[发明专利]一种大功率谐振开关

说明书

本发明公开了一种大功率谐振开关，包括发射支路和接收支路；所述发射支路包括匹配网络N2、开关SW1和发射端口TX；所述发射端口TX串联开关SW1后连接ANT端口；发射端口TX与开关SW1之间连接匹配网络N2；所述接收支路包括匹配网络N1、开关SW2和接收端口RX；所述接收端口RX串联匹配网络N1后连接ANT端口；接收端口RX与匹配网络N1之间连接开关SW2后接地。本发明通过在TX处并联一个匹配网络N2，ANT‑TX时，增加了TX‑RX的隔离度，并且可以做到中心频率可调，解决了用单个电容去匹配掉电感，带宽过窄问题，实现频率可重构。ANT‑RX时，降低了ANT‑RX的插入损耗。

技术领域

本发明属于射频技术领域，具体涉及一种大功率谐振开关。

背景技术

射频开关用于实现射频信号接收与发射的切换以及不同频段间的切换。射频开关芯片，通常使用串并结构权衡其插入损耗与隔离度等要求，其电路结构如图1所示：当ANT-TX导通时，ANT-TX路串联开关打开（ON，即闭合），并联开关关闭（OFF，即断开）；ANT-RX路串联开关关闭，并联开关打开。此时TX并联开关与RX串联开关均承受电压。根据ANT-TX与ANT-RX功率是否相同，开关结构可设计为对称或不对称结构。对称结构指的是ANT-TX与ANT-RX的结构完全一致，不对称结构指的是ANT-TX与ANT-RX的结构不同。

当输入到ANT（天线）功率大到一定程度，对应部分开关会承受较大的电压，从而导致强非线性。为了解决开关承受大电压带来的强非线性，可以堆叠多个开关增强耐压，但耐压程度并非直接与场效应晶体管FET的数目成线性关系，且存在一个极限值。将大电压转换成大电流的设计能够巧妙的解决这个问题。

类似ANT-TX传输大功率，ANT-RX传输小功率时，大功率谐振开关，现有技术中采取如图2所示非对称结构。当ANT-TX导通时：TX处串联开关SW1闭合（ON）；RX处的并联开关SW2闭合（ON），经过四分之一波长λ传输线将RX处短路转换成开路，传输线起到了阻抗变化的作用。也即此时并无开关管承受大电压，开关SW2此时承受大电流。当ANT-RX导通时：TX处的串联开关SW1断开（OFF）；RX处的并联开关SW2断开（OFF），ANT经过四分之一波长λ传输线到RX。其中四分之一波长阻抗传输线可以由集总元件来实现。

使用集总元件实现四分之一波长阻抗传输线的方式可以有多种，更多的电容电感元件可以带来更宽的带宽，但会使射频开关芯片面积增大，而且电感的Q值（品质因素）往往不高，会带来更大的插损，这将极大损害包含开关与低噪声放大器LNA的模组芯片的噪声系数。

当用C（并）L（串）C（并）的形式替代四分之一波长阻抗传输线

时的S参数优化仿真结果如图3A、图3B、图4A、图4B的虚线所示，可以看出，如在所需5G通信频段2.3-2.7GHz，RX的插入损耗相当大，达到1.1dB。这是难以接受的，即使权衡可接受的TX回波损耗（变差）与RX插入损耗（变好），RX插入损耗结果也大于0.8dB。

综上所述，现有技术中的大功率谐振开关，增加的四分之一波长阻抗传输线会使得RX插入损耗大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了大功率谐振开关，通过增加匹配网络N2，能够实现降低插入损耗、提高隔离度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下。

第一方面，本发明提供了一种大功率谐振开关，包括：分别与ANT端口连接的发射支路和接收支路；

所述发射支路包括匹配网络N2、开关SW1和发射端口TX；所述发射端口TX串联开关SW1后连接ANT端口；发射端口TX与开关SW1之间的电节点连接匹配网络N2后接地；

所述接收支路包括匹配网络N1、开关SW2和接收端口RX；所述接收端口RX串联匹配网络N1后连接ANT端口；接收端口RX与匹配网络N1之间的电节点连接开关SW2后接地。