双刀双掷射频开关制造技术

本发明专利技术提供的一种双刀双掷射频开关，包括：第一臂(A1)连接在第一射频端(RF1)和第一天线端(ANT1)之间，第二臂(A2)连接在第一天线端(ANT1)和第二射频端(RF2)之间，第三臂(A3)连接在第二射频端(RF2)和第二天线端(ANT2)之间，第四臂(A4)连接在第二天线端(ANT2)和第一射频端(RF1)之间，第一电感(L1)和第二电感(L2)串联在第一天线端(ANT1)和第二天线端(ANT2)之间；第一～第四臂(A1～A4)结构完全相同，每一臂包括：两个电容和一个开关器件，所述开关器件串联在所述两个电容之间。本发明专利技术与现有技术相比具有低插入损耗和高隔离度性能以及更小器件体积。

【技术实现步骤摘要】
双刀双掷射频开关
本专利技术涉及集成电路领域，特别是涉及一种双刀双掷射频开关。
技术介绍
随着现代通信技术的深入发展通信设备正在向小型化和低能耗发展，这就要求通信设备内的每个组件都采用小型化设计，尽量控制器件尺寸和厚度，同时也要尽量减少组件数量及组件功率消耗。射频信号输入输出模块主要可实现对接收射频信号的低噪声放大和发射射频信号的功率放大等功能，是射频通信设备中不可或缺的组成部分，其中，双刀双掷开关用以实现射频信号的信号流向控制等作用。在目前的微波通讯系统中，功率开关通常采用几种形式：(1)采用分立的硅材料的PIN二极管，采用混合电路的方式实现，其缺点是体积大，工作频率窄且控制电路复杂；(2)采用砷化镓GaAs高电子迁移率晶体管pHEMT单片开关，高电子迁移率晶体管开关具有体积小、应用频带宽等特点，但是，不易于和其它的射频电路做单芯片整合；(3)采用MOS器件的开关，有价格优势，适于和其它部分通信电路做片上集成，缺点是耐压和耐大功率的能力有限。除此之外，现有的功率开关还急需克服插入损耗大、隔离度不理想、输入输出驻波比大和开关响应时间长等缺点，随着现代通信技术的不断发展和人们对通信质量要求地日益苛刻，传统的双刀双掷开关已不能满足实际使用的需求。图1为一种现有的双刀双掷射频开关结构。这种结构能够控制射频信号，使其可在两个射频端RF1和RF2及两个天线端ANT1和ANT2组成的四个端口之间任意切换。然而，由于任一通路必须经过两个开关器件，这种结构的缺点是插入损耗较大，而且各端口之间的隔离度不够理想，器件适用度受限。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种与现有技术相比具有低插入损耗和高隔离度性能以及更小器件体积的双刀双掷开关。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种双刀双掷射频开关，包括：第一射频端RF1、第二射频端RF2、第一～第四臂A1～A4、第一～第三电感L1～L3和第一～第二天线端ANT1、ANT2；第一臂A1连接在第一射频端RF1和第一天线端ANT1之间，第二臂A2连接在第一天线端ANT1和第二射频端RF2之间，第三臂A3连接在第二射频端RF2和第二天线端ANT2之间，第四臂A4连接在第二天线端ANT2和第一射频端RF1之间，第一电感L1和第二电感L2串联在第一天线端ANT1和第二天线端ANT2之间；其中，第一～第四臂A1～A4结构完全相同，每一臂包括：两个电容和一个开关器件，所述开关器件串联在所述两个电容之间。当开关器件导通时，相应的臂导通；当开关器件断开时，相应的臂断开。进一步改进，还包括第三电感L3和第九电容C9，第三电感L3一端连接在第一电感L1和第二电感L2之间，另一端内部接地；第九电容C9与第三电感L3并联。进一步改进，开关器件S1～S4是PMOS、NMOS、HEMT或LDMOS。其中，当射频信号在第一射频端RF1与第一天线端ANT1之间通过，第一臂A1和第三臂A3导通，第二臂A2和第四臂A4断开。其中，当射频信号在第二射频端RF2与第一天线端ANT1之间通过，第二臂A2和第四臂A4导通，第一臂A1和第三臂A3断开。其中，当射频信号在第二射频端RF2与第二天线端ANT2之间通过，第一臂A1和第三臂A3导通，第二臂A2和第四臂A4断开。其中，当射频信号在第一射频端RF1与第二天线端ANT2之间通过，第二臂A2和第四臂A4导通，第一臂A1和第三臂A3断开。进一步改进，构成第一～第四臂A1～A4的所有电容容值相同，记为C；第一电感L1与第二电感L2的电感值相同，记为L；双刀双掷射频开关使用的频率记为f；且C与2L可在f上谐振，即第九电容C9的电容值C’与第三电感L3的电感值L'可在f上谐振，即下面对本专利技术提供的双刀双掷射频开关的工作原理进行说明。图3所示是当射频信号在第一射频端RF1与第一天线端ANT1之间通过时的等效电路，为了简化分析，忽略了第九电容C9和第三电感L3。此时，第一臂A1和第三臂A3导通，第二臂A2和第四臂A4断开，第一和第三开关器件S1、S3导通，简化为短路，第二和第四开关器件S2、S4断开，简化为一个电容，记为Coff。图4所示是在图3所示基础上进一步简化的等效电路，这里假设图3中的C1～C8都足够大，以至于在双刀双掷射频开关使用的工作频率上，它们可以被认为是交流短路(ACshort)。此种情况下，第一臂A1和第三臂A3成为短路支路，而第二臂A2和第四臂A4等效为Coff。第一射频端RF1和第一天线端ANT1短路，第二天线端ANT2和第二射频端RF2短路，他们之间的连接等效为两个并联的Coff，以及一个等效电感值为L1+L2的电感，它们可以在双刀双掷射频开关使用的工作频率上产生并联谐振，以此产生RF1/ANT1和RF2/ANT2之间的高隔离度，并且提供RF1到ANT1之间的低插入损耗。当射频信号在其他任何两个端口之间传递的时候，本专利技术提供的双刀双掷射频开关工作原理类似。相比现有的双刀双掷射频开关，本专利技术提供的结构，不仅在导通的端口之间插入损耗较低(只经过一个开关器件)，而且在断开的端口之间产生更高的隔离度(由于并联谐振)。图2所示的第三电感L3用于确保第一天线端ANT1和第二天线端ANT2同时有对地的放电通路，这在射频芯片产品的ESD性能上起着颇为重要的作用。然而，为确保L3的引入不影响L1和L2的串联电路结构，同时引入了第九电容C9。当第九电容C9和第三电感L3在双刀双掷射频开关使用的工作频率上产生并联谐振，第九电容C9和第三电感L3组成的网络在第一电感L1和第一电感L2之间产生一个高阻抗，这样射频信号并不会因为第九电容C9和第三电感L3的引入，而造成影响，由此即可保证了第一天线端ANT1和第二天线端ANT2的ESD性能，同时又可以维持双刀双掷射频开关的低插入损耗和高隔离度性能。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是一种现有双刀双掷射频开关的结构示意图。图2是本专利技术的第一实施例结构示意图。图3是本专利技术的第一实施例结构的简化电路图。图4是本专利技术的第一实施例结构的等效电路图。附图标记说明RF1、RF2是第一～第二射频端ANT1、ANT2是第一～第二天线端A1～A4是第一～第四臂L1～L3第一～第三电感C1～C9是第一～第九电容S1～S4是第一～第四开关器件具体实施方式如图2所示，本专利技术双刀双掷射频开关一实施例，包括：第一射频端RF1、第二射频端RF2、第一～第四臂A1～A4、第一～第三电感L1～L3和第一～第二天线端ANT1～ANT2；第一臂A1连接在第一射频端RF1和第一天线端ANT1之间，第二臂A2连接在第一天线端ANT1和第二射频端RF2之间，第三臂A3连接在第二射频端RF2和第二天线端ANT2之间，第四臂A4连接在第二天线端ANT2和第一射频端RF1之间，第一电感L1和第二电感L2串联在第一天线端ANT1和第二天线端ANT2之间；其中，第一～第四臂A1～A4结构完全相同，每一臂包括：两个电容和一个开关器件，所述开关器件串联在所述两个电容之间。当开关器件导通时，相应的臂导通；当开关器件断开时，相应的臂断开。第一臂包括：第一电容C1、第二电容C2和第一开关器件S1，第一开关器件S1串联在第一电容C1和第二电容C2之间。第二臂包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双刀双掷射频开关，其特征在于，包括：第一射频端(RF1)、第二射频端(RF2)、第一～第四臂(A1～A4)、第一～第三电感(L1～L3)和第一～第二天线端(ANT1、ANT2)；第一臂(A1)连接在第一射频端(RF1)和第一天线端(ANT1)之间，第二臂(A2)连接在第一天线端(ANT1)和第二射频端(RF2)之间，第三臂(A3)连接在第二射频端(RF2)和第二天线端(ANT2)之间，第四臂(A4)连接在第二天线端(ANT2)和第一射频端(RF1)之间，第一电感(L1)和第二电感(L2)串联在第一天线端(ANT1)和第二天线端(ANT2)之间；其中，第一～第四臂(A1～A4)结构完全相同，每一臂包括：两个电容和一个开关器件，所述开关器件串联在所述两个电容之间。

【技术特征摘要】
1.一种双刀双掷射频开关，其特征在于，包括：第一射频端(RF1)、第二射频端(RF2)、第一～第四臂(A1～A4)、第一～第三电感(L1～L3)和第一～第二天线端(ANT1、ANT2)；第一臂(A1)连接在第一射频端(RF1)和第一天线端(ANT1)之间，第二臂(A2)连接在第一天线端(ANT1)和第二射频端(RF2)之间，第三臂(A3)连接在第二射频端(RF2)和第二天线端(ANT2)之间，第四臂(A4)连接在第二天线端(ANT2)和第一射频端(RF1)之间，第一电感(L1)和第二电感(L2)串联在第一天线端(ANT1)和第二天线端(ANT2)之间；其中，第一～第四臂(A1～A4)结构完全相同，每一臂包括：两个电容和一个开关器件，所述开关器件串联在所述两个电容之间。2.如权利要求1所述双刀双掷射频开关，其特征在于：还包括第三电感(L3)和第九电容(C9)，第三电感(L3)一端连接在第一电感(L1)和第二电感(L2)之间，另一端内部接地；第九电容(C9)与第三电感(L3)并联。3.如权利要求1所述双刀双掷射频开关，其特征在于：开关器件(S1～S4)是PMOS、NMOS、HEMT或LDMOS。4.如权利要求1所述双刀双掷射频开关，其特征在于：当射频信号在第...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵奂，
申请(专利权)人：湖南格兰德芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43