FR2906655A1 - Systemes, procedes, et appareils pour commutateurs d'antenne en technologie metal oxyde semiconducteur complementaire (cmos) utilisant la commutation de corps dans une structure a empilages multiples - Google Patents

Abstract

Les modes de réalisation de l'invention peuvent fournir un commutateur d'antenne CMOS, appelé commutateur CMOS SP4T. Le commutateur d'antenne CMOS peut fonctionner à une pluralité de fréquences, éventuellement autour de 900 MHz et 1,9 GHz selon un mode de réalisation de l'invention. Le commutateur d'antenne CMOS peut comprendre à la fois un commutateur de réception et un commutateur d'émission. Le commutateur de réception peut utiliser un transistor à empilages multiples avec un réglage du substrat de corps pour bloquer les signaux de forte puissance du trajet d'émission ainsi que pour maintenir une perte d'insertion réduite sur le trajet du récepteur. D'autre part, dans le commutateur d'émission, une technique de réglage du substrat de corps peut être appliquée pour maintenir une délivrance de puissance élevée à l'antenne. Les exemples de modes de réalisation du commutateur d'antenne CMOS peuvent fournir 31 dBm P 1dB dans les deux bandes (par exemple, 900 MHz et 1,8 GHz). De plus, une perte d'insertion de 0,9 dB et - 1,1 dB à 900 MHz et 1,9 GHz, respectivement, peut être obtenue selon les exemples de modes de réalisation de l'invention.

Description

1 SYSTÈMES, PROCÉDÉS, ET APPAREILS POUR COMMUTATEURS D'ANTENNE EN

TECHNOLOGIE MÉTAL OXYDE SEMICONDUCTEUR COMPLEMENTAIRE (CMOS) UTILISANT LA COMMUTATION DE CORPS DANS UNE STRUCTURE A EMPILAGES MULTIPLES Domaine de l'invention L'invention concerne généralement les commutateurs d'antenne, et plus particulièrement, les commutateurs d'antenne CMOS (Metal Oxyde Semiconducteur Complémentaire). Contexte de l'invention Au cours de la dernière décennie, l'industrie des communications sans fil a connu une croissance majeure, qui à son tour a accéléré le développement de l'industrie des circuits intégrés (IC). En particulier, dans l'industrie des circuits intégrés, de nombreux systèmes d'application mobile tels que les amplificateurs à faible bruit (LNA), mélangeurs, et oscillateurs à tension de commande (VCO) ont été intégrés dans la technologie CMOS. Deux composants d'application mobile importants, les amplificateurs de puissance (PA) et les commutateurs de fréquence radio (RF), n'ont pas encore été intégrés commercialement dans la technologie CMOS. Cependant, la recherche dans l'industrie des circuits intégrés s'avance rapidement vers l'amplificateur de puissance intégré dans la technologie CMOS. Par exemple, la recherche actuelle indique qu'un amplificateur de puissance CMOS est faisable et peut fournir une quantité importante de puissance, peut-être jusqu'à 2 W, pour des 2906655 2 communications mobiles. Par conséquent, quand l'amplificateur de puissance est intégré dans la technologie CMOS, un commutateur RF intégré dans la technologie CMOS est nécessaire.

5 Cependant, la technologie CMOS actuelle présente plusieurs difficultés pour son application aux RF. En particulier, les caractéristiques matérielles du CMOS, comprenant des substrats avec pertes à cause de la mobilité réduite des électrons et des tensions 10 disruptives réduites dues à la jonction p-n, les effets du support chaud, ont empêché la technologie CMOS d'être utilisée pour les commutateurs RF qui nécessitent un fonctionnement sur plusieurs bandes, des niveaux de puissance élevés, et/ou une intégration avec 15 d'autres dispositifs et circuits. Bref résumé de l'invention Les modes de réalisation de l'invention peuvent fournir des commutateurs RF CMOS, qui peuvent être 20 appelés commutateur SP4T CMOS. Selon un mode de réalisation de l'invention, le commutateur RF CMOS peut être fabriqué en utilisant un procédé de 0,18 pm, bien que d'autres procédés puissent être utilisés sans s'écarter du cadre de l'invention. Afin de fournir une 25 capacité de traitement de puissance élevée dans un fonctionnement multibande (par exemple, environ 900 MHz et 1,9 GHz) du commutateur RF CMOS, un transistor empilé avec une commutation de corps de substrat peut être appliqué au commutateur du récepteur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le commutateur RF CMOS peut fournir une capacité de blocage supérieure en 2906655 3 mode d'émission (Tx) ainsi qu'une perte d'insertion réduite en mode de réception (Rx) en multibande (par exemple, 900 MHz et 1,9 GHz). Un mode de réalisation de l'invention concerne un 5 commutateur d'antenne CMOS. Le commutateur d'antenne CMOS peut comprendre une antenne fonctionnant sur une pluralité de bandes de fréquence radio, un commutateur d'émission en communication avec l'antenne, et un commutateur de réception en communication avec 10 l'antenne, le commutateur du récepteur pouvant comprendre une pluralité de transistors, comprenant un premier transistor ayant un substrat de corps, dans lequel le substrat de corps peut être connecté sélectivement entre une résistance et la terre.

15 Un autre exemple de mode de réalisation de l'invention concerne un procédé pour fournir un commutateur d'antenne CMOS. Le procédé peut comprendre la fourniture d'une antenne fonctionnant à une pluralité de bandes de fréquence radio, connectant 20 électriquement un commutateur d'émission à l'antenne, et connectantt électriquement un commutateur de réception à l'antenne, le commutateur du récepteur pouvant comprendre une pluralité de transistors, comprenant un premier transistor ayant un substrat de 25 corps, le substrat de corps étant sélectivement connecté entre une résistance et la terre. Brève description des dessins Ayant ainsi décrit l'invention en termes généraux, 30 il est maintenant fait référence aux dessins joints, 2906655 4 qui ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle, et dans lesquels : les figures 1A, 1B, et 1C illustrent les opérations simplifiées d'un commutateur de réception 5 selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; les figures 2A et 2B illustrent un exemple de commutateur CMOS utilisant un commutateur à empilages multiples en mode d'émission (Tx), selon un exemple de 10 mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 illustre un exemple de commutateur CMOS utilisant un commutateur à empilages multiples en mode de réception (Rx), selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; 15 la figure 4A illustre un exemple modèle regroupé équivalent d'un transistor à corps flottant dans un état OFF, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; la figure 4B illustre un exemple modèle regroupé 20 équivalent d'un transistor à corps mis à la terre dans un état OFF, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 illustre un modèle regroupé équivalent de transistor à corps flottant dans un état ON ; 25 la figure 6A illustre un commutateur à empilages multiples sur un trajet d'émission (Tx), selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; la figure 6B illustre un modèle équivalent simplifié d'un commutateur dans l'état OFF utilisant le 30 commutateur de la technique du corps flottant avec le 2906655 5 flux de signal, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; la figure 7 illustre un exemple de résultats de la simulation de commutateur de réception, selon un 5 exemple de mode de réalisation de l'invention ; la figure 8 illustre un exemple de résultats de la simulation de commutateur d'émission, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention 10 L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en référence aux dessins joints, dans lesquels une partie mais pas la totalité des modes de réalisation de l'invention sont illustrés. En effet, ces inventions peuvent être réalisées dans de 15 nombreuses formes différentes et ne doivent pas être interprétées comme étant limitées aux modes de réalisation présentés ; au contraire, ces modes de réalisation sont décrits de telle sorte que cette description respecte les obligations légales 20 applicables. Les chiffres identiques font référence aux éléments identiques dans l'ensemble des figures. Les modes de réalisation de l'invention offrent des commutateurs d'antenne RF CMOS, qui peuvent également être appelés commutateurs CMOS SP4T. Les 25 commutateurs d'antenne RF CMOS selon les modes de réalisation de l'invention peuvent assurer une ou plusieurs opérations multibande, un traitement de niveau de puissance élevé, et l'intégration avec d'autres dispositifs et circuits. En général, le 30 commutateur d'antenne RF CMOS peut comprendre un commutateur de réception et un commutateur de 2906655 6 transmission. Le commutateur du récepteur peut utiliser un ou plusieurs corps de substrat de commutation, ainsi que cela est décrit de façon plus détaillée ci-dessous. De plus, le commutateur d'émission peut utiliser une 5 technique de réglage du corps de substrat, ainsi que cela est également décrit de façon plus détaillée ci-dessous. 1. Exemple de mode de réalisation d'un commutateur 10 d'antenne RF CMOS Un commutateur d'antenne RF CMOS selon un mode de réalisation de l'invention est maintenant décrit en référence aux figures 1 à 3. Il faut apprécier que bien qu'un mode de réalisation particulier du commutateur 15 d'antenne RF CMOS soit illustré sur les figures 1 à 3, d'autres variantes du commutateur d'antenne RF CMOS illustré sont possibles sans se départir d'un mode de réalisation de l'invention. La figure 1A illustre un commutateur d'antenne RF 20 CMOS simplifié et son fonctionnement selon un mode de réalisation de l'invention. Le commutateur d'antenne RF CMOS peut comprendre un commutateur d'émission 102 et un commutateur de réception 104, selon un mode de réalisation de l'invention. De plus, le commutateur 25 d'antenne RF CMOS peut comprendre une antenne 100 en communication avec au moins l'un du commutateur d'émission 102 et du commutateur de réception 104. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'antenne 100 peut être une antenne multimode unique (par exemple, 30 RX et TX), une antenne multibande, bien qu'une pluralité d'antennes distinctes puisse être utilisée 2906655 7 selon d'autres modes de réalisation de l'invention. Le commutateur de réception 104 peut être composé de transistors 108, 110, 112, et 106 disposés en cascade ou empilés, qui peuvent être des transistors à circuit 5 intégré à transistors MOS (CMOS), selon un mode de réalisation de l'invention. Le transistor 108 peut comprendre une source 108a, une grille 108b, un drain 108c, et un substrat de corps 108d. Le transistor 110 peut comprendre une source 110a, une grille 110b, un 10 drain 110c, et un substrat de corps 110d. Le transistor 112 peut comprendre une source 112a, une grille 112b, un drain 112c, et un substrat de corps 112d. Le transistor 106 peut comprendre une source 106a, une grille 106b, un drain 106c, et un substrat de corps 15 (non représenté). Le transistor 108 peut avoir son drain 108c connecté à la source 110a du transistor 110. De plus, le transistor 110 peut avoir son drain 110c connecté à la source du transistor 112a. Le drain 112c du 20 transistor 104 peut être connecté au bloc de réception (RX) pour traiter les signaux reçus de l'antenne 100. De plus, le substrat de corps 112a du transistor 112 peut être connecté à la source 106a du transistor 106. Le drain 106c du transistor 106 peut être connecté à la 25 terre. Ainsi que cela est décrit de façon plus détaillée, au moins un transistor 106, qui peut fonctionner comme un commutateur de corps de substrat pour transistor 112, peut être disposé sur le corps de substrat 112d selon une technique de commutation de 30 corps. En particulier, au moins un transistor 106 peut être commuté dans un état ON ou un état OFF, selon 2906655 8 qu'un mode d'émission (Tx) ou un mode de réception (Rx), respectivement, est opérationnel. Ainsi que cela est décrit de façon plus détaillée cidessous selon un mode de réalisation de l'invention, le commutateur de 5 réception 104 de la figure 1A peut offrir des circuits équivalents différents selon que le commutateur de réception 104 est dans un état OFF, ainsi que cela est illustré sur la figure 1B, ou un état ON, ainsi que cela est illustré sur la figure 1C.

10 A. Mode d'émission (Tx) La figure 1B illustre un circuit équivalent du commutateur de réception 104 dans un état OFF (par exemple, désactivé, bloc, etc.), selon un mode de 15 réalisation de l'invention. Sur la figure 1B, le commutateur de réception 104 peut être placé dans l'état OFF afin d'assurer une isolation du commutateur d'émission 102. Avec le commutateur de réception 104 dans l'état OFF, un signal d'émission peut être fourni 20 depuis un bloc d'émission (Tx) à l'antenne 100. Ainsi que cela est illustré sur la figure 1B, quand le commutateur de réception 104 est dans un état OFF, les transistors 108, 110, 112 empilés peuvent être placés dans un état OFF (par exemple, ouvert), fournissant 25 ainsi une impédance supérieure. Le transistor 106 empilé peut être placé dans un état ON 114 (par exemple, fermé), court-circuitant ainsi le corps de substrat 112d de transistor 112 à la terre, et réduisant les trajets de signal pour le déplacement du courant de 30 fuite de la source 112a au drain 112c.

2906655 9 Dans la configuration de la figure 1B, la puissance du signal d'émission (Tx) peut être optimisée (et la capacité de traitement de puissance du bloc Tx peut être optimisée). La capacité de traitement de 5 puissance du commutateur d'émission 102 peut être déterminée en contrôlant le courant de fuite dirigé vers le commutateur de réception 104 dans l'état OFF ainsi que la tension disruptive de la source au drain des commutateurs 108, 110, et 112 disposés en cascade 10 du commutateur de réception 104. Ainsi, la puissance d'émission maximale du commutateur d'émission 102 peut dépendre des caractéristiques du commutateur de réception 104. Il faut apprécier qu'afin d'accroître la capacité 15 de traitement de puissance du commutateur Tx 102, le nombre de transistors 108, 110, 112 empilés peut être augmenté pour réduire la charge disruptive de chaque transistor 108, 110, 112. Par exemple, plus de trois transistors 108, 110, et 112 peuvent être disposés en 20 cascade, selon un autre mode de réalisation de l'invention. En outre, il faut apprécier que le dernier transistor 112 depuis l'antenne 112 peut contrôler le courant de fuite au commutateur de réception 104. Si le courant de fuite vers les commutateurs dans l'état OFF 25 108, 110, et 112 dans le trajet Rx est réduit, la puissance maximale peut être délivrée du bloc Tx à l'antenne 100. Ainsi que cela est décrit ci-dessus, le transistor de commutation de corps 106 connecté entre la terre et le substrat de corps 112d du transistor 112 30 peut être utilisé pour contrôler le courant de fuite au commutateur de réception 104. Plus particulièrement, en 2906655 10 plaçant le transistor de commutation de corps 106 dans l'état ON 114, le corps de substrat 112d du dernier transistor 112 depuis l'antenne 100 au bloc Rx peut être mis à la terre, réduisant ainsi les trajets de 5 signal pour le déplacement du courant de fuite de la source 112a au drain 112c. B. Mode de réception (Rx) La figure 1C illustre un circuit équivalent du commutateur de réception 104 dans un état ON (par 10 exemple, activation, réception, etc.), selon un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1C, le commutateur de réception 104 peut être placé dans la position ON afin que le bloc de réception (RX) reçoive un signal de l'antenne 100. Avec le commutateur de 15 réception 104 dans l'état ON, le commutateur d'émission 102 peut être placé dans l'état OFF (par exemple, désactivé, bloc) pour isoler le commutateur d'émission 102 du commutateur de réception 104. Ainsi que cela est illustré sur la figure 1C, quand le commutateur de 20 réception 104 est dans un état ON, le transistor 106 empilé peut être placé dans un état OFF 116, fournissant ainsi une résistance équivalente entre le substrat de corps 112d du transistor 112 et la terre (c'est-à-dire le corps flottant). De cette façon, la 25 perte d'insertion au trajet de réception (Rx) de l'antenne 100 au bloc Rx peut être réduite. II. Exemple de mode de réalisation d'un commutateur multibande RF CMOS 30 Un commutateur multibande RF CMOS selon un exemple de mode de réalisation est maintenant décrit en 2906655 11 référence aux figures 2A, 2B, et 3. La figure 2A illustre un exemple de fonctionnement d'un commutateur d'antenne RF CMOS à multibande en mode d'émission (Tx), selon un mode de réalisation de l'invention. En 5 particulier, le commutateur d'antenne RF CMOS de la figure 2A comprend une antenne 100 en communication avec un commutateur d'émission 201 et un commutateur de réception 200. Le commutateur d'émission 201 peut comprendre un premier trajet de signal d'émission Tx1 10 220 contrôlé par les commutateurs de transistors 202 empilés et un second trajet de signal d'émission Tx2 222 contrôlé par les commutateurs de transistors 204 empilés, selon un mode de réalisation de l'invention. Les commutateurs de transistor 202 et 204 peuvent être 15 connectés en parallèle à l'antenne 100. Les commutateurs 202 peuvent comprendre des commutateurs de transistor CMOS 230, 231, et 232 disposés en cascade ou empilés de la source au drain. Par exemple, le commutateur de la source de transistor 230 peut être 20 connecté au commutateur du drain de transistor 231. De même, le commutateur de la source de transistor 231 peut être connecté au commutateur du drain de transistor 232. De façon similaire, les commutateurs 204 peuvent comprendre des commutateurs de transistor 25 CMOS 235, 236, et 236 disposés en cascade ou empilés de la source au drain. Par exemple, le commutateur de la source de transistor 235 peut être connecté au commutateur du drain de transistor 236. De même, le commutateur de la source de transistor 236 peut être 30 connecté au commutateur du drain de transistor 237.

2906655 12 Toujours en référence à la figure 2A, le commutateur de réception 200 peut comprendre un premier trajet du signal de réception Rxl 224 et un second trajet du signal de réception Rx2 226 contrôlés par une 5 pluralité de commutateurs de transistor, comprenant un ou plusieurs des commutateurs de transistor 208, 210, 212, 205, 206, 214, 209, 210, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Un ou plusieurs des commutateurs de transistor 208, 2110, 212, 205, 206, 10 214, 209, 210 peuvent comprendre des commutateurs de transistor CMOS, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Le commutateur 205 peut être utilisé pour raccorder sélectivement le substrat du commutateur de corps de transistor 212 entre la 15 terre et une résistance, de telle sorte que le commutateur de transistor 212 soit à corps mis à la terre ou à corps flottant, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. De même, le commutateur 209 peut être utilisé pour sélectivement connecter le 20 substrat de corps du commutateur de transistor 214 entre la terre et une résistance, de telle sorte que le commutateur de transistor 214 soit à corps mis à la terre ou à corps flottant, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention.

25 A. Mode d'émission (Tx) La figure 2B illustre le commutateur d'antenne RF CMOS de la figure 2A fonctionnant en mode d'émission (Tx), selon un mode de réalisation de l'invention. Plus 30 particulièrement, sur la figure 2B, le commutateur d'antenne RF CMOS peut fonctionner en mode d'émission 2906655 13 (Tx) pour le premier trajet de signal d'émission (Tx) Tx1 220. Avec cette configuration en mode Tx, afin de fournir le trajet de signal Tx Tx1 220 à l'antenne 100, les commutateurs empilés 202 peuvent être fermés, bien 5 que les commutateurs empilés 204 puissent être ouverts. Selon un mode de réalisation de l'invention, les commutateurs empilés 202 peuvent être fermés en plaçant les commutateurs de transistor 230, 231, et 232, respectivement, dans un état ON. D'autre part, les 10 commutateurs empilés 204 peuvent être ouverts en plaçant les commutateurs de transistor 235, 236, et 237, respectivement, dans un état OFF. De plus, dans une configuration en mode Tx, le commutateur de réception 200 peut être placé dans un 15 état OFF, selon un mode de réalisation de l'invention. En particulier, pour placer le commutateur de réception dans l'état OFF, au moins un commutateur de transistor 212, 214 peut être à corps mis à la terre, selon un mode de réalisation de l'invention. Plus 20 particulièrement, les commutateurs de transistor 205 et 209 peuvent être fermés (par exemple, disposés dans l'état ON 216) afin de court-circuiter le substrat de corps des transistors 212, 214 à la terre, fournissant ainsi les commutateurs à corps mis à la terre 212 et 25 214. En outre, les commutateurs de transistor 208, 210, 212, et 214 peuvent être ouverts pour réduire le courant de fuite vers le trajet de réception (Rx), comprenant les trajets de réception Rx1 224 et Rx2 226. Selon un mode de réalisation de l'invention, les 30 commutateurs de transistor 208, 210, 212, et 214 peuvent être ouverts en plaçant les commutateurs de 2906655 14 transistor dans un état OFF. De plus, les commutateurs 206 et 210 peuvent éventuellement être fermés pour dériver les signaux de fuite à la terre pour protéger l'amplificateur à faible bruit (LNA) dans le bloc de 5 réception (Rx). Il faut apprécier que la capacité de traitement de puissance du commutateur d'émission 201 peut être déterminée en contrôlant le courant de fuite vers le commutateur de réception 200 dans l'état OFF et la 10 tension disruptive de la source au drain des commutateurs disposés en cascade ou empilés 208, 210, 212 et 214. En d'autres termes, la puissance d'émission maximale du commutateur d'émission 201 peut dépendre des caractéristiques du commutateur de réception 200.

15 Il faut également apprécier que des variantes de la figure 2B sont possibles sans se départir des modes de réalisation de l'invention. Par exemple, le second trajet de signal Tx2 222 peut avoir été activé au lieu du premier trajet de signal Tx1 220 dans une 20 configuration de mode d'émission (Tx) sans se départir des modes de réalisation de l'invention. Toujours en référence à la figure 2B, quand le commutateur de réception 200 est dans un état OFF, les transistors empilés 208 et 210 peuvent être des 25 transistors à corps flottant, c'est-à-dire que leurs corps de substrat respectifs peuvent être séparés de la terre par une résistance, alors que les transistors empilés 212 et 214 peuvent être des transistors à corps mis à la terre, selon un mode de réalisation de 30 l'invention. La figure 4A illustre un modèle regroupé équivalent d'un transistor à corps flottant dans un 2906655 15 état OFF 400 tel que les transistors 208 et 210 sur la figure 2B, selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 4B illustre un modèle regroupé équivalent d'un transistor à corps mis à la terre dans un état OFF 5 402 tel que les transistors 212 et 214 sur la figure 2B, selon un mode de réalisation de l'invention. Les modèles équivalents sur les figures 4A et 4B peuvent comprendre les condensateurs 412, 414, 416, 418 ainsi que les diodes de jonction p-n 404 et 406, selon un 10 mode de réalisation de l'invention. Quand une excursion de tension à l'antenne 100 est reçue par le commutateur de réception 200, l'excursion de tension peut être divisée entre les transistors empilés 208, 210, 212, et 214. Par conséquent, les 15 derniers transistors 212 et 214 peuvent seulement subir un tiers de l'excursion de tension complète à l'antenne 100, réduisant ainsi la possibilité d'une tension disruptive de la source au drain survenant pour les transistors 212 et 214. Il faut apprécier, cependant, 20 que l'excursion de tension sur les derniers transistors 212 et 214 peut être différente, et peut être inférieure, si des transistors supplémentaires précédents sont prévus selon d'autres modes de réalisation de l'invention pour réduire la charge des 25 transistors empilés 208, 210, 212, 214. Les transistors 208 et 210 peuvent être des transistors à corps flottant, ainsi que cela est illustré sur la figure 4A. Cependant, afin de réduire le courant de fuite vers le bloc Rx et optimiser le 30 traitement de la puissance du bloc Tx à l'antenne 100, un ou les deux transistors de commutation de corps 205 2906655 16 et 209 peuvent être placés dans l'état ON 216 pour raccorder les corps de substrat des transistors 212 et 214 à la terre. Par conséquent, un ou les deux transistors 212 et 214 peut être un transistor à corps 5 mis à la terre, ainsi que cela est illustré sur la figure 4B, réduisant le trajet des signaux pour le déplacement du courant de fuite de la source au drain des transistors 212 et 214 respectifs. Quand une excursion de tension négative est 10 appliquée au commutateur de réception 200, les diodes de jonction p-n 404 et 406 de chaque transistor 212 et 214 peuvent s'allumer, de telle sorte que le courant de fuite puisse survenir grâce au courant s'écoulant à travers les diodes de jonction p-n 404 et 406. Un 15 problème avec l'allumage des diodes de jonction p-n 404 et 406 peut être l'écrêtage possible de l'excursion de tension négative, de telle sorte que la capacité de traitement de puissance du bloc Tx à l'antenne 100 peut être limitée. Cependant, ce courant de fuite généré par 20 la formation de canal du transistor 212 et 214 dans l'état OFF peut être empêché étant donné que le niveau de tension à la source des transistors 212 et 214 peut être fixé par la tension d'allumage de la diode de jonction p-n 404. En effet, les transistors empilés 208, 25 210, 212, et 214 dans l'état OFF peuvent diviser l'excursion de tension à l'orifice de l'antenne 100 de telle sorte que les derniers transistors 212 et 214 dans l'état OFF, et donc, les diodes de jonction p-n 404 et 406, puissent subir seulement un tiers de 30 l'excursion de tension à l'antenne 100. Ainsi, l'excursion de tension globale à l'orifice de l'antenne 2906655 17 100 peut ne pas suffire pour allumer les diodes de jonction p-n 404 et 406 sur le dernier transistor 112. B. Mode de réception (Rx) 5 La figure 3 illustre un exemple de fonctionnement d'un commutateur d'antenne RF 200 en mode de réception (Rx), selon un mode de réalisation de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 3, les deux commutateurs 202 et le commutateur 204 du commutateur 10 d'émission 201 peuvent être ouverts pour assurer l'isolation de l'antenne 100 du trajet des signaux d'émission Tx1 220 et Tx2 222, respectivement. Selon un mode de réalisation de l'invention, les commutateurs 220 peuvent être ouverts en plaçant les commutateurs de 15 transistor 230, 231, 232 dans l'état OFF. De même, les commutateurs 204 peuvent être ouverts en plaçant les commutateurs de transistor 235, 236, 237 dans l'état OFF, selon un mode de réalisation de l'invention. Pour permettre le trajet du signal de réception 20 Rxl 224, les commutateurs 206 et 214 peuvent être ouverts (par exemple, placés dans un état OFF), alors que les commutateurs 208, 210, 212 peuvent être fermés (par exemple, placés dans un état ON), selon un mode de réalisation de l'invention. De même, le commutateur de 25 transistor 205 (et éventuellement le commutateur 209) peut être ouvert (par exemple, placé dans un état OFF 318) de telle sorte que le commutateur de transistor 205 (et le commutateur 209) est un commutateur de transistor à corps flottant, selon un mode de 30 réalisation de l'invention. En outre, pour dériver le signal de fuite à la terre afin de protéger 2906655 18 l'amplificateur à faible bruit (LNA) sur le trajet du signal de réception Rx2 226, le commutateur 210 peut éventuellement être fermé en le plaçant dans un état ON. Un homme du métier reconnaîtra que dans un mode de 5 réalisation alternatif de l'invention, le trajet de signal Rx2 226 sur la figure 3 pourrait avoir été activé au lieu du trajet de signal Rxl sans se départir des modes de réalisation de l'invention. La figure 5 illustre un modèle regroupé équivalent 10 de transistor à corps flottant dans un état ON 500, selon un mode de réalisation de l'invention. Ainsi que cela est décrit ci-dessus, les transistors 205 et 209 peuvent être placés dans un état OFF 318 pour fournir des transistors à corps flottant 212 et 214, ainsi que 15 cela est illustré par le modèle regroupé équivalent de la figure 5. Sur la figure 5, quand la taille du transistor 212 et 214 augmente, les condensateurs parasites 504, 506, 508, 510 peuvent fournir un autre trajet de signal dans l'état ON 500. Plus 20 particulièrement, le transistor dans l'état ON 500 de la figure 5 peut avoir une résistance ON 502, un condensateur grille-drain 508 à un condensateur grille-source 510, et un condensateur drain-corps 504, et un condensateur corps-source 506 comme trajets de signaux.

25 Si le substrat de corps est mis à la terre, l'un de ces trajets de signaux à travers les condensateurs 504 et 506 peut être perdu, augmentant ainsi la perte d'insertion. Par conséquent, quand le commutateur de réception 200 est dans l'état ON, le dernier transistor 30 212 et/ou 214 (selon que le trajet de signal Rxl 224 ou Rx2 226 estutilisé) peut devoir être dans un état de 2906655 19 corps flottant (par exemple, avec le commutateur de transistor 205, 209 dans l'état OFF 318) pour assurer une perte d'insertion réduite.

5 III. Mode de réalisation détaillé d'un commutateur de transmission Un commutateur d'émission tel que les commutateurs de transmission 102 et 201 est maintenant décrit de façon plus détaillée en référence aux figures 6A et 6B.

10 Selon un mode de réalisation de l'invention, la structure du commutateur d'émission des figures 6A peut être utilisé pour le commutateur 202 pour le premier trajet d'émission TX1 220 ou le commutateur 204 pour le second trajet d'émission TX2 222 selon un mode de 15 réalisation de l'invention. Ainsi que cela est illustré sur la figure 6A, le commutateur d'émission 600 peut comprendre des transistors CMOS 602, 604, et 606 disposés en cascade ou empilés de la source au drain. En disposant les transistors 602, 604, et 606 en 20 cascade de la source au drain, la tension disruptive cumulative peut être augmentée étant donné qu'elle est partagée entre les transistors 602, 604, et 606, fournissant ainsi une capacité accrue de blocage de puissance. Une telle capacité accrue de blocage de 25 puissance peut être nécessaire, par exemple, sur les commutateurs 204 au second trajet d'émission Tx2 222 quand les commutateurs 202 au premier trajet d'émission Tx1 220 sont fermés (par exemple, placés dans un état ON) pour émettre un signal.

30 Cependant, en disposant en cascade ou en empilant les transistors 602, 604, et 606, la perte d'insertion 2906655 20 du commutateur d'émission 600 peut être augmentée, selon un mode de réalisation de l'invention. Par conséquent, ainsi que cela est illustré sur la figure 6A, une technique de corps flottant, qui comprend le 5 raccordement de résistances de valeur élevée 608, 610, et 612 au substrat de corps des transistors 602, 604, 606 respectifs peut être appliquée au commutateur d'émission 102 selon un mode de réalisation de l'invention. Par conséquent, l'utilisation des 10 résistances 608, 610, 612 peut fournir des transistors à corps flottant 602, 604, et 606. Avec une telle technique de corps flottant, les transistors 602, 604, et 606 peuvent utiliser une structure de puits n profonde d'un procédé CMOS de 0,18 pm ou un procédé 15 similaire, qui peut être immunisé contre les déclenchements parasites potentiels dus au raccordement de résistances de valeur élevée 608, 610, 612 au substrat de corps des transistors 602, 604, 606. Par conséquent, les résistances 608, 610, 612, qui peuvent 20 également être appelées résistances à corps flottant, peuvent réduire la perte d'insertion en bloquant le courant de fuite du corps de substrat à la terre. La figure 6B illustre le flux de signal dans un circuit équivalent pour un commutateur à une phase dans 25 un état OFF tel que les transistors 602, 604, ou 606 sur la figure 6A. Quand la taille (par exemple, la valeur de résistance) d'un transistor 608, 610, 612 augmente, la valeur de capacitance parasite devient suffisamment élevée, de telle sorte que le condensateur 30 parasite de la source au corps 652 et le condensateur parasite du drain au corps 654 avec une résistance de 2906655 21 corps flottant 656 puissent être utilisés comme un trajet de signal supplémentaire dans l'état ON. Cependant, si le corps est mis à la terre, l'un des trajets de signaux sur la figure 6B est dérivé à la 5 terre, ce qui entraîne une perte d'insertion dégradée. IV. Résultats de la simulation La figure 7 illustre un exemple des résultats de la simulation pour le fonctionnement d'un exemple de 10 commutateur de réception multibande (par exemple, 900 MHz, 1,9 GHz) selon un mode de réalisation de l'invention. Ces résultats de la simulation illustrent la perte d'insertion et l'isolation de l'antenne 100 aux trajets d'émission Tx1 et Tx2. En particulier, la 15 ligne pleine représente la première bande à 1, 9 GHz alors que la ligne circulaire représente la seconde bande à 900 MHz. La figure 8 illustre un exemple des résultats de la simulation pour le fonctionnement d'un exemple de 20 commutateur d'émission multibande selon un mode de réalisation de l'invention. En particulier, les résultats de la simulation sur la figure 8 illustrent la capacité de traitement de puissance pour le commutateur d'émission pour les bandes basses et hautes 25 ainsi que l'isolation de l'antenne aux trajets des signaux Rxl et Rx2 de réception (Rx). Le tableau I ci-dessous illustre les résultats supplémentaires de la simulation pour un commutateur CMOS SP41 utilisant une technique de commutation de 30 corps dans un transistor à empilage multiples selon un mode de réalisation de l'invention. Ainsi que cela est 2906655 22 illustré dans le tableau I, les résultats de la simulation répondent au besoin de traitement de puissance de grande capacité dans les deux bandes (800 à 900 MHz et 1800 à 1900 MHz). Par exemple, le 5 résonateur commuté fourni par un commutateur de réception 200 sur le trajet de réception (Rx), en conjonction avec les transistors empilés fournis par le commutateur d'émission 201, peuvent offrir une isolation élevée en mode Tx de l'antenne 100 au mode Rx, 10 qui peut protéger les composants du circuit du récepteur tels que les LNA contre les signaux Tx de grande puissance. De plus, quand un premier mode de trajet de réception Rxl est opérationnel, l'isolation entre le Rxl et le Rx2 peut également être suffisamment 15 élevée pour empêcher un signal d'un trajet (par exemple, Rx2) de fuir vers l'autre trajet (par exemple, Rxl). Fréquence 800-900 MHz 1800 -1900MHz TX IL - 1,1 dB - 1,2 dB P1dB 31,5 dBm 31,5 dBm Isolation - 55 dB - 45 dB Ant à RX RX I L - 1 dB - 1, 5 dB Isolation - 32 dB - 27 dB Rxl à Rx2 Isolation - 25 dB - 20 dB Ant à TX Tableau I De nombreuses modifications et autres modes de réalisation de l'invention décrits ici apparaîtront aux 30 hommes du métier connaissant les enseignements présentés dans la description qui précède et les dessins joints. Par conséquent, il faut comprendre que l'invention ne doit pas être limitée aux modes de 20 25 2906655 23 réalisation spécifiques décrits et que des modifications et d'autres modes de réalisation sont conçus pour rentrer dans la portée des revendications jointes. Bien que des termes spécifiques soient 5 utilisés dans la présente description, ils sont utilisés dans un sens général descriptif uniquement, et pas à des fins de limitation.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Commutateur d'antenne CMOS, comprenant : une antenne fonctionnant à une pluralité de bandes de fréquences radio(RF) ; un commutateur d'émission en communication avec 5 l'antenne ; et un commutateur de réception en communication avec l'antenne, dans lequel le commutateur de réception comprend une pluralité de transistors, comprenant un premier transistor ayant un substrat de corps, dans 10 lequel le substrat de corps est sélectivement connectable entre une résistance et la terre.

2. Commutateur d'antenne selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de transistors comprend un transistor de commutation de corps, dans lequel le 15 transistor de commutation de corps opère pour connecter sélectivement le substrat de corps du premier transistor entre la résistance et la terre.

3. Commutateur d'antenne selon la revendication 2, dans lequel le transistor de commutation de corps 20 comprend une source et un drain, dans lequel la source 2906655 25 est connectée électriquement au substrat de corps du premier transistor et le drain est connecté à la terre.

4. Commutateur d'antenne selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de transistors comprend un second transistor ayant un second substrat de corps, dans lequel le second substrat de corps sont sélectivement connecté entre une seconde résistance et la terre, dans lequel le premier transistor est prévu pour contrôler, au moins en partie, un premier trajet du signal de réception du commutateur de réception, et dans lequel le second transistor est prévu pour contrôler, au moins en partie, un second trajet du signal de réception du commutateur de réception.

5. Commutateur d'antenne selon la revendication 1, dans lequel : pendant un mode d'émission (Tx), le commutateur d'émission est activé, le commutateur de réception est désactivé, et le substrat de corps du premier transistor est connecté à la terre ; et pendant un mode de réception (Rx), le commutateur d'émission est désactivé, le commutateur de réception est activé, et le commutateur du substrat de corps est désactivé pour fournir la résistance entre le substrat de corps du premier transistor et la terre.

6. Commutateur d'antenne selon la revendication 5, dans lequel pendant le mode d'émission (Tx), le commutateur de réception est désactivé au moins en partie en connectant au moins un trajet du signal de réception du commutateur de réception à la terre. 2906655 26

7. Commutateur d'antenne selon la revendication 1, dans lequel au moins une partie de la pluralité de transistors sont disposés en cascade ensemble.

8. Commutateur d'antenne selon la revendication 7, 5 dans lequel le premier transistor comprend en outre une première source et un premier drain, dans lequel la pluralité de transistors comprend un second transistor comprenant une seconde source et un second drain, dans lequel le premier et le second transistors sont 10 disposés en cascade en connectant électriquement le second drain à la première source.

9. Commutateur d'antenne selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de transistors est une première pluralité de transistors, et dans lequel le 15 commutateur d'émission comprend une seconde pluralité de transistors, dans lequel au moins une partie de la seconde pluralité de transistors sont disposés en cascade ensemble.

10. Commutateur d'antenne selon la revendication 20 9, dans lequel la seconde pluralité de transistors comprend des transistors à corps flottants.

11. Procédé pour fournir un commutateur d'antenne CMOS, comprenant les étapes suivantes: fourniture d'une antenne fonctionnant à une 25 pluralité de bandes de fréquences radio (RF) ; connection électrique d'un commutateur d'émission à l'antenne ; et connection électrique d'un commutateur de réception à l'antenne, dans lequel le commutateur de réception comprend une pluralité de transistors, comprenant un premier transistor ayant un substrat de 2906655 27 corps, dans lequel le substrat de corps est sélectivement connecté entre une résistance et la terre.

12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel 5 la pluralité de transistors comprend un transistor de commutation de corps, dans lequel le transistor de commutation de corps opère pour connecter sélectivement le substrat de corps du premier transistor entre la résistance et la terre. 10

13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le transistor de commutation de corps comprend une source et un drain, dans lequel la source est connectée électriquement au substrat de corps du premier transistor et le drain est connecté à la terre. 15

14. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la pluralité de transistors comprend un second transistor ayant un second substrat de corps, dans lequel le second substrat de corps est sélectivement connecté entre une seconde résistance et la terre, dans 20 lequel le premier transistor est prévu pour contrôler, au moins en partie, un premier trajet du signal de réception du commutateur de réception, et dans lequel le second transistor est prévu pour contrôler, au moins en partie, un second trajet du signal de réception du 25 commutateur de réception.

15. Procédé selon la revendication 11, dans lequel : pendant un mode d'émission (Tx), le commutateur d'émission est activé, le commutateur de réception est 30 désactivé, et le substrat de corps du premier transistor est connecté à la terre ; et 2906655 28 pendant un mode de réception (Rx), le commutateur d'émission est désactivé, le commutateur de réception est activé, et le commutateur du substrat de corps est désactivé pour fournir la résistance entre le substrat 5 de corps du premier transistor et la terre.

16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel pendant le mode d'émission (Tx), le commutateur de réception est désactivé au moins en partie en connectant au moins un trajet du signal de réception du 10 commutateur de réception à la terre.

17. Procédé selon la revendication 11, dans lequel au moins une partie de la pluralité de transistors sont disposés en cascade ensemble.

18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel 15 le premier transistor comprend en outre une première source et un premier drain, dans lequel la pluralité de transistors comprend un second transistor comprenant une seconde source et un second drain, dans lequel le premier et le second transistors sont disposés en 20 cascade en connectant électriquement le second drain à la première source.

19. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la pluralité de transistors est une première pluralité de transistors, et dans lequel le commutateur 25 d'émission comprend une seconde pluralité de transistors, dans lequel au moins une partie de la seconde pluralité de transistors sont disposés en cascade ensemble.

20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel 30 la seconde pluralité de transistors comprend des transistor à corps flottants.