FR2909497A1

FR2909497A1 - Systemes, procedes et appareils pour des commutateurs d'antennes cmos de puissance elevee utilisant une commutation de corps et une commance de diode a jonction de substrat dans une structure multi-empilement

Info

Publication number: FR2909497A1
Application number: FR0759463A
Authority: FR
Inventors: Min Sik Ahn; Chang Ho Lee; Jae Joon Chang; Wang Myong Woo; Hak Sun Kim; Joy Lasker
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2008-06-06
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: DE102007057656A1; FR2909497B1; US7843280B2; CN101192695B; CN101192695A; US20080129642A1; FI20075846A0; KR20080050325A; GB0723464D0; GB2444406B; FI20075846A; GB2444406A; KR100916472B1; FI124145B

Abstract

Des modes de réalisation de l'invention peuvent proposer un commutateur d'antenne CMOS, qui peut être désigné par commutateur SPDT CMOS. Le commutateur d'antenne CMOS peut fonctionner à une pluralité de fréquences, par exemple autour de 900 MHz, 1,9 GHz et 2,1 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. L'commutateur de réception peut utiliser un transistor multi-empilement avec commutation de substrat de corps et connexion de source et de corps conjointement avec une technique de corps flottant, afin de bloquer les signaux de puissance élevée provenant de chemin d'émission en empêchant une formation de canal du dispositif à l'état d'arrêt et en maintenant une faible perte d'insertion dans le chemin de réception. Des exemples de modes de réalisation de le commutateur d'antenne CMOS peuvent fournir 35 dBm P 1 dB aux deux bandes (par exemple 900 MHz et 1,9 GHz et 2,1 GHz). En outre, dans un mode de réalisation particulier il est possible d'obtenir des deuxième et troisième harmoniques de - 60 dBc ;

Description

1 SYSTEMES, PROCEDES ET APPAREILS POUR DES COMMUTATEURS D'ANTENNE CMOS DE

PUISSANCE ELEVEE UTILISANT UNE COMMUTATION DE CORPS ET UNE COMMANDE DE DIODE A JONCTION DE SUBSTRAT DANS UNE STRUCTURE MULTI- EMPILEMENT DOMAINE DE L'INVENTION Des modes de réalisation de l'invention concernent d'une manière générale des commutateurs d'antenne, et plus particulièrement, des commutateurs d'antenne à semi-conducteurs à oxyde de métal complémentaires (CMOS). CONTEXTE DE L'INVENTION Au cours de la dernière décennie, l'industrie de la communication sans fil a connu une croissance phénoménale, ce qui a accéléré le développement de l'industrie des circuits intégrés (CI). En particulier, dans l'industrie CI, de nombreux systèmes d'application mobiles comme des amplificateurs à faible bruit (LNA pour low noise amplifiers ), des mélangeurs et des oscillateurs commandés en tension (VCO pour voltagecontrolled oscillators ) ont été intégrés dans la technologie CMOS. Deux composants d'application mobiles majeurs - les amplificateurs de puissance (PA pour power amplifiers ) et les commutateurs radiofréquence (RF) - n'ont pas encore été commercialement intégrés dans la technologie CMOS. Toutefois, la recherche dans l'industrie IC se dirige à grands pas vers un amplificateur de puissance intégré dans la technologie CMOS. A titre d'exemple, la recherche actuelle indique qu'un amplificateur de 2909497 2 recherche actuelle indique qu'un amplificateur de puissance CMOS peut être faisable et être capable de fournir une grande quantité de puissance, allant peut-être jusqu'à 2 W, pour des communications mobiles. En 5 conséquence, lorsque l'amplificateur de puissance sera intégré dans la technologie CMOS, on aura besoin d'un commutateur RF intégré dans la technologie CMOS. Toutefois, la technologie CMOS actuelle présente une variété de difficultés quant à son application aux 10 commutateurs RF. En particulier, les caractéristiques de matériau CMOS, y compris les substrats à perte dus à la faible mobilité des électrons et aux faibles tensions de claquage dues à la jonction p-n, les effets de porteurs chauds, ont empêché la technologie CMOS 15 d'être utilisée pour des commutateurs RF qui requièrent un fonctionnement multibande, des niveaux de puissance élevés et/ou une intégration avec d'autres dispositifs et circuits.

20 BREF RESUME DE L'INVENTION Des modes de réalisation de l'invention peuvent proposer des commutateurs RF CMOS, qui peuvent être désignés par un commutateur SPDT CMOS. Selon un mode de réalisation de l'invention, le commutateur RF CMOS peut 25 être fabriqué en utilisant un procédé classique à 0,18 pm, bien que d'autres procédés puissent être utilisés sans s'écarter des modes de réalisation de l'invention. Afin de conférer une capacité de manipulation de puissance élevée dans un fonctionnement multibande (par exemple à 900 MHz, 1,9 GHz, 2,1 GHz, etc.) du commutateur RF CMOS, des transistors multiempilés avec commutation de corps de substrat et 2909497 3 connexion de source ou drain à support peuvent être appliqués au commutateur de réception. Selon un mode de réalisation de l'invention, le commutateur RF CMOS peut conférer une capacité de blocage de puissance plus 5 élevée et un courant de fuite plus faible vers le commutateur de réception en mode d'émission (Tx) de même qu'une faible perte d'insertion en mode de réception (Rx) en multibande (par exemple 900 MHz, 1,9 GHz, 2,1 GHz, et similaires).

10 Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, il est proposé un commutateur d'antenne CMOS. Le commutateur d'antenne CMOS peut comprendre une antenne opérationnelle à une pluralité de bandes de radiofréquence (RF), un commutateur d'émission en 15 communication avec 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 et un deuxième transistor, dans lequel le premier transistor 20 comprend une première source, un premier drain et un premier substrat de corps, dans lequel le deuxième transistor comprend une deuxième source, un deuxième drain et un deuxième substrat de corps, dans lequel le premier substrat de corps est connecté électriquement à 25 la première source ou au premier drain, et dans lequel le deuxième substrat de corps peut être sélectivement connecté entre une résistance et la masse. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé un procédé pour un commutateur d'antenne 30 CMOS. Le procédé peut comprendre les étapes consistant à fournir une antenne opérationnelle à une pluralité de bandes de radiofréquence et connecter électriquement un 2909497 4 commutateur d'émission et un commutateur de réception à l'antenne, dans lequel le commutateur de réception comprend une pluralité de transistors, comprenant un premier transistor et un deuxième transistor, dans 5 lequel le premier transistor comprend une première source, un premier drain et un premier substrat de corps, et dans lequel le deuxième transistor comprend une deuxième source, un deuxième drain et un deuxième substrat de corps. Le procédé peut comprendre également 10 les étapes consistant à connecter électriquement le premier substrat de corps à la première source ou au premier drain et connecter sélectivement le deuxième substrat de corps entre une résistance et la masse.

15 BREVE DESCRIPTION DES DIVERSES VUES DES DESSINS Ayant ainsi décrit l'invention en termes généraux, on fera à présent référence aux dessins qui l'accompagnent, qui ne sont pas nécessairement tracés à l'échelle, et dans lesquels : 20 les figures 1A, 1B et 1C illustrent des exemples de fonctionnement simplifiés d'un commutateur de réception selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2A illustre un modèle simplifié équivalent d'un transistor de corps flottant à l'état 25 d'arrêt, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. La figure 2B illustre un modèle simplifié équivalent d'un transistor de corps mis à la masse à l'état d'arrêt, selon un exemple de mode de réalisation 30 de l'invention. La figure 3 illustre un modèle simplifié équivalent d'un transistor de corps flottant à l'état 2909497 5 de marche, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Les figures 4A, 4B et 4C illustrent des fonctionnements simplifiés d'un autre exemple de 5 commutateur de réception selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 5 illustre un modèle simplifié équivalent de l'invention dans une structure multiempilement d'un commutateur de réception associé à 10 l'exemple de la technique de commutation de corps, selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 6 illustre un exemple de résultats de simulation d'un commutateur de réception en termes d'impédance d'un dispositif à l'état d'arrêt selon le 15 niveau de puissance d'entrée avec une fréquence fixe de même que des fréquences d'entrée avec une petite puissance fixe, selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 7 illustre un exemple de résultats de 20 simulation d'un commutateur d'émission en termes de capacité de manipulation de puissance selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 8 illustre un exemple de résultats de simulation d'un commutateur d'émission en termes de 25 performance de deuxième harmonique selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 9 illustre un exemple de résultats de simulation d'un commutateur d'émission en termes de performance de troisième harmonique selon un mode de 30 réalisation de l'invention. DESCRIPTION DE L'INVENTION 2909497 6 On décrira à présent plus pleinement l'invention ci-après en référence aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels certains modes de réalisation de l'invention, mais pas tous, sont montrés. En effet, ces 5 inventions peuvent être réalisées sous de nombreuses formes différentes et ne doivent pas être interprétées comme étant limitées aux modes de réalisation indiqués ici ; en revanche, ces modes de réalisation sont fournis de sorte que cette révélation satisfasse les 10 exigences légales applicables. Des références numériques identiques se réfèrent à des éléments identiques sur l'intégralité du document. Des modes de réalisation de l'invention peuvent proposer des commutateurs d'antenne RF CMOS, qui 15 peuvent également être désignés par commutateurs CMOS SPDT. Les commutateurs d'antenne RF CMOS selon des modes de réalisation de l'invention peuvent assurer un fonctionnement multibande, une manipulation à puissance élevée et une intégration avec d'autres dispositifs et 20 circuits. En général, le commutateur d'antenne RF CMOS peut inclure un commutateur de réception et un commutateur d'émission. Le commutateur de réception peut utiliser un ou plusieurs corps de substrat de commutation et connexion de source ou drain à support 25 avec une technique de corps flottant, comme cela sera décrit plus en détail ci-dessous. En outre, le commutateur d'émission peut utiliser une technique de syntonisation de corps de substrat, qui sera également décrite plus en détail ci-dessous.

30 I. Un mode de réalisation d'un commutateur d'antenne RF CMOS 2909497 7 On décrira à présent un commutateur d'antenne RF CMOS selon un mode de réalisation de l'invention en référence aux figures 1 à 3. Un mode de réalisation particulier du commutateur d'antenne RF CMOS est 5 illustré sur les figures 1 à 3, d'autres variations du commutateur d'antenne RF CMOS illustré soient disponibles sans s'écarter d'un mode de réalisation de l'invention. La figure 1A illustre un commutateur d'antenne RF 10 CMOS simplifié et son fonctionnement selon un exemple de 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 exemple de mode de réalisation de l'invention.

15 En outre, le commutateur d'antenne RF CMOS peut comprendre une antenne 100 qui est en communication avec au moins un commutateur d'émission 102 et le commutateur de réception 104. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, l'antenne 100 peut être 20 une antenne multibande multimode (par exemple RX et TX) unique, bien qu'une pluralité d'antennes distinctes puisse être utilisée selon d'autres modes de réalisation de l'invention. Le commutateur de réception 104 peut être composé de transistors en cascade ou 25 empilés 108, 110, 112 et 106, qui peuvent être des transistors à semi-conducteurs à oxyde de métal complémentaires (CMOS), selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Le transistor 108 peut comprendre une source 108a, une grille 108b, un drain 30 108c et un substrat de corps 108d. Le transistor 110 peut comprendre une source 110a, une grille 110b, un drain 110c et un substrat de corps 110d. Le transistor 2909497 8 112 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 (non 5 montré). Le transistor 108 peut avoir son drain 108c connecté à la source 110a du transistor 110. En outre, le transistor 110 peut avoir son drain 110c connecté à la source du transistor 112a. Le drain 112c du 10 transistor 112 peut être connecté au bloc de réception (RX) pour traiter des signaux reçus de l'antenne 100. En outre, 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 15 masse. Comme on le décrira plus en détail, au moins un transistor 106, qui peut fonctionner comme un commutateur de corps de substrat pour le transistor 112, peut être prévu au niveau du corps de substrat 112d selon un exemple de technique de commutation de corps.

20 En particulier, le au moins un transistor 106 peut être commuté sur un état de marche ou un état d'arrêt, suivant si un mode d'émission (Tx) ou un mode de réception (Rx) respectif est en fonctionnement. Comme on le décrira plus en détail ci-dessous selon un 25 exemple de mode de réalisation de l'invention, le commutateur de réception 104 de la figure 1A peut donner différents circuits équivalents suivant si le commutateur de réception 104 est dans un état d'arrêt, comme l'illustre la figure 1B, ou dans un état de 30 marche, comme l'illustre la figure 1C. A. Mode d'émission 2909497 9 La figure 1B illustre un circuit équivalent du commutateur de réception 104 dans un état d'arrêt (par exemple désactivé, bloqué, etc.), selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1B, 5 le commutateur de réception 104 peut être placé dans l'état d'arrêt afin d'assurer un isolement vis-à-vis du commutateur d'émission 102. Avec le commutateur de réception 104 dans l'état d'arrêt, un signal d'émission peut être fourni d'un bloc d'émission (Tx) à l'antenne 10 100. Comme le montre la figure 1B, lorsque le commutateur de réception 104 est dans un état d'arrêt, les transistors empilés 108, 110, 112 peuvent alors être placés dans un état d'arrêt (par exemple ouvert), fournissant ainsi une impédance plus élevée. Le 15 transistor empilé 106 peut être placé dans un état d'arrêt 114 (par exemple fermé), court-circuitant ainsi le corps de substrat 112d du transistor 112 vers la masse, et réduisant les chemins de signal pour qu'un courant de fuite circule de la source 112a au 20 drain 112c. Dans la configuration de la figure 1B, la puissance du signal d'émission (Tx) peut être maximisée (et en maximisant la capacité de manipulation de puissance du bloc Tx). La capacité de manipulation de 25 puissance du commutateur d'émission 102 peut être déterminée en commandant le courant de fuite dirigé vers le commutateur de réception à l'état d'arrêt 104 de même que la tension de claquage de source à drain des commutateurs en cascade 108, 110 et 112 du 30 commutateur de réception 104. Ainsi, la puissance d'émission maximale du commutateur d'émission 102 peut 2909497 10 dépendre des caractéristiques du commutateur de réception 104. On notera qu'afin d'augmenter la capacité de manipulation de puissance du commutateur Tx 102, le 5 nombre de transistors multi-empilés 108, 110, 112 puisse être augmenté pour réduire le fardeau de claquage sur chaque transistor 108, 110, 112. A titre d'exemple, plus de trois transistors 108, 110 et 112 peuvent être mis en cascade, selon un autre mode de 10 réalisation de l'invention. En outre, on appréciera que le dernier transistor 112 de l'antenne 112 puisse commander le courant de fuite au niveau du commutateur de réception 104. Si le courant de fuite vers les commutateurs à l'état d'arrêt 108, 110 et 112 dans le 15 chemin Rx est minimisé, alors une puissance maximale peut être délivrée du bloc Tx à l'antenne 100. Comme décrit ci-dessus, le transistor de commutation de corps 106 qui est connecté entre la masse et le substrat de corps 112d du transistor 112 peut être utilisé pour 20 commander le courant de fuite au niveau du commutateur de réception 104. Plus particulièrement, en plaçant le transistor de commutation de corps 106 dans l'état d'arrêt 114, le corps de substrat 112d du dernier transistor 112 de l'antenne 100 au bloc Rx peut être 25 mis à la masse, réduisant ainsi les chemins de signal pour que le courant de fuite se déplace de la source 112a au drain 112c. En se référant encore à la figure 1B, lorsque le commutateur de réception 104 est dans la position 30 d'arrêt, les transistors empilés 108, 110 peuvent être des transistors de corps flottant alors que le transistor empilé 112 peut être un transistor de corps 2909497 11 mis à la masse. La figure 2A illustre un modèle simplifié équivalent d'un transistor de corps flottant à un état d'arrêt 200 tel que les transistors 108, 110 sur la figure 1B, selon un exemple de mode de 5 réalisation de l'invention. La figure 2B illustre un modèle simplifié équivalent d'un transistor de corps mis à la masse à un état d'arrêt 202 tel que le transistor 112 sur la figure 1B, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Les modèles 10 équivalents sur les figures 2A et 2B comprennent les condensateurs 212, 214, 216, 218 de même que des diodes à jonction p-n 204, 206 selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Lorsqu'une excursion de tension au niveau de 15 l'antenne 100 est reçue par le commutateur de réception 104, l'excursion de tension peut être divisée parmi les transistors empilés 108, 110 et 112. En conséquence, le dernier transistor 112 peut ne subir qu'un tiers de l'excursion de tension entière au niveau de l'antenne, 20 réduisant ainsi la possibilité de tension de claquage source à drain pour le transistor 112. On appréciera toutefois que l'excursion de tension au niveau du dernier transistor 112 puisse être différente, et peut être plus petite, si des transistors précédents 25 supplémentaires sont prévus selon d'autres modes de réalisation de l'invention pour réduire le fardeau sur les transistors empilés 108, 110, 112. Les transistors 108, 110 peuvent être des transistors de corps flottant, comme l'illustre la 30 figure 2A. Toutefois, afin de réduire le courant de fuite vers le bloc Rx et maximiser la manipulation de puissance du bloc Tx vers l'antenne 100, le transistor 2909497 12 de commutation de corps 106 peut être placé dans la position de marche 114 pour connecter le corps de substrat 112d à la masse. En conséquence, le transistor 112 peut être un transistor de corps mis à la masse, 5 comme l'illustre la figure 2B, qui réduit les chemins de signal pour qu'un courant de fuite circule de la source 112a au drain 112c. Lorsqu'une excursion de tension négative est appliquée au commutateur de réception 104, les diodes à 10 jonction p-n 204, 206 du transistor 112 peuvent se mettre en marche de sorte qu'un courant de fuite puisse apparaître par le courant traversant les diodes à jonction p-n 204, 206. Une question avec la mise en marche de la diode à jonction p-n 204, 206 peut être la 15 coupure possible de l'excursion de tension négative de sorte que la capacité de manipulation de puissance du bloc Tx vers l'antenne 100 puisse être limitée. Toutefois, ce courant de fuite généré par formation de canal du dispositif 112 dans l'état d'arrêt est empêché 20 du fait que le niveau de tension en 112a est fixé par la tension de mise en marche de la diode à jonction p-n 204. En effet, les transistors multi-empilés 108, 110 et 112 à l'état d'arrêt peuvent diviser l'excursion de tension au niveau du port d'antenne de sorte que le 25 dernier transistor à l'état d'arrêt 112, et ainsi les diodes à jonction p-n 204, 206, peuvent ne subir qu'un tiers de l'excursion de tension au niveau de l'antenne 100. Ainsi, l'excursion de tension globale au niveau du port d'antenne peut ne pas être suffisante pour mettre 30 en marche les diodes à jonction p-n 204, 206 au niveau du dernier transistor 112.

2909497 13 B. Mode de réception La figure 1C illustre un circuit équivalent du commutateur de réception 104 dans un état de marche (par exemple d'activation, de réception, etc.), selon 5 un exemple de mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1C, le commutateur de réception 104 peut être placé dans la position de marche afin que le bloc de réception (RX) reçoive un signal de l'antenne 100. Avec le commutateur de réception 104 dans l'état de marche, 10 le commutateur d'émission 102 peut être placé dans l'état d'arrêt (par exemple désactivé, bloqué) pour isoler le commutateur d'émission 102 du commutateur de réception 104. Comme le montre la figure 1C, lorsque le commutateur de réception 104 est dans un état de marche, 15 le transistor empilé 106 peut être placé dans un état d'arrêt 116, formant ainsi un élément résistif équivalent entre le substrat de corps 112d du transistor 112 et la masse (par exemple le corps flottant). De cette manière, la perte d'insertion au 20 niveau du chemin de réception (Rx) de l'antenne 100 au bloc RX peut être minimisée. La figure 3 illustre un modèle simplifié équivalent d'un transistor de corps flottant à l'état de marche 300, selon un exemple de mode de réalisation 25 de l'invention. Comme décrit ci-dessus, le transistor 106 peut être dans une position d'arrêt 116 pour fournir un transistor de corps flottant, comme l'illustre le modèle simplifié équivalent de la figure 3. Sur la figure 3, à mesure que la taille du 30 transistor 112 augmente, les condensateurs parasites 304, 306, 308, 310 peuvent former un autre chemin de signal à l'état de marche 300. Plus spécifiquement, le 2909497 14 transistor à l'état de marche de la figure 3 peut comporter un élément résistif à l'état de marche 302, un condensateur grille-drain 308 à un condensateur grille-source 310, et un condensateur drain-corps 304 5 et un condensateur corps-source 306 comme chemins de signal. Si le substrat de corps est émis à la masse, alors l'un de ces chemins de signal à travers les condensateurs 304, 306 pourrait être perdu, augmentant ainsi la perte d'insertion. En conséquence, lorsque le 10 commutateur de réception 304 est dans l'état de marche, le dernier transistor 112 doit être dans l'état de corps flottant (par exemple avec le transistor 106 dans l'état de marche 116) pour assurer une perte d'insertion minimale.

15 II. Un deuxième mode de réalisation d'un commutateur d'antenne RF CMOS On décrira à présent une variante de réalisation d'un commutateur d'antenne RF CMOS avec performance 20 d'harmonique supplémentaire et/ou capacité de manipulation de puissance supplémentaire en référence aux figures 4A à 4C et 5. En général, un commutateur d'antenne RF CMOS selon un exemple de mode de réalisation de l'invention peut comprendre des ou drain à des fonctionnements de commutateur de de réalisation de le commutateur de des transistors en et 406, qui peuvent 25 connexions électriques source à support support. La figure 4A illustre simplifiés d'un autre exemple réception 404 selon un mode 30 l'invention. En particulier, réception 400 peut comprendre cascade ou empilés 408, 140, 142 2909497 15 être des transistors CMOS, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Le transistor 408 peut comprendre une source 408a, une grille 408b, un drain 408c et un substrat de corps 408d. Le transistor 410 5 peut comprendre une source 410a, une grille 410b, un drain 410c et un substrat de corps 410d. Le transistor 412 peut comprendre une source 412a, une grille 412b, un drain 412c et un substrat de corps 112d. Le transistor 106 peut comprendre une source 106a, une 10 grille 106b, un drain 106c et un substrat de corps (non illustré). Le transistor 408 peut avoir son drain 408c connecté à la source 410a du transistor 410. En outre, le transistor 410 peut avoir son drain 410c connecté à 15 la source du transistor 412a. Le drain 412c du transistor 412 peut être connecté au bloc de réception (RX) pour traiter des signaux reçus de l'antenne 400. En outre, le substrat de corps 412a du transistor 412 peut être connecté à la source 406a du transistor 406.

20 Le drain 406c du transistor 406 peut être connecté à la masse. Comme décrit de manière similaire ci-dessus, au moins un transistor 406, qui peut fonctionner comme un commutateur de corps de substrat pour le transistor 412, peut être disposé au niveau du corps de substrat 412d 25 selon un exemple de technique de commutation de corps. Comme décrit antérieurement, la capacité de manipulation de puissance d'un commutateur d'émission tel que le commutateur d'émission 402 peut dépendre de la performance (par exemple la fuite, la tension de 30 claquage, etc.) d'un commutateur de réception tel que le commutateur de réception 404 dans un état d'arrêt. En outre, l'admission/manipulation d'une grande 2909497 16 excursion de tension au niveau du port d'antenne 400, le maintien d'une impédance élevée du dispositif à l'arrêt (tel que le commutateur de réception 404), et l'aptitude à désactiver la diode à jonction de substrat 5 à une excursion de tension négative dans le commutateur de réception 404 peuvent être considérés pour garantir une capacité de manipulation de puissance élevée d'une conception de commutateur CMOS. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, la considération 10 liée à la grande excursion de tension au niveau du port d'antenne 400 peut être accomplie en utilisant une structure multi-empilement telle que celle proposée par les transistors 408, 410, 412. En particulier, une excursion de tension au niveau du port d'antenne 400 15 peut être divisée parmi les transistors empilés ou en cascade 408, 410, 412. De même, selon un mode de réalisation de l'invention, la considération concernant le maintien de l'impédance élevée du dispositif à l'arrêt peut être améliorée en utilisant un transistor 20 406 tel qu'un commutateur de corps, comme décrit précédemment ci-dessus. Les figures 4B et 4C illustrent un fonctionnement d'un commutateur de corps pour un commutateur de réception, selon un exemple de mode de réalisation de 25 l'invention. Comme le montre la figure 4B, le transistor 406 qui fonctionne comme un commutateur de corps peut connecter (par exemple court-circuiter 414) le substrat de corps 412d à la masse, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. D'autre part, en 30 se référant à la figure 4C, le transistor 406 qui fonctionne comme un commutateur de corps peut fournir une résistance entre le substrat de corps 412d et la 2909497 17 masse, proposant ainsi le transistor 412 dans un état de corps flottant, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. On appréciera que lorsqu'une excursion de tension 5 négative d'un signal de puissance élevée est appliquée, la mise en marche des diodes à jonction de substrat 204, 206 du dispositif à l'arrêt dans le commutateur de réception puisse être l'un des goulots d'étranglement pour amplifier la capacité de manipulation de puissance 10 d'un commutateur CMOS. Selon un mode de réalisation de l'invention, les connexions (par exemple les connexions 418, 420) entrent soit (i) la source et le corps de substrat (par exemple le support) soit (ii) le drain et le corps de substrat (par exemple le support) alors que 15 l'autre port reste dans un état de corps flottant, comme l'illustre la figure 4C, peuvent améliorer la capacité de manipulation de puissance de même que la performance d'harmonique en manipulant le courant de fuite non souhaitable provenant de la diode à jonction 20 de substrat. En effet, comme le montre la figure 4C, les transistors 408, 412 peuvent comprendre des connexions électriques 418, 420 respectives. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, la connexion électrique 418 peut connecter la source 408a 25 et le corps de substrat 408d (par exemple le support) du transistor 408. De même, la connexion électrique 420 peut connecter la source 410a et le corps de substrat 410d du transistor 410. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, les connexions électriques 30 418, 220 peuvent former un court-circuit entre les sources respectives 408a, 410a et les corps de substrat 408d, 410d. Toutefois, dans d'autres modes de 2909497 18 réalisation de l'invention, la connexion électrique peut être mise en oeuvre avec une résistance (par exemple un petit élément résistif) entre la source et un corps de substrat d'un transistor. Dans un autre 5 mode de réalisation en variante de l'invention, les connexions électriques peuvent être prévues pour connecter le drain au corps de substrat (par exemple au support) d'un transistor. On appréciera que dans un commutateur de réception 10 404 avec trois transistors empilés 408, 410, 412, les connexions de source ou drain au support 418, 420 puissent être appliquées au premier transistor 408 et au deuxième transistor 410 du côté de l'antenne 400. Dans un exemple de mode de réalisation de l'invention, 15 le troisième transistor 412, qui est le plus proche du (des) bloc(s) RX,peut ne pas inclure une connexion source ou drain à support. En revanche, comme décrit ci-dessus, le troisième transistor 412 peut comprendre un transistor 406 qui fonctionne comme un commutateur 20 de corps qui peut remplacer le troisième transistor 412 dans un état de corps flottant, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. La figure 5 illustre un modèle 500 d'éléments simplifiés équivalents d'un commutateur de réception 25 qui utilise une connexion de source ou de drain à support avec une technique de corps flottant, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. En se référant à nouveau aux figures 2A à 2B, dans l'exemple de la technique de corps flottant, il peut y avoir deux 30 diodes à jonction 204, 206 - une pour la diode à jonction de source à support 204 et l'autre pour la diode à jonction de drain à support 206. Lorsqu'une 2909497 19 excursion de tension négative avec puissance élevée est appliquée à le commutateur CMOS à l'état d'arrêt, ces deux diodes 204, 206 peuvent générer un courant de fuite non souhaitable vers le commutateur de réception 5 à l'état d'arrêt. La figure 5 illustre que si le support de substrat (par exemple du transistor 408, 410) est connecté soit à la source soit au drain alors que l'autre port (par exemple du transistor 412) non connecté au corps reste dans l'état de corps flottant, 10 l'une des diodes à jonction et l'un des condensateurs à jonction dans le modèle équivalent simplifié de l'élément peuvent être désactivés. En conséquence, le courant de fuite dans le commutateur Rx à l'état d'arrêt peut être réduit en raison de la capacité de 15 désactivation de la diode à jonction de substrat qui tend à agir comme une source de courant à une excursion de tension de puissance élevée au niveau du port d'antenne de même que la réduction de la capacité parasite dans la jonction de substrat, comme le montre 20 la figure 5. Par suite, la capacité de manipulation de puissance du commutateur qui a la connexion entre la source ou le drain et le support est plus élevée que celle qui n'a que la technique de corps flottant.

25 III. Résultats de simulation Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, la figure 6 illustre une première impédance à l'état d'arrêt 602 pour un commutateur CMOS utilisant une technique de corps flottant, comme sur la 30 figure 1C, et une seconde impédance à l'état d'arrêt 604 pour un commutateur CMOS utilisant en outre une technique de connexion de source à support, comme sur 2909497 20 la figure 4C. Comme le montre la figure 6, la première impédance à l'état d'arrêt 602 et la seconde impédance à l'état d'arrêt 604 peuvent varier en fonction de la fréquence de fonctionnement et/ou du niveau de 5 puissance d'entrée. Selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, des variations dans la première impédance à l'état d'arrêt 602 peuvent être dues à des capacités parasites. D'autre part, des variations dans la seconde impédance à l'état d'arrêt 10 604 peuvent être dues à une capacité parasite et à l'activation de la diode de jonction à l'excursion de tension négative. Dans un exemple de mode de réalisation de l'invention, la variation de l'impédance à l'état 15 d'arrêt du commutateur de réception (par exemple du commutateur de réception 404) peut affecter la capacité de manipulation de puissance et la performance d'harmonique au niveau du commutateur Tx (par exemple le commutateur Tx 402). A la simulation de petit signal 20 qui est effectuée en balayant des fréquences avec une puissance d'entrée fixe, les deux types différents de structures décrits ci-dessus, comme sur les figures 1A et 4A, ont presque la même impédance à l'état d'arrêt. Toutefois, la première impédance à l'état d'arrêt 602 25 (par exemple le commutateur CMOS utilisant la technique de corps flottant) montre une tendance différente à celle de la seconde impédance à l'état d'arrêt 604 (par exemple le commutateur CMOS ayant une connexion 418, 420 entre la source et le corps de substrat) dans le 30 cas de la simulation de grand signal qui est effectuée en balayant les puissances d'entrée avec une fréquence fixe, selon un exemple de mode de réalisation de 2909497 21 l'invention. En particulier, à une puissance d'entrée RF plus élevée, la seconde impédance à l'état d'arrêt 604 est plus élevée que la première impédance à l'état d'arrêt 602. Ainsi, un commutateur utilisant une 5 connexion de source-corps peut avoir une capacité de manipulation de puissance plus élevée et une performance d'harmonique meilleure qu'un commutateur n'ayant qu'une technique de corps flottant du fait que la variation de l'impédance à l'état d'arrêt chute de 10 façon différente lorsque la puissance d'entrée augmente. La figure 7 illustre des résultats de simulation pour le fonctionnement d'un commutateur d'émission multibande selon l'exemple de mode de réalisation de l'invention. En particulier, la figure 7 illustre une 15 première capacité de manipulation de puissance 702 dans un commutateur d'émission lorsque le commutateur de réception utilise une technique de corps flottant, comme sur la figure 1A. De même, la figure 7 illustre également une seconde capacité de manipulation de 20 puissance 704 dans un commutateur d'émission lorsque le commutateur de réception utilise une technique de connexion de source à support, comme sur la figure 4A. La figure 8 illustre des résultats de simulation pour le fonctionnement d'un commutateur d'émission 25 multibande cité à titre d'exemple, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. En particulier, la figure 8 illustre une performance de deuxième harmonique 802 pour le commutateur d'émission lorsque le commutateur de réception utilise une technique de 30 corps flottant, comme sur la figure 1A. De même, la figure 8 illustre une performance de deuxième harmonique 804 dans un commutateur d'émission lorsque 2909497 22 le commutateur de réception utilise une technique de connexion de source à support, comme sur la figure 4A. La figure 9 illustre des résultats de simulation pour le fonctionnement d'un commutateur d'émission 5 multibande cité à titre d'exemple, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. En particulier, la figure 9 illustre une performance de troisième harmonique 802 pour un commutateur d'émission lorsque le commutateur de réception utilise une technique de 10 corps flottant, comme sur la figure 1A. De même, la figure 9 illustre une performance de troisième harmonique 904 dans un commutateur d'émission lorsque le commutateur de réception utilise une technique de connexion de source à support, comme sur la figure 4A.

15 De nombreuses modifications et d'autres modes de réalisation de l'invention indiqués ici apparaîtront à l'homme du métier auquel ces inventions appartiennent, tirant profit des enseignements présentés dans les descriptions précédentes et les dessins associés. En 20 conséquence, il faut comprendre que les inventions ne sont pas limitées aux modes de réalisation spécifiques révélés et que des modifications et d'autres modes de réalisation sont censés être inclus dans la portée des revendications annexées. Bien que des termes 25 spécifiques soient employés ici, ils sont utilisés dans un sens générique et descriptif uniquement et non à des fins de limitation.

Claims

REVENDICATIONS

1. Commutateur d'antenne CMOS, comprenant : une antenne opérationnelle à une pluralité de bandes de radiofréquence (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 et un deuxième transistor, dans 10 lequel le premier transistor comprend une première source, un premier drain et un premier substrat de corps, dans lequel le deuxième transistor comprend une deuxième source, un deuxième drain et un deuxième substrat de corps, dans lequel le premier substrat de 15 corps est connecté électriquement à la première source ou au premier drain, et dans lequel le deuxième substrat de corps peut être sélectivement connecté entre une résistance et la masse.

2. Commutateur d'antenne selon la revendication 1, 20 dans lequel le premier drain est connecté à la deuxième source, et dans lequel le deuxième drain est connecté à au moins un bloc de réception. 2909497 24

3. Commutateur d'antenne selon la revendication 2, dans lequel la pluralité de transistors comprend un troisième transistor comportant une troisième source, un troisième drain et un troisième substrat de corps, dans lequel le troisième substrat de corps est connecté électriquement à la troisième source ou au troisième drain, et dans lequel le troisième drain est connecté électriquement à la première source.

4. Commutateur d'antenne selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de transistors comprend un commutateur de substrat de corps destiné à connecter sélectivement le deuxième substrat de corps entre la résistance et la masse.

5. Commutateur d'antenne selon la revendication 1, dans lequel la résistance comprend une résistance d'état d'arrêt du commutateur de substrat de corps.

6. Commutateur d'antenne selon la revendication 4, dans lequel le deuxième substrat de corps comprend une troisième source et un troisième drain, dans lequel la troisième source est connectée au deuxième substrat de corps, et dans lequel le troisième drain est connecté à la masse.

7. Commutateur d'antenne selon la revendication 4, dans lequel pendant un mode d'émission (Tx), le commutateur d'émission est activé, le commutateur de réception est désactivé, et le commutateur de substrat de corps est activé pour connecter le deuxième substrat de corps à la masse, minimisant ainsi le courant de fuite pour empêcher une formation de canal dans le commutateur de réception.

8. Commutateur d'antenne selon la revendication 4, dans lequel pendant un mode de réception (Rx), le 2909497 25 commutateur d'émission est désactivé, le commutateur de réception est activé, et le commutateur de substrat de corps est désactivé pour fournir la résistance entre le deuxième substrat de corps et la masse, formant ainsi 5 un chemin de signal pour un signal de réception.

9. Commutateur d'antenne selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de transistors comprend des semi-conducteurs à oxyde de métal complémentaires (CMOS) qui sont en cascade les uns par rapport aux autres. 10

10. Commutateur d'antenne selon la revendication 1, dans lequel le premier transistor comprenant le premier substrat de corps qui est connecté électriquement à la première source ou au premier drain est le plus proche de l'antenne. 15

11. Procédé pour un commutateur d'antenne CMOS, comprenant les étapes consistant à : fournir une antenne opérationnelle à une pluralité de bandes de radiofréquence ; connecter électriquement un commutateur d'émission 20 et un commutateur de réception à l'antenne, dans lequel un commutateur de réception comprend une pluralité de transistors, comprenant un premier transistor et un deuxième transistor, dans lequel le premier transistor comprend une première source, un premier drain et un 25 premier substrat de corps, et dans lequel le deuxième transistor comprend une deuxième source, un deuxième drain et un deuxième substrat de corps ; connecter électriquement le premier substrat de corps à la première source ou au premier drain ; et 30 connecter sélectivement le deuxième substrat de corps entre une résistance et la masse. 2909497 26 12 Procédé selon la revendication 11, dans lequel le premier drain est connecté à la deuxième source, et dans lequel le deuxième drain est connecté à au moins un bloc de réception. 5 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la pluralité de transistors comprend un troisième transistor comportant une troisième source, un troisième drain et un troisième substrat de corps, et comprenant en outre l'étape consistant à : 10 connecter électriquement le troisième substrat de corps à la troisième source ou au troisième drain, et dans lequel le troisième drain est connecté électriquement à la première source. 14. Procédé selon la revendication 11, dans lequel 15 la connexion sélective comprend la connexion sélective du deuxième substrat de corps entre une résistance et la masse en utilisant un commutateur de substrat de corps. 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel 20 la résistance comprend une résistance d'état d'arrêt du commutateur de substrat de corps. 16. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le deuxième substrat de corps comprend une troisième source et un troisième drain, dans lequel la troisième 25 source est connectée au deuxième substrat de corps, et dans lequel le troisième drain est connecté à la masse. 17. Procédé selon la revendication 14, dans lequel pendant un mode d'émission (Tx), le commutateur d'émission est activé, le commutateur de réception est 30 désactivé, et le commutateur de substrat de corps est activé pour connecter le deuxième substrat de corps à la masse, minimisant ainsi le courant de fuite pour 2909497 27 empêcher une formation de canal dans le commutateur de réception. 18. Procédé selon la revendication 14, dans lequel pendant un mode de réception (Rx), le commutateur 5 d'émission est désactivé, le commutateur de réception est activé, et le commutateur de substrat de corps est désactivé pour fournir la résistance entre le deuxième substrat de corps et la masse, formant ainsi un chemin de signal pour un signal de réception. 10 19. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la pluralité de transistors comprend des semi-conducteurs à oxyde de métal complémentaires (CMOS) qui sont en cascade les uns par rapport aux autres. 20. Procédé selon la revendication 11, dans lequel 15 le premier transistor comprenant le premier substrat de corps qui est connecté électriquement à la première source ou au premier drain est le plus proche de l'antenne.