[发明专利]一种基于变压器的宽带单刀单掷开关及单刀多掷开关

说明书

本发明属于电子开关技术领域，具体为一种基于变压器的宽带单刀单掷开关及单刀多掷开关。本发明单刀单掷开关包括：第一开关晶体管与第二开关晶体管，两者导通时呈现为一个小的导通电阻，关断时呈现为一个关断电容；变压器，在两个开关晶体管关断时与关断电容共同构成一个宽带阻抗匹配网络；四分之一波长传输线，将第二开关晶体管导通时的小的导通电阻转换为一个高的实阻抗。本发明可以实现一个宽带的单刀单掷开关，在两个开关晶体管导通时单刀单掷开关关断，在两个开关晶体管关断时单刀单掷开关导通；所述单刀单掷开关通过并联构成单刀多掷开关；宽带单刀单掷开关及单刀多掷开关在导通时具有较宽射频带宽，同时具有直流隔离与宽带匹配的功能。

技术领域

本发明属于电子开关技术领域，具体涉及一种单刀单掷开关及单刀多掷开关。

背景技术

在移动通信系统中，为了节约成本并控制面积，射频前端的功率放大器与低噪声放大器通常将会共用一个天线，并且通过开关切换的方式来选通控制。近年来，人们对无线通信速度的要求不断提高，根据香浓定理，在信噪比相同的情况下，无线通信系统的传输速度与系统带宽呈正比。因此，宽带毫米波通信系统成为了研究热点。在目前的微波通信系统中常用的基于砷化镓或CMOS工艺的低通型开关一般只能覆盖目前的频率范围，即0-6GHz，难以达到毫米波频段，无法满足宽带毫米波通信系统的需求。因此需要一种适用于毫米波频段宽带通信系统的射频开关。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有宽的射频带宽，同时具备直流隔离与阻抗匹配功能的基于变压器的宽带单刀单掷开关及单刀多掷开关。

本发明提供的基于变压器的宽带单刀单掷开关，包括：第一并联开关晶体管与第二并联开关晶体管、变压器、四分之一波长传输线；其中，所述第一并联开关晶体管与第二并联开关晶体管分别与所述变压器的主线圈与次线圈并联；所述变压器的主线圈第一端为所述单刀单掷开关的第一端，所述变压器的主线圈第二端接地，所述变压器的次线圈第一端连接至四分之一波长传输线的第一端，所述变压器的次线圈第二端接地；所述四分之一波长传输线的第二端为所述单刀单掷开关的第二端；

所述第一并联开关晶体管与第二并联开关晶体管导通时呈现为一个欧姆量级的导通电阻，关断时呈现为一个关断电容；

所述变压器在第一并联开关晶体管与第二并联开关晶体管关断时与关断电容共同构成一个宽带阻抗匹配网络；

四分之一波长传输线将第二并联开关晶体管导通时的欧姆量级的导通电阻转换为一个千欧姆量级的实阻抗。

本发明中，所述第一并联开关晶体管与第二并联开关晶体管导通时呈现为一个较小的导通电阻，所述第一并联开关晶体管的导通电阻使所述单刀单掷开关的第一端呈现为接近短路的低阻抗，所述第二并联开关晶体管的导通电阻经所述四分之一波长传输线转换为一个高的实阻抗，从而所述单刀单掷开关的第二端呈现为接近开路的高阻抗；因此，所述第一并联开关晶体管与第二并联开关晶体管导通时，所述单刀单掷开关关断。所述第一并联开关晶体管与第二并联开关晶体管关断时呈现为一个关断电容，所述关断电容与所述变压器构成了一个宽带阻抗匹配网络，实现了所述单刀单掷开关的源阻抗与负载阻抗之间的宽带匹配。因此，所述第一并联开关晶体管与第二并联开关晶体管关断时，所述单刀单掷开关导通。

本发明中，所述四分之一波长传输线的中心频率为所述单刀单掷开关的工作频带的中心频率，特征阻抗为所述单刀单掷开关的第二端的负载阻抗，一般为50欧姆。

本发明中，所述第一并联开关晶体管与第二并联开关晶体管根据工艺的不同，其导通与关断时控制电压的数值也将不同，因此其控制电压需要根据所述第一并联开关晶体管与第二并联开关晶体管的工艺合理选取。

本发明中，由于单刀单掷开关包含了变压器，因此单刀单掷开关具有直流隔离的功能。

本发明中，所述变压器可以用等效的电感网络代替，但此时所述单刀单掷开关将不再具有直流隔离的功能。