[发明专利]一种高功率射频开关

说明书

本发明涉及一种高功率射频开关，包括串联单元，变压器单元和并联单元，串联单元的输入端连接射频输入信号端口，控制端连接VC控制信号端口，输出端连接射频输出信号端口；变压器单元的初级线圈正极连接射频输出信号端口，负极接地，次级线圈正极连接并联单元，负极接地；并联单元的控制端口连接VCF控制信号端口，另一端口接地；所述VC控制信号和VCF控制信号是一对反相信号。优点：1）设有变压器单元，当初级线圈和次级线圈匝数比为N：1时，施加在并联单元上的电压仅为射频输出端口电压的1/N，有效减小了并联单元的非线性，显著提高开关的输出功率能力。2）可拓展成任意的单刀多掷或多刀多掷开关。3）应用灵活，成本较低，具有广阔应用前景。

技术领域

本发明是一种高功率射频开关，属于集成电路技术领域。

背景技术

无线通信是现代生活不可缺少的组成部分。目前，在无线通信领域应用比较普遍的蓝牙和无线局域网(WLAN)等都属于时分双工(TDD)通信系统。在这些系统中, 射频收发开关(RF T/R switch)作为无线通信系统的关键部件，其性能优劣决定着很多电子产品的性能。

传统的开关电路结构如附图1所示，其结构由串联单元和并联单元组成。分别由控制信号VC和VCF控制，VC和VCF为一对反相控制信号，当VC为高时，串联单元导通，并联单元截止，射频信号从射频输入端口流至射频输出端口。当VC为低时，串联单元截止，并联单元导通，并联单元将串联单元的泄露信号导通至地，提高输入端口和输出端口之间的隔离度。

传统的开关电路结构具有以下缺点：开关承受功率能力低，由于并联单元与射频输出端口直接相连，当串联单元导通时，射频输出信号直接作用于并联单元，当输出功率增加时，输出电压摆幅很快达到并联单元的击穿电压幅度，限制开关的输出功率能力。

发明内容

本发明提出的是一种高功率射频开关，其目的在于针对传统的开关电路结构存在的承受功率能力、输出功率能力低等缺陷，提供一种在保证开关插损与隔离性能的基础上，显著提升输出能力的高功率射频开关。

本发明的技术解决方案：一种高功率射频开关，包括串联单元，变压器单元和并联单元，其中串联单元的输入端连接RFin射频输入信号端口，串联单元的控制端连接VC控制信号端口，串联单元的输出端连接RFout射频输出信号端口；变压器单元的初级线圈正极i+连接RFout射频输出信号端口，变压器单元的初级线圈负极i-连接至地，变压器单元的次级线圈正极o+连接并联单元a端口，变压器单元的次级线圈负极o-连接至地；并联单元的控制端口连接VCF控制信号端口，并联单元b端口连接至地；所述VC控制信号和VCF控制信号是一对反相信号。

本发明的有益效果：

1）在开关并联单元与射频输出端口之间插入变压器单元，当变压器初级线圈和次级线圈匝数比为N：1时，施加在并联单元上的电压仅为射频输出端口电压的1/N，有效减小了并联单元的非线性，显著提高开关的输出功率能力。

2）可在高功率射频开关的基础上拓展成任意的单刀多掷开关和多刀多掷开关。

3）可采用RF CMOS、GaAs、BiCMOS、SOI等多种工艺进行单片集成实现，亦可采用分立器件搭建，应用灵活，成本较低，具有广阔的应用前景和价值。

附图说明

附图1是传统的开关电路原理图。

附图2是高功率射频开关电路方框图。

附图3是高功率射频开关电路原理图。

附图4是传统结构和本发明结构工作情况对比（a）传统结构工作情况（b）本发明结构工作情况。

附图5 是传统开关和采用本发明的高功率射频开关输出功率能力对比。

附图6是传统开关和采用本发明的高功率射频开关插损性能对比。