[發明專利]射頻收發開關及其工作方法

有效

• 申請號: 201410156187.4
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN103957024B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 肖珺;葉曉斌;金博識;胡海星;魏述然
• 申請（專利權）人: 銳迪科科技有限公司
• 主分類號: H04B1/44
• 分類號: H04B1/44
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司31211
• 代理人: 殷曉雪

技術領域

本申請涉及一種射頻無線通信終端中的射頻收發開關。

背景技術

在各種無線通信裝置中，與天線直接相連的就是射頻前端（RF?front?end）電路。一種觀點認為，射頻前端電路位于天線和中頻（或基帶）電路之間，通常包括濾波器、功率放大器、本振、混頻器等器件。另一種觀點認為，射頻前端電路位于天線和變頻電路之間，通常包括濾波器、功率放大器等器件；本振、混頻器等屬于變頻電路。

GSM、TD-SCDMA、WIFI、藍牙等都屬于分時收發的無線通信技術，即數據有收發的雙向傳輸、并且數據收發不是同時進行的。在這種分時收發的無線通信裝置中，其射頻前端電路必然包含負責接收通道和發射通道之間的相互轉換的射頻收發開關（RF?T/R?Switch）。

目前，無線通信裝置中的主要器件已經可以集成到一塊主芯片中。該主芯片采用標準CMOS工藝（standard?CMOS?technology）制造。在無線通信裝置中通常還有一塊印刷電路板（PCB板）作為主板，用于安裝該主芯片。

對于分時收發的無線通信裝置而言，由于標準CMOS工藝不是制造射頻收發開關的理想選擇，因此通常采用CMOS?SOI工藝（CMOS?SOI?technology）制造一塊單獨的開關芯片，其上主要有射頻收發開關，還可集成有射頻前端電路的其他器件例如功率放大器。通過在主板上同時安裝主芯片和開關芯片兩種采用不同工藝制造的芯片，才能實現分時收發的無線通信裝置的基本功能。額外增加的開關芯片會增加系統的復雜度，占用主板的空間，并且增加了成本。

2011年11月出版的《科學技術與工程》刊登有《一種高線性度的射頻收發開關的設計》一文，其公開了一種基于鍺硅CMOS工藝設計的射頻收發開關。這種射頻收發開關顯然無法集成到采用標準CMOS工藝制造的主芯片中。

2013年4月出版的《電路與系統學報》刊登有《一種高隔離度低損耗CMOS射頻收發開關設計方法》一文，其公開了一種基于CMOS工藝設計的射頻收發開關。這種射頻收發開關采用標準CMOS工藝以各種有源器件的組合來實現，在諸如線性度、插入損耗、噪聲等關鍵指標上無法滿足分時收發的無線通信裝置的實際要求，因而無法投入商用。

發明內容

本申請所要解決的技術問題是提供一種采用標準CMOS工藝進行電路設計的射頻收發開關，并且在諸如線性度、插入損耗、噪聲等關鍵指標上達到商用標準，從而可以方便地集成到主芯片或其封裝電路中并去除單獨的開關芯片。

為解決上述技術問題，本申請射頻收發開關由三線圈變壓器、發射匹配網絡、接收匹配網絡所組成；

所述三線圈變壓器由發射線圈、天線線圈和接收線圈組成；天線線圈的一端接天線，另一端接地；或者發射線圈與天線線圈相互耦合，或者天線線圈與接收線圈相互耦合；

所述發射匹配網絡連接發射電路末級器件和發射線圈；

所述接收匹配網絡連接接收線圈和接收電路首級器件。

本申請射頻收發開關的工作方法，包括發射模式和接收模式：

在發射模式下，調整發射匹配網絡中的元件值實現阻抗匹配，即使得發射電路末級器件的輸出阻抗匹配到天線的阻抗；同時調整接收匹配網絡中的元件值使接收線圈的兩端為高阻態；

在接收模式下，調整接收匹配網絡中的元件值實現阻抗匹配，即使得接收電路首級器件的輸入阻抗匹配到天線的阻抗；同時調整發射匹配網絡中的元件值使發射線圈的兩端為高阻態。

本申請射頻收發開關全部由標準CMOS工藝可以制造的無源器件的組合來實現，從而具有兼容性好、易于集成、性能優良的特點。

附圖說明

圖1a、圖1b是以變壓器來替代開關的閉合狀態、斷開狀態的原理示意圖；

圖2是本申請射頻收發開關的原理示意圖；

圖3是本申請射頻收發開關的第一實施例的示意圖；

圖4是本申請射頻收發開關的第二實施例的示意圖；

圖5是可調電容的一種具體實現電路。

圖中附圖標記說明：

10為變壓器；20為開關；30為三線圈變壓器；40為發射匹配網絡；50為接收匹配網絡；60為發射電路末級器件；61為功率放大器；70為接收電路首級器件；71為低噪聲放大器；A為天線；L1為初級線圈；L2為次級線圈；L3為發射線圈；L4為天線線圈；L5為接收線圈；L6～L11為電感；C1～C6為可調電容；K1～K2為開關；Z為負載。

具體實施方式