[发明专利]5G通信射频开关系统

说明书

本发明提供一种5G通信射频开关系统及其设计方法，该射频开关系统包括多模多频开关单元和天线，所述多模多频开关单元包括5G模多频段子开关单元，所述5G模多频段子开关单元包括以某一参考频率划分的5G模低频段子开关单元和5G模高频段子开关单元，所述5G模低频段子开关单元与天线之间连接有低通滤波器，所述5G模高频段子开关单元与天线之间连接有高通滤波器。本发明能够改善5G通信射频开关系统在高低频段的隔离度及5G通信射频开关在高频段的插入损耗。

技术领域

本发明涉及射频前端集成电路技术领域，特别涉及一种5G通信射频开关系统。

背景技术

随着多模多频移动通信的发展，在射频前端集成电路设计中，射频天线开关结构越来越复杂。要求射频天线开关具有尽可能高的功率线性度，高的谐波抑制比，尽可能低的插入损耗(Insertion Loss，IL，简称插损)和尽可能高的隔离度(Isolation)。其中，插入损耗为开关处于导通状态时的传输损耗，通常指衰减。插入损耗以信号电平的对应分贝(dB)来表示。隔离度为本振或射频信号泄漏到其他端口的功率与输入功率之比，即开关输入端和输出端之间的衰减度，是衡量开关截止有效性的指标，单位为分贝(dB)。为提高无线传输传输速率，需要增加频谱带宽。根据通信原理，无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5％左右，故载波频率越高，可实现的信号带宽也越大。因此，5G通信将使用包括毫米波的频段，射频前端器件需要覆盖毫米波的频段。其中第五代移动通信标准，也称第五代移动通信技术，简称：5G。5G模一般向下兼容4G、3G和2G模。其中每代模根据不同国家或者地区划分了不同的多个频段。例如：5G模可以划分为10GHz以下的低频段和10GHz以上的高频段。请参考图1，传统的射频开关系统包括多模多频开关单元以及与其连接的天线。其中多模多频开关单元一般采用例如SPMT架构的单刀多掷开关。由于多模多频开关单元的掷数越多，其对地的等效关断电容越大，该关断电容表现为低通特征，会显著退化射频开关在高频段尤其是毫米波频段下插入损耗。请参考图2，图1中传统的射频开关系统在以10GHz频率为参考点划分的高低频段的插入损耗的仿真图，该射频开关在1GHz时的插入损耗为-266.9mdB，在6GHz时的插入损耗为-594.7mdB，在5G通信26GHz频段时的插入损耗为-4.864dB，在5G通信39GHz频段时的插入损耗为-8.379dB，在5G通信71GHz频段时的插入损耗为-16.45dB。由此可知，传统的射频开关系统对5G通信10GHz以下的低频段影响较小，插入损耗未见明显退化，而在5G通信10GHz以上高频段时呈明显快速退化趋势。由于在10GHz以上高频段时射频开关系统的插入损耗的显著增大，即射频开关的射频收发端口到天线插入显著损耗增大，降低了5G射频开关高频段的发射效率及接收灵敏度。因此，如何改善5G通信射频开关系统在10GHz以上频段的插入损耗是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种5G通信射频开关系统，以改善5G通信射频开关系统在高频段的插入损耗以及改善5G通信射频开关系统在高低频段的隔离度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种5G通信射频开关系统，包括多模多频开关单元和天线，所述多模多频开关单元包括5G模多频段子开关单元，所述5G模多频段子开关单元包括以某一参考频率划分的5G模低频段子开关单元和5G模高频段子开关单元，所述5G模低频段子开关单元与天线之间连接有低通滤波器，所述5G模高频段子开关单元与天线之间连接有高通滤波器。

进一步的，本发明提供的5G通信射频开关系统，所述5G模多频段子开关单元以7GHz至22GHz之间的某一频率为参考频率划分为5G模低频段子开关单元和5G模高频段子开关单元。

进一步的，本发明提供的5G通信射频开关系统，所述低通滤波器由所述5G模低频段子开关单元与天线之间串接的电感和所述5G模低频段子开关单元的导通电阻、关断电容组成的RLC谐振滤波网络构成。