[發明專利]高頻開關模塊

有效

• 申請號: 201210047019.2
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN102739217A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 和智勇介;川本高司;杉山雄太
• 申請（專利權）人: 日立金屬株式會社
• 主分類號: H03K17/56
• 分類號: H03K17/56
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳偉;孟祥海

技術領域

本發明涉及一種高頻開關模塊，尤其是涉及一種對收發天線與兩個以上的發送接收電路之間的信號路徑進行切換的高頻開關模塊。

背景技術

便攜式電話系統實現了第三代便攜式電話的聲音通信、利用TV電話、無線因特網的高功能通信，并且正在朝向實現高速且高功能地繼續發展。為了實現上述那樣的各種服務，設計出了使GSM(Global?System?for?Mobile?Communication：全球移動通信系統)的通信速度提高了的EDGE(Enhanced?Data?rate?for?GSM?Evolution：演進的增強數據速率)、W-CDMA(Wideband?Code?Division?Multiple?Access：寬帶碼分多址)、LTE(Long?Term?Evolution：長期演進)等標準。

另外，隨著用戶數的增加、通信方式的多樣化，使用頻帶也增加，在歐洲有900MHz頻帶的GSM和1.8GHz頻帶的DCS(Digital?Cellular?System：數字蜂窩系統)。另一方面，在美國有1.9GHz頻帶的PCS(Personal?Communication?System：個人通信系統)和850MHz的GSM。除此之外，還增加了使用1.5GHz、2GHz、2.5GHz頻帶的W-CDMA、LTE，多頻帶、多模式化成為便攜式終端的必備條件。

高頻開關模塊為了支持如上所述的多頻帶、多模式化，而需要DP9T(Double?Pole?9throw：雙刀九擲)等大規模電路。

圖30A、30B是示意性地示出開關模塊內的SPDT(Single?pole，double?throw：單刀雙擲)的電路圖。在GSM、LTE中使用了TDD(Time?Division?Duplex：時分雙工)方式，因此需要頻繁地切換發送(TX)和接收(RX)。例如在發送時(圖30B)，對晶體管M261和M264施加正電壓來使晶體管導通，另一方面，對晶體管M262和M263施加負電壓來使晶體管截止。由此，來自發送電路TX1的高頻信號通過導通晶體管M261被傳遞到天線ANT并從天線ANT以電波的形式放射到空中。接收電路RX1為了阻斷來自TX1的高頻信號的泄漏信號，而將M263截止且通過M264將RX1連接在地線GND上。另一方面，在接收時(圖30A)，對晶體管M262和M263施加正電壓來使晶體管導通，另一方面，對晶體管M261和M264施加負電壓來使晶體管截止。由此，從天線ANT接收到的高頻信號(瞬時電壓值為數μVpp～數mVpp)通過導通晶體管M263被傳遞到RX1，連接到開關模塊外的RFIC(Radio?Frequency?Integrated?Circuit：射頻集成電路)。為了防止來自ANT的接收高頻信號泄漏到TX1，而將M261截止且將M262連接在GND上。

如上所述，對斷開開關施加負電壓的理由在于，從TX1輸入到開關的高頻信號的電力最大為1W左右，因此對構成開關的晶體管的漏極端子或者源極端子施加的瞬時電壓值達到數Vpp。為了即使施加這樣的達到數Vpp的電壓也保持晶體管的截止狀態，需要對截止晶體管施加例如-2.5V左右的負電壓值。

圖31表示普通結構的高頻開關模塊。高頻開關模塊(1)包括：如上述SPDT那樣的開關(7)主體、接收來自便攜式終端的BBIC(Base-Band?Integrated?Circuit：基帶集成電路)的控制信號SDATA、SCLK來進行開關模塊的起動、開關端口的切換、備用等控制的I/O接口(2)；接收來自上述I/O接口的開關控制信號CNT來生成適于實際的開關切換的開關控制信號SWCNT的解碼器(3)；以及對開關(7)提供負電壓NVG_OUT的負電壓生成電路(6)。

負電壓生成電路(6)例如下面的Jeongwon?Cha?et?al的文獻所示的那樣由時鐘生成器、電荷泵電路、以及大面積的電容元件構成，以時鐘生成器所生成的時鐘驅動電荷泵，將從電荷泵輸出的負電荷充電給電容元件，由此產生負電壓。

Jeongwon?Cha?et?al，“Analysis?and?Design?Techniques?of?CMOS?Charge-pump-Based??Radio-Frequency??Antenna-Switch??Controllers”，IEEE?TRANSACTIONS?ON?CIRCUITS?AND?SYSTEMS-I，VOL.56，NO.5，MAY?2009PP.1053-1062