkaisua. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan radiotaajuisella CMOS-kytkimellä voidaan saavuttaa sekä suurempi katkaisukyky lähetystoimintamuodossa (TX) että pieni väliinkytkentävaimen-nus vastaanottotoimintamuodossa (RX) yhdellä tai useammalla kaistalla, 't muun muassa monikaistatoiminnassa (esim. 900 MHz ja 1,9 GHz). Eräänä

° 25 havainnollistavana esimerkkinä CMOS-radiotaajuuskytkin voi saavuttaa PldB

v W tason tehon käsittelykyvyn 900 MHz ja 1,9 GHz taajuuksilla ja -1,4 dB vä- s liinkytkentävaimennuksen molemmilla kaistoilla (900 MHz ja 1,9 GHz) lähe- | tystoimintamuodossa. Vastaanottotoimintamuodossa CMOS-radiotaajuuskyt- g kin voi vastaavasti saavuttaa myös -0,9 dB ja -1,4 dB väliinkytkentävaimen- 30 nuksen 900 MHz ja 1,9 GHz kohdalla.

o o

C\J

3

Keksinnön eräs muoto kohdistuu menetelmään CMOS-antennikytkimen aikaansaamiseksi. Menetelmä voi sisältää antennin aikaansaamisen, joka lähettää ja vastaanottaa signaaleja ainakin yhdellä radiotaajuuskaistalla, ja antennin kytkemisen lähetyskytkimeen, jolloin lähetyskytkin asetetaan sallintatilaan 5 lähettämään ensimmäisen signaalin antennille ja estotilaan estämään ensimmäisen signaalin lähettämisen antennille. Menetelmä voi sisältää lisäksi antennin kytkemisen vastaanottokytkimeen, joka muodostaa sallintatilassa suotimen ja estotilassa resonanssipiirin, jolloin suodin mahdollistaa antennin vastaanottaman toisen signaalin vastaanoton ja jolloin resonanssipiiri estää 10 ainakin ensimmäisen signaalin vastaanoton.

Keksinnön toinen muoto kohdistuu järjestelmään CMOS-antennikytkintä varten. Järjestelmä voi sisältää antennin, joka lähettää ja vastaanottaa signaaleja ainakin yhdellä radiotaajuuskaistalla, ja antenniin kytketyn lähetyskytki-15 men, jolloin lähetyskytkin asetetaan sallintatilaan lähettämään ensimmäisen signaalin antennille ja estotilaan estämään ensimmäisen signaalin lähettämisen antennille, ja antenniin kytketyn vastaanottokytkimen, joka muodostaa sallintatilassa suotimen ja estotilassa resonanssipiirin, jolloin suodin mahdollistaa antennin vastaanottaman toisen signaalin vastaanoton ja jolloin reso-20 nanssipiiri estää ainakin ensimmäisen signaalin vastaanoton.

Keksinnön vielä eräs muoto kohdistuu järjestelmään CMOS-antennikytkintä varten. Järjestelmä voi sisältää antennin, joka lähettää ja vastaanottaa sig-»t naaleja useammalla kuin yhdellä radiotaajuuskaistalla. Järjestelmä voi sisäl- w 25 tää lisäksi lähetysvälineet ensimmäisten signaalien lähettämiseksi antennille, v ja vastaanottovälineet toisten signaalien vastaanottamiseksi antennilta, jol- o loin vastaanottovälineet muodostavat suotimen, kun vastaanottovälineet ovat

X

£ toiminnassa, ja jolloin vastaanottovälineet muodostavat resonanssipiirin, kun § lähetysvälineet ovat toiminnassa.

£ 30 o o c\j 4

PIIRUSTUSTEN KUVIOIDEN LYHYT SELITYS

Edellä olevan keksinnön yleisen selityksen jälkeen seuraavassa viitataan oheisiin piirustuksiin, joita ei ole välttämättä piirretty mittakaavassa ja joissa: 5 kuviot IA ja IB esittävät keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen vas-taanottokytkimen yksinkertaistettuja toimintoja, kuviot 2 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista CMOS- 10 kytkintä, jossa käytetään kytkettyä resonaattoria, lähetys- toimintamuodossa, kuvio 3 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista CMOS- kytkintä, jossa käytetään kytkettyä resonaattoria, vastaan-15 ottotoimintamuodossa, kuvio 4A esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista pinora- kenteista kytkintä lähetystiellä, 20 kuvio 4B esittää yksinkertaistettua vastinpiiriä ja signaalivirtaa kek sinnön erään suoritusmuodon mukaiselle suljetussa tilassa olevalle kytkimelle, jossa käytetään rungon kellutustekniik-kaa, ° 25 kuvio 5 esittää esimerkkiä keksinnön erään suoritusmuodon mukai- v sen vastaanottokytkimen sumulointituloksista, o | Kuviot 6A ja 6B esittävät esimerkkejä esillä olevan keksinnön erään suori- g tusmuodon mukaisen lähetyskytkimen simulointituloksista.

S 30 o o c\j 5

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELITYS

Keksintöä selitetään täydellisemmin seuraavassa viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa on esitetty joitakin mutta ei kaikkia keksinnön suoritusmuotoja. 5 Tämä keksintö voidaan toteuttaa monissa eri muodoissa eikä sen tule katsoa rajoittuvan tässä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan nämä suoritusmuodot on esitetty, jotta tämä selitys täyttäisi sovellettavan lain vaatimukset. Samankaltaiset elementit on osoitettu kaikkialla samoilla viitenumeroilla.

10 Keksinnön suoritusmuotojen avulla voidaan aikaansaada radiotaajuisia CMOS-antennikytkimiä, joita voidaan kutsua myös SP4T CMOS -kytkimiksi. Keksinnön suoritusmuotojen mukaisilla radiotaajuisilla CMOS-antennikytki-millä voidaan saavuttaa yksi tai useampi seuraavista, monikaistatoiminta, suurten tehotasojen käsittelykyky ja integrointi muihin laitteisiin ja piireihin.

15 Radiotaajuinen CMOS-antennikytkin voi yleensä sisältää ainakin yhden vastaa nottokytki men ja ainakin yhden lähetyskytkimen. Vastaanottokytkimessä voidaan hyödyntää yhtä tai useampaa kytkettyä resonaattoria, kuten myöhemmin selitetään yksityiskohtaisemmin. Lähetyskytkimessä voidaan hyödyntää tai käyttää muulla tavoin runkosubstraattiviritystekniikkaa, jota myös seli-20 tetään myöhemmin yksityiskohtaisemmin.

Vastaanottokytkimen selitys ^ Seuraavassa selitetään yksityiskohtaisemmin kuvioihin 1-3 viitaten keksin- ™ 25 nön erään suoritusmuodon mukaista radiotaajuista CMOS-antennikytkintä ja v erikoisesti radiotaajuisen antennikytkimen vastaanottokytkinkomponenttia.

o Kuviot IA ja IB esittävät keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen yksin- | kertaistetun radiotaajuisen CMOS-antennikytkimen, jossa on lähetyskytkin § 102 ja vastaanottokytkin 104, toimintaa havainnollistavan esimerkin. Kuten j£ 30 kuvioissa IA ja IB on esitetty radiotaajuinen CMOS-antennikytkin voi käsittää o ^ antennin 100, joka on yhteydessä ainakin yhteen lähetyskytkimeen 102 ja ainakin yhteen vastaanottokytkimeen 104. Kuten kuviossa IA on esitetty, kun 6 lähetyskytkin 102 on suljettu (esim. sallintatilassa) ja syöttää siten lähetys-signaalin antennille 100, vastaanottokytkin 104 on avoin (esim. estotilassa). Vastaavasti kuten kuviossa IB on esitetty, kun vastaanottokytkin 104 on suljettu (esim. sallintatilassa), ja siten sallii vastaanottosignaalin vastaanoton 5 antennilta 100, lähetyskytkin 102 on avoin (esim. estotilassa). Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan antennina 100 voi olla yksi monitoiminen (esim. vastaanottava ja lähettävä) monikaista-antenni, vaikka keksinnön muiden suoritusmuotojen mukaan voidaan käyttää useampaa kuin yhtä erillistä antennia.

10

Kuten kuvioista IA ja IB edelleen ilmenee, vastaanottokytkin 104 voi keksinnön erään suoritusmuodon mukaan muodostua kytketystä resonaattorista. Tällä kytketyllä resonaattorilla voi olla selvästi erilaiset vastinpiirit riippuen siitä onko vastaanottokytkin 102 suljettu tai avoin. Kuviossa IA kun vastaan-15 ottokytkin 104 avoin, keksinnön erään suoritusmuodon mukaan voi muodostua LC-resonanssipiiri. LC-resonanssipiiri voi estää johtavassa tilassa olevalta lähetyskytkimeitä 102 tulevan lähetyssignaalin ja maksimoida siten antennin 100 kautta lähetetyn signaalin tehon. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan LC-resonanssipiiri voi sisältää ainakin yhden induktorin 106 ainakin yh-20 den kondensaattorin 108 rinnalla. Induktorin 105 arvo voi olla riittävän suuri, ehkä yli 5 nH, ja se riippuu resonanssipiirin halutusta toimintataajuudesta.

On selvää, että vaikka kuviossa IA resonanssipiiri on esitetty rinnakkaisreso-nanssipiirinä, keksinnön muissa suoritusmuodoissa voidaan käyttää yhtä hy-'t vin sarjaresonanssipiiriä (esim. RLC-resonanssipiiriä).

° 25 i v Toisaalta keksinnön erään suoritusmuodon mukaan kun kuviossa IB vas- o taanottokytkin 104 on suljettu, voi muodostua suodin. Suodin voi olla ali- | päästösuodin, jolla on keksinnön erään suoritusmuodon mukaan tietyt raja- g taajuusominaisuudet. Suodin voi sisältää lisäksi induktorin 110, jolla on erit- 30 täin pieni arvo halutulla toimintataajuudella, pienen väliinkytkentävaimennuk-o ^ sen aikaansaamiseksi. Suodin 104 mahdollistaa siten ainakin osan antennista 100 tulevan vastaanottosignaalista vastaanottamisen pienellä väliinkytkentä- 7 vaimennuksella. Vaikka edellä selitetty suodin on esitetty alipäästösuotimena, on selvää, että suotimen muina suoritusmuotoina voi olla kaistanpääs-tösuodin, ylipäästösuodin tai vastaava.

5 Kuvio 2 esittää havainnollistavaa esimerkkiä radiotaajuisen antenni kytki men 200 toiminnasta lähetystoimintamuodossa (TX). Täsmällisemmin esitettynä kuvio 2 sisältää antennin 100, joka on yhteydessä lähetyskytkimeen 102 ja vastaanottokytkimeen 104. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan lähe-tyskytkin 103 voi käsittää signaalitiet yhdelle tai useammalle lähetyssignaalil-10 le. Kuten kuviossa 2 on esitetty, signaaliteitä voi olla esimerkiksi kaksi - eli signaalitiet TX1 ja TX2, joita kytkimet Ml 204 ja vastaavasti M2 206 ohjaavat. Kytkimet Ml 204 ja M2 206 voivat käsittää yhden tai useamman CMOS-kytkimen. Vastaavasti vastaanottokytkin 104 voi sisältää signaalitiet RX1 ja RX2, joita ohjaavat kytkimet M3 208, M4 210, M5 212, M6 214, M7 216, M8 15 218 ja M9 220, jotka kukin voivat käsittää yhden tai useamman CMOS- kytkimen.

Kuviossa 2 keksinnön erään suoritusmuodon mukainen radiotaajuinen anten-nikytkin 200 on esitetty signaalitiellä TX1 lähetystoimintamuodossa toimiva-20 na. Lähetyskytkimen 102 tässä lähetystoimintamuotokonfiguraatiossa kytkin Ml 204 on suljettu ja kytkin M2 206 on avoin. Lisäksi vastaanottokytkin 104 muodostaa resonanssipiirin, joka selitetään yksityiskohtaisemmin myöhemmin, sulkemalla kytkimet M3 204 ja M4 210 ja avaamalla kytkimet M5 212, 't M6 214 ja M7 216 pisteen 232 saamiseksi suuri-impedanssiseksi. Lisäksi ° 25 vaikka tätä ei ole esitetty kuviossa 2, myös kytkimet M2 218 ja M9 220 voivat v olla suljettuja vuotosignaalien oikosulkemiseksi maahan pienikohinaisen vah- o vistimen (LNA) suojaamiseksi tällaisilta vuotosignaaleilta. Alan asiantuntijalle | on selvää, että kuviossa 2 signaalitien TX1 sijaan voisi olla sallittuna signaali- g tie TX2 keksinnön suoritusmuodoista poikkeamatta. On myös selvää, että 30 lähetyskytkimen 102 ja vastaanottokytkimen 104 konfiguraatioita, mukaan-o ^ luettuina lähetys- ja vastaanottosignaaliteiden lukumäärät, voidaan muuttaa keksinnön suoritusmuotojen puitteissa.

8

Kuviossa 2 esitetyssä konfiguraatiossa lähetyskytkimen 102 tehonkäsittelyky-ky voi perustua vastaanottokytkimen 104 resonanssipiirin impedanssiin ja kaskadikytkettyjen kytkimien M5 212, M6 214, M7 216 lähteen ja nielun väliseen läpilyöntijännitteeseen. Toisin sanoen lähetyskytkimen 102 maksimilä-5 hetysteho voi riippua vastaanottokytkimen 104 impedanssi- ja läpilyöntiomi-naisuuksista.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan resonanssipiiri voi olla LC-rinnak-kaisresonanssipiiri, jonka muodostavat induktorit LI 222, L2 224 kondensaat-10 torin C226 rinnalla. Halutun eston aikaansaamiseksi lähetystoimintamuoto-konfiguraation aikana lähetyssignaalitehon maksimoimiseksi induktorin L2 224 induktanssiarvo voi olla riittävän suuri. Induktoreiden LI 222 ja L2 224 arvojen suhde voi kuitenkin vaikuttaa lähetyskytkimen 102 tehonkäsittelyky-kyyn. Siten jos induktorin LI 222 arvo on liian pieni, tällöin suuri jännitteen 15 vaihtelu voi ylittää kytkimien M5 212, M6 214 ja/tai M7 216, joiden on tarkoitus olla avoimia suuri-impedanssisen pisteen saamiseksi pisteeseen 232, lähteen ja nielun välisen läpilyöntijä n niiteen. Tämä vuoksi induktorin LI 222 arvo voidaan valita siten, että saadaan optimaalinen jännitteen vaihtelu lähetystö! m intä muodossa ja pieni väliinkytkentävaimennus lähetystoimintamuo-20 dossa.

Kuvio 3 esittää havainnollistavaa esimerkkiä radiotaajuisen antennikytkimen 300 toiminnasta vastaanottotoimintamuodossa (RX). Kuten kuviossa 3 on »t esitetty, lähetyskytkimen 102 molemmat kytkimet Ml 204 ja M2 206 ovat w 25 avoimia antennin 100 erottamiseksi lähetyssignaaliteistä TX1 ja TX2. Sitä v vastoin vastaanottosignaalitien RX1 asettamiseksi sallintatilaan kytkimet M3 o 208, M4 210 ja M8 218 ovat avoimia ja kytkimet M5 212 ja M6 214 ovat sul-

X

£ jettuja. Lisäksi kytkin M9 220 voi olla suljettu vuotosignaalin oikosulkemiseksi g maahan pienikohinaisen vahvistimen (LNA) suojaamiseksi. Alan asiantuntijal- [C 30 le on selvää, että keksinnön suoritusmuotojen puitteissa signaalitien RX1 si- o ° jaan sallintatilaan voitaisiin asettaa signaalitie RX2.

9

Kuten kuviosta 3 edelleen ilmenee, induktoria LI 222 ja kondensaattoria C2 228 käyttämällä voidaan muodostaa alipäästösuodin. Jos pieni väliinkytken-tävaimennus on päätavoitteena, tällöin induktorin LI 222 arvo voi olla mahdollisimman pieni. Sen sijaan kuten edellä on selitetty kuvioon 2 liittyen, in-5 duktorin LI 222 arvo vaikuttaa lähetystoimintamuodon jännitteenvaihteluun ja siten induktorin LI 222 arvo voidaan valita siten, että lähetystoiminta muodossa saadaan optimaalinen jän niiteen vaihtelu ja vastaanottotoimintamuo-dossa saadaan pieni väliinkytkentävaimennus.

10 Kaksitaajuustoiminta

Kuten edellä on selitetty kuvioihin 1 - 3 liittyen, vastaanottokytkin 104 (esim. kytketty resonaattori) voi muodostaa lähetystoimintamuodossa LC-resonaat-torin ja vastaanottotoiminta muodossa LC-alipäästösuotimen. Lisäksi kuten 15 kuvioissa 2 ja 3 on esitetty, kytkimessä voi olla kaksi lähetyssignaalitietä TX1 ja TX2 ja kaksi vastaanottosignaalitietä RX1 ja RX2. On kuitenkin selvää, että lähetys- tai vastaanottoteitä voi olla haluttaessa vähemmän keksinnön suoritusmuodoista poikkeamatta. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan TX1 ja RX1 voi olla tarkoitettu GSM-kaistan (esim. 900 MHz) liikennettä varten ja 20 TX2 ja RX2 voi olla tarkoitettu DCS/PCS-kaistan (esim. 1,9 GHz) liikennettä varten, vaikka yhtä hyvin voidaan käyttää myös muunlaisia kaistoja. Lisäksi kytkin voi tukea useampia kaistoja kuin kahta - ehkä kolmea tai neljää - keksinnön suoritusmuodoista poikkeamatta.

° 25 Kun antennin 100 signaaliteiden lukumäärä kasvaa, lähetyskytkimen 102 te- v honkäsittelykyky voi kuitenkin laskea. Siten yksinapaisessa moniasentoisessa o kytkimessä saattaa olla toivottavaa vähentää antennin 100 signaaliteiden | lukumäärää. Esimerkiksi kuten kuvioissa 2 ja 3 on esitetty, vastaanottokytki- g men 104 vastaanottotiet RX1 ja RX2 voivat käyttää yhtä yhteistä LC-rinnak- 30 kaisresonaattoria antennin 100 etupäässä, jolloin LC-rinnakkaisresonaattori o muodostuu induktoreista LI 222, L2 224 ja kondensaattorista Cl 226. Kuten edellä on selitetty, tämä LC-rinnakkaisresonaattori voi estää lähetyssignaalei- 10 den TX1 ja TX2 lähetyssignaalit kummallakin kaistalla. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan edellä selitetyssä LC-rinnakkaisresonaattorissa voi olla sellaisen kytketyn resonaattorin, jolla on kaksi kytkettyä siirtonollaa kahdella kaistalla, sijaan vain yksi siirtonolla, joka voi olla laajakaistainen ja taajuuden 5 1,5 GHz kohdalla. Lisäksi LC-rinnakkaisresonaattori voi aikaansaada -13 dB, - 25 dB ja -14 dB paluuvaimennuksen taajuuksilla 900 MHz, 1,5 GHz ja 1,9 GHz.

Lähetyskytkimen selitys 10

Seuraavassa selitetään yksityiskohtaisemmin kuvioiden 2 ja 3 lähetyskytkintä 102 kuvioihin 4A ja 4B viittaamalla. Erikoisesti kuvio 4A esittää keksinnön erään suoritusesimerkin mukaista lähetyskytkimen 102 rakennetta, jossa on kytkin Ml 204 lähetystiellä TX1 ja kytkin M2 206 lähetystiellä TX2. Kuten ku-15 viossa 4A on esitetty, kytkimet Ml 204 ja M2 206 voivat sisältää transistori-pinon, kuten CMOS-transistorit 402, 404 ja 406, jotka on pinottu (esim. kytketty kaskadiin) lähteestä nieluun. Pinoamalla transistorit 402, 404 ja 406 lähteestä nieluun voidaan nostaa kumulatiivista läpilyöntijännitettä, koska jännite jakautuu transistorien 402, 404 ja 406 kesken, jolloin saadaan suu-20 rempi tehonestokyky. Tällaista suurta tehonestokykyä voidaan tarvita esimerkiksi lähetystien TX2 kytkimessä M2 206, kun lähetystien TX1 kytkin Ml 204 suljetaan signaalin siirtämiseksi. Vaikka kuviossa 4 on esitetty kolme pinottua transistoria, on selvää että kaskadiin voidaan kytkeä myös vähemmän ^ tai enemmän pinotransistoreja.

° 25 i v Transistorien 402, 404 ja 406 pinoaminen voi kuitenkin suurentaa lähetyskyt- o kimen 102 väliinkytkentävaimennusta. Siten kuten kuviossa 4A on esitetty, | lähetyskytkimessä 102 voidaan käyttää keksinnön erään suoritusmuodon g mukaan rungon kellutustekniikkaa, joka sisältää arvoltaan suurten vastusten 30 408, 410 ja 412 kytkemisen runkosubstraattiin. Tällaisessa rungon kellutus- o ^ tekniikassa transistoreissa 402, 404 ja 406 voidaan käyttää, ehkä 0,18 pm CMOS-prosessin, syvää N-kaivorakennetta, jossa ei esiinny potentiaalin lukit- 11 tumista runkosubstraattiin kytkettyjen arvoltaan suurten vastusten 408, 410, 412 vuoksi. Vastukset 408, 410,412, joita voidaan kutsua myös rungon kel-lutusvastuksiksi, voivat pienentää väliinkytkentävaimennusta estämällä vuo-tovirran substraatin maahan.

5

Kuvio 4B esittää signaalivuota yksiportaisessa kytkimessä - esimerkiksi transistorissa 402, 404 tai 406. Kun transistorin 402, 404, 406 koko kasvaa, lois-kapasitanssiarvo tulee niin suureksi, että lähteen ja rungon välistä loiska-pasitanssia 452 ja nielun ja rungon välistä loiskapasitanssia 454 voidaan 10 käyttää yhdessä rungon kellutusvastuksen 456 kanssa signaalitienä c johtavassa tilassa. Sen sijaan jos runko on maadoitettu, kuvion 4B signaalitie c on oikosuljettu maahan, josta on tuloksena huonompi väliinkytkentävaimennus.

Simulointitulokset 15

Kuvio 5 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen esimerkkinä esitetyn monikaistaisen (esim. 900 MHz, 1,9 GHz) vastaanottokytkimen 104 toiminnan simulaatiotuloksia. Näissä simulaatiotuloksissa on esitetty väliinkytkentävaimennus 502, antennin 100 ja lähetystien TX välinen erotus 504 ja 20 lähetysteiden RX1 ja RX2 välinen erotus 506. Täsmällisemmin esitettynä ylimpänä oleva yhtenäinen viiva esittää väliinkytkentävaimennusta 502. Keskellä oleva viiva esittää antennin 100 ja lähetystien TX välillä mitattua erotusta 504. Alin viiva esittää vastaavasti lähetysteiden RX1 ja RX2 välistä erotusta £ 506.

° 25 v Kuvio 6 esittää monikaistaisen lähetyskytkimen 102 erään esimerkin toimin- o nan tuloksia. Täsmällisemmin esitettynä kuvion 6A simulointituloksissa on | esitetty tehonkäsittelykyky ja kuviossa 6B on esitetty antennin 100 ja vas- g taanottotien RX välinen erotus. Molemmissa kuvioissa 6A ja 6B yhtenäiset 30 viivat esittävät simulointeja ensimmäisellä kaistalla 1,9 GHz ja ympyröillä o ° merkityt viivat esittävät simulointeja toisella kaistalla 900 MHz.

12

Alan asiantuntijalle on selvää, että simulointitulokset ovat vain esimerkkejä. Siten lähetyskytkin 102 ja vastaanottokytkin 104 voidaan konfiguroida myös muille toimintakaistoille. Keksinnön suoritusmuotojen puitteissa voidaan siten esittää samalla tavalla myös muiden toimintakaistojen simulointituloksia.

5

Keksinnön kohteen tekniikan alan asiantuntijalle on ilmeistä löytää monia tässä esitettyjen keksintöjen muutoksia ja muita suoritusmuotoja edellä esitetyssä selityksessä ja siihen liittyvissä piirustuksissa esitettyjen ajatusten avulla. Tämän vuoksi on selvää, että keksintö ei rajoitu esitettyihin tiettyihin 10 suoritusmuotoihin ja että oheisten patenttivaatimusten on tarkoitus kattaa tällaiset muutokset ja muut suoritusmuodot. Vaikka tässä on käytetty spesifisiä termejä, niitä on käytetty vain geneerisessä ja selittävässä merkityksessä eikä keksinnön rajoittamista varten.

•ί· δ cv o

X

IX

Q.

σ> o m n- o o cv

Claims

13

1. Menetelmä CMOS-antennikytkimen aikaansaamiseksi, joka käsittää: 5 antennin (100) aikaansaamisen, joka lähettää ja vastaanottaa signaaleja ainakin yhdellä radiotaajuuskaistalla, antennin (100) kytkemisen lähetyskytkimeen (102), jolloin lähetyskytkin (102) asetetaan sallintatilaan lähettämään ensimmäisen signaalin antennille 10 (100) ja estotilaan estämään ensimmäisen signaalin lähettämisen antennille (100), ja antennin (100) kytkemisen vastaanottokytkimeen (104), joka muodostaa sallintatilassa suotimen ja estotilassa resonanssipiirin, jolloin suodin mahdol-15 listaa antennin (100) vastaanottaman toisen signaalin vastaanoton ja jolloin resonanssipiiri estää ainakin ensimmäisen signaalin vastaanoton, tunnettu siitä, että menetelmässä lisäksi induktori (LI) on sovitettu muodostamaan suotimen tai resonanssipiirin vastaanottokytkimen (104) kytkey-20 tymistoiminnon mukaisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa sinä aikana, jolloin ensimmäinen signaali lähetetään antennille (100), lähetyskytkin (102) on sallin- 't tatilassa ja vastaanottokytkin (104) on estotilassa resonanssipiirin muodos- ° 25 tamiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa sinä aikana, jolloin toi- | nen signaali vastaanotetaan antennilta (100), lähetyskytkin (102) on estoti- g lassa ja vastaanottokytkin (104) on sallintatilassa suodattimen muodostami- 30 seksi. o o CVJ 14

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa suodin on alipääs-tösuodin, kun vastaanottoakin (104) on sallintatilassa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa lähetyskytkin (102) 5 käsittää joukon CMOS-transistoreja, jotka on kytketty kaskadiin lähteestä nieluun, mikä lisää kaskadiin kytkettyjen CMOS-transistorien läpilyöntijänni-tettä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, jossa jokainen CMOS- 10 transistori sisältää runkosubstraatin ja joka menetelmä käsittää lisäksi kytkentä vastuksen kytkemisen ainakin yhdestä runkosubstraatista maahan.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa vastaanottokytkin (104) sisältää ensimmäisen CMOS-kytkimen ja toisen CMOS-kytkimen, jolloin 15 ensimmäinen ja toinen CMOS-kytkin muodostavat avoimina suotimen ja jolloin ensimmäinen ja toinen CMOS-kytkin muodostavat suljettuina resonaattorin.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa resonanssipiiri estää 20 pienikohinaista vahvistinta (LNA) vastaanottamasta ainakin ensimmäistä signaalia.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa lähetyskytkin (102) ^ sisältää ensimmäisen kytkimen ja toisen kytkimen, jolloin ensimmäinen kytkin ° 25 muodostaa sallintatilassa ensimmäisen signaalin lähetystien antennille (100) v ensimmäisellä taajuudella ja jolloin toinen kytkin muodostaa sallintatilassa o toisen signaalin lähetystien antennille (100) toisella taajuudella, joka on | erisuuri kuin ensimmäinen taajuus. CD O 30

10. Järjestelmä CMOS-antennikytkintä varten, joka käsittää: o o C\l 15 antennin (100), joka lähettää ja vastaanottaa signaaleja ainakin yhdellä ra-diotaajuuskaistalla, antenniin (100) kytketyn lähetyskytkimen (102), jolloin lähetyskytkin (102) 5 asetetaan sallintatilaan lähettämään ensimmäisen signaalin antennille (100) ja estotilaan estämään ensimmäisen signaalin lähettämisen antennille (100), ja antenniin (100) kytketyn vastaanottokytkimen (104), joka muodostaa sallin-10 tatilassa suotimen ja estotilassa resonanssipiirin, jolloin suodin mahdollistaa antennin (100) vastaanottaman toisen signaalin vastaanoton ja jolloin reso-nanssipiiri estää ainakin ensimmäisen signaalin vastaanoton, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää lisäksi induktorin (LI), joka on so-15 vitettu muodostamaan suotimen tai resonanssipiirin vastaanottokytkimen (104) kytkeytymistoiminnon mukaisesti.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, jossa sinä aikana, jolloin ensimmäinen signaali lähetetään antennille (100), lähetyskytkin (102) on sal- 20 lintatilassa ja vastaanottokytkin (104) on estotilassa resonanssipiirin muodostamiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, jossa sinä aikana, jolloin 't toinen signaali vastaanotetaan antennilta (100), lähetyskytkin (102) on esto- ° 25 tilassa ja vastaanottokytkin (104) on sai lintatilassa suodattimen muodostami- v seksi. o

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, jossa suodin on alipääs- g tösuodin, kun vastaanottokytkin (104) on sallintatilassa. S 30 o

^ 14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, jossa lähetyskytkin (102) käsittää joukon CMOS-transistoreja, jotka on kytketty kaskadiin lähteestä 16 nieluun, mikä lisää kaskadiin kytkettyjen CMOS-transistorien läpilyöntijänni-tettä.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen järjestelmä, jossa jokainen CMOS- 5 transistori sisältää runkosubstraatin ja joka järjestelmä käsittää lisäksi ainakin yhden vastuksen, joka kytkee ainakin yhden runkosubstraatin maahan.

16. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, jossa vastaanottokytkin (104) sisältää ensimmäisen CMOS-kytkimen ja toisen CMOS-kytkimen, jolloin 10 ensimmäinen ja toinen CMOS-kytkin muodostavat avoimina suotimen ja jolloin ensimmäinen ja toinen CMOS-kytkin muodostavat suljettuina resonaattorin.

17. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, jossa resonanssipiiri estää 15 pienikohinaista vahvistinta (LNA) vastaanottamasta ainakin ensimmäistä signaalia.

18. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, jossa lähetyskytkin (102) sisältää ensimmäisen kytkimen ja toisen kytkimen, jolloin ensimmäinen kytkin 20 muodostaa sallintatilassa ensimmäisen signaalin lähetystien antennille (100) ensimmäisellä taajuudella ja jolloin toinen kytkin muodostaa sallintatilassa toisen signaalin lähetystien antennille (100) toisella taajuudella, joka on erisuuri kuin ensimmäinen taajuus. ° 25

19. Järjestelmä CMOS-antennikytkintä varten, joka käsittää: o antennin (100), joka lähettää ja vastaanottaa signaaleja useammalla kuin | yhdellä radiotaajuuskaistalla, CD O 30 lähetysvälineet ensimmäisten signaalien lähettämiseksi antennille (100), ja o o C\l 17 vastaanottovälineet toisten signaalien vastaanottamiseksi antennilta (100), jolloin vastaanottovälineet muodostavat suotimen, kun vastaanottovälineet ovat toiminnassa, ja jolloin vastaanottovälineet muodostavat resonanssipiirin, kun lähetysvälineet ovat toiminnassa, 5 tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää lisäksi induktorin (LI), joka on sovitettu muodostamaan suotimen tai resonanssipiirin vastaanottokytkimen (104) kytkeytymistoiminnon mukaisesti.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen järjestelmä, jossa lähetysvälineet käsit tävät joukon lähetyssignaaliteitä, jotka toimivat eri taajuuksilla, ja jossa vastaanottovälineet käsittävät joukon vastaanottosignaaliteitä, jotka toimivat eri taajuuksilla. 15 't δ c\j o X CC CL CD O LO 1^ O o C\l 18