射频开关及其射频通信系统

摘要

本申请公开了一种射频开关及其射频通信系统，包括：N个串行连接的开关管，开关管Qi的第一通路端连接开关管Qi‑1的第二通路端，开关管Qi的第二通路端连接开关管Qi+1的第一通路端，开关管Q1的第一通路端作为射频开关的输出端，开关管QN的第二通路端作为射频开关的输入端，N为大于1的整数，i

说明书

技术领域

本发明涉及电子电力技术领域，更具体地，涉及一种射频开关及其射频通信系统。

背景技术

随着便携式数码产品的普及，在通信系统中，射频芯片所占的比重越来越高。其中，射频开关广泛应用于射频通道切换，阻抗匹配，天线调谐，孔径调谐等领域中。不用的应用背景下，开关需要承受的射频电压由几伏特到几百伏特不等。

然而，在高频环境下，射频开关受寄生效应的影响，其端子处会表现出来寄生电容特性，使得等效值增大不容忽略，该寄生电容会对射频开关的性能造成不利影响。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种射频开关及其射频通信系统。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种射频开关，包括：N个串行连接的开关管，开关管Qi的第一通路端连接开关管Qi-1的第二通路端，开关管Qi的第二通路端连接开关管Qi+1的第一通路端，开关管Q1的第一通路端作为射频开关的输出端，开关管QN的第二通路端作为射频开关的输入端，N为大于1的整数，i

可选地，所述输出端连接射频功率地，所述输入端连接射频功率源，所述开关管Q1的耐压值小于所述开关管QN的耐压值。

可选地，所述开关管的耐压值与自身沟道长度和/或沟道宽度相关。

可选地，至少两个所述开关管的沟道长度不相同。

可选地，所述开关管Q1的沟道长度小于所述开关管QN的沟道长度。

可选地，所述串行连接的开关管的沟道长度依次增加。

可选地，所述串行连接的开关管的沟道宽度依次增加。

可选地，所述射频开关中开关管为绝缘体上硅型MOS管。

可选地，还包括：分别连接每个所述开关管衬底端的多个偏置单元；以及分别连接每个所述开关管控制端的多个控制单元。

根据本发明实施例的第二方面，还提供了一种射频通信系统，包括上述所述的射频开关。

本发明实施例提出的射频开关，通过将射频开关中各开关管的耐压值差异化设置。进一步地，各开关管的耐压值差异化设置可以匹配射频开关中受寄生效应影响的各开关管的分压情况，进而使得射频开关所能承受的最大耐压值基本不受寄生效应的影响。更进一步地，将串行连接的开关管的沟道长度依次增加，使得射频开关中各开关管的耐压值差异化设置。更进一步地，还可以同时将将串行连接的开关管的沟道宽度依次增加。

进一步地，本申请提供的射频开关中各开关管的沟道长度与各开关管的实际分压情况相匹配，进而射频开关的总面积总体上基本不发生变化，不会造成射频通信系统的制造成本增加。并且本申请在射频开关的制造阶段进行改进，无法在制造完好的射频开关中增设外围补偿电路，减小了射频开关的设计复杂度和制造成本。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了本申请实施例提供的一种射频通信系统的结构框图。

图2示出了本申请实施例提供的射频开关的电路示意图。

图3示出了本申请实施例提供的射频开关的的波形示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

本申请提供的射频开关可以应用于各种通信系统的射频模块中用于射频通道切换、阻抗匹配、天线调谐、孔径调谐等。射频开关例如采用晶体管实施。本申请中射频开关以采用体硅MOS管(SOI MOSFET)为例进行说明。其中，SOI(Silicon on insulator，绝缘体上硅)是在绝缘体上形成半导体薄膜。即体硅MOS管，是在有源层和衬底之间设置绝缘层(例如为氧化物层)以实现有源层与衬底之间的电隔离，进而体硅MOS管之间的寄生电容比原来的少了约一倍左右，且响应速度快、功率低、且集成度高。以下，射频开关中的多个体硅MOS管采用堆叠晶体管技术为例进行说明。

包含本申请中射频开关的射频通信系统有多种，本申请中以一种射频通道切换系统为例进行说明。

图1示出了本申请实施例提供的一种射频通信系统的结构框图。

如图1所示，射频通信系统100例如为射频通道切换系统，可以应用在终端接收模块中。射频通信系统100包括射频收发器110、至少两个射频电路(包括第一射频电路120和第二射频电路130)、选择电路140以及收发天线160。该射频通信系统100可以应用于全双工通信系统或者半双工通信系统中。其中，全双工是指通信双方可同时收发消息的工作方式，本双工是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。

射频收发器110包括发送模块和接收模块，发送模块用于产生在信道中传输的第一电磁波信号，即，第一电磁波信号与选择的用于传输此电磁波的信道特性相互匹配。发送模块中例如可以实现变换、放大、滤波、编码、调制等功能。接收模块用于将接收的第二电磁波信号放大、译码、解调之后得到最初的通信电信号。更进一步地，射频收发器110的发送模块中还包括多路复用器以实现多路传送，对应地，接收模块可以实现解除多路复用的功能，将信号准确的分路处理。

第一射频电路120和第二射频电路130为将射频收发器110与收发天线160之间建立通信的传输介质，用来传输电磁波信号。第一射频电路120和射频收发器110连接以形成接收和发射频率处于第一频段的射频信号的工作路径，第二射频电路130和射频收发器110连接以形成接收和发射频率处于第二频段的射频信号的工作路径，其中，第一频段和第二频段例如为同一全频段的两个子频段。为了实现对同一全频段的不同子频段对应的电磁波信号分通道接收和发送，采用在射频收发器中设置不同的接收端口和发送端口进行电磁波信号的接收和发送。

选择电路140用于选择射频收发器110与收发天线160建立通信连接所需的射频电路。选择电路140包括了控制电路(图中未示出)以及至少两个射频开关150，每个射频开关150分别将一个射频电路与收发天线160连接。控制电路用于控制射频开关的导通和关断，进而选择合适的射频电路以建立射频收发器110与收发天线160之间的通道连接。

在射频通信系统100中，通过控制射频开关150的导通或关断进而切换用于通信的频段。本申请中提供的射频开关150可以降低寄生效应对开关性能的影响。

图2示出了本申请实施例提供的射频开关的电路示意图，图3示出了本申请实施例提供的射频开关的的波形示意图。

如图2所示，射频开关150包括多个串行连接的堆叠结构开关管(Q1-QN，N为大于1的整数)，上述开关管例如为SOI MOS管。开关管Qi的第一通路端Si连接开关管Qi-1的第二通路端Di-1，开关管Qi的第二通路端Di连接开关管Qi+1的第一通路端Si+1，i

串行连接的多个开关管中的源漏通路串接形成传输路径，在不考虑射频开关的寄生效应的基础上，当每个开关管的源漏耐压皆为BVdss时，整个射频开关150的耐压值可以达到N*BVdss。即，射频开关150在关断状态下最高可以承受的电压值为N*BVdss。当射频开关150工作在射频环境下时，寄生效应对射频开关影响不可忽略，此时，每个开关管受寄生电容的影响其实际耐压值(受寄生效应影响的等效耐压值)发生变化，射频开关中的每个开关管受寄生效应的影响其分压能力不再相同，具体地靠近射频开关150输入端VIN处的开关管的分压能力增高，而靠近射频开关150输出端VOUT处的开关管的分压能力增高降低。即，射频开关150在关断状态下最高可以承受的电压值为V1+V2+…+VN，V1

更进一步地，本申请在制造射频开关150的各开关管时，将开关管的沟道长度差异化设置，进而实现射频开关150中的串行连接的MOS管的源漏耐压值差异化设置。具体地，串行连接在射频地和射频源之间的开关管的沟道长度满足如下关系：Lg1≤Lg2≤…≤LgN，且Lg1

更进一步地，还可以在改变开关管的沟道长度的基础上同时改进各开关管的沟道宽度，具体地，串行连接在射频地和射频源之间的开关管的沟道宽度满足如下关系：Wg1≤Wg2≤…≤WgN，且Wg1

更进一步地，射频开关150中的各开关管的沟道长度基于不受寄生效应影响的理想沟道长度而言，一部分开关管的沟道长度减小了，一部分的沟道长度增加了。射频开关150中的各开关管的沟道宽度基于不受寄生效应影响的理想沟道宽度而言，一部分开关管的沟道宽度减小了，一部分的沟道宽度增加了。对于整个射频开关150而言，其器件集成的总面积基本没变化，但射频开关150的耐压能力在射频环境下基本没有收到寄生效应的影响。换言之，相较于由耐压值相同的MOS管串行连接组成的射频开关而言，在满足相同射频开关耐压值的设计基础上，本申请提供的由耐压值差异化设置的MOS管串行连接组成的射频开关的总面积更小。

需要说明的是，各MOS关的第一通路端S为源极，第二通路端D为漏极。更进一步地，各MOS关的第一通路端S为漏极，第二通路端D为源极。

结合附图3所示，射频开关150的各开关管的实际分压值逐渐增大，而射频开关150中MOS管的源漏标的耐压值受沟道长度影响也是呈升高的趋势。

在本申请中，通过将射频开关中的MOS管的沟道长度进行差异化设置，进而使得射频开关中各开关管的耐压值差异化设置。进一步地，各开关管的耐压值差异化设置可以匹配射频开关中受寄生效应影响的各开关管的分压情况，进而使得射频开关所能承受的最大耐压值基本不受寄生效应的影响。本申请提供的射频开关中各开关管的沟道长度和/或沟道宽度与各开关管的实际分压情况相匹配，进而射频开关的总面积总体上基本不发生变化，不会造成射频通信系统的制造成本增加。并且本申请在射频开关的制造阶段进行改进，无法在制造完好的射频开关中增设外围补偿电路，减小了射频开关的设计复杂度和制造成本。

本申请的射频开关可以应用与射频通道切换系统，并且也能应用在阻抗匹配、天线调谐、孔径调谐等电路中。

同时，本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的结构和方法，可以使用不同的配置方法或调节方法对每个结构或该结构的合理变形来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。并且，应理解，本申请实施例中前述的图的放大器各个部件之间的连接关系为示意性举例，并不对本申请实施例造成任何限制。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。