[发明专利]一种无电源式宽摆幅电压控制高性能射频集成开关

说明书

本发明属于射频开关技术领域，具体提供一种无电源式宽摆幅电压控制高性能射频集成开关，用以解决现有射频集成开关需要高控制电压、即在无外部电源电压的情况下低压控制信号会导致射频开关完全失效的问题。本发明在LDO模块、负压电荷泵模块与三相逻辑转换模块构成的负压模块基础上，创造性的提出电压检测模块对输入控制电压进行自适应监测，分辨输入控制信号的电压幅度，当输入控制电压满足传统射频集成开关所需工作电压时，控制信号直接经过负压模块对射频开关进行控制；当输入控制电压不满足传统射频集成开关所需工作电压时，控制信号会进入升压模块倍增后，经过负压模块对射频开关进行控制，即实现低压控制效果，保证开关的射频性能。

技术领域

本发明属于射频开关技术领域，具体提供一种无电源式宽摆幅电压控制高性能射频集成开关。

背景技术

随着5G通信的发展，大规模MIMO技术得到发展，MIMO天线数量可以是成百上千个，因此射频开关的作用就极其重要；但随着先进制程的发展，低功耗设计使得诸多控制电路的输出控制电压远低于射频开关的开启电压，导致开关在工作时隔离度和插损的严重恶化，从而影响整个通信系统的性能。

最基本的串联形式单刀双掷开关如图1所示，发射支路采用晶体管M₁控制，接收支路采用晶体管M₂控制，两个晶体管的控制信号V₁与V₂为反相信号；发射支路TX工作时，晶体管M₁上施加的控制电压V₁为高电平，晶体管M₁导通，发射支路闭合，晶体管M₂上的电压V₂为低电平，晶体管M₂开路，接收支路开路；相反，接收支路RX工作时，晶体管M₂上施加高电平，晶体管M₁上施加低电平。在开关设计上，设计者们总是希望插入损耗尽可能小，为减小导通电阻R_on，则会采用较大尺寸的晶体管，然而晶体管尺寸越大，晶体管的关闭电容C_off越大，能量从开路支路泄漏的更多，使得开关难以满足射频频段下的隔离度要求，也在一定程度上增大了插入损耗。为保证射频开关的隔离度要求，更为经典的串并联形式的单刀双掷开关结构应运而生，如图2所示，其在图1的基础上增加了两个晶体管M₃与M₄作为并联支路；在串联支路关闭时，控制信号控制并联支路导通到地，因不增加额外的控制信号，所以有效IO口并没有增加；发射模式工作时，晶体管M₁与M₄导通，晶体管M₂与M₃截止；与串联形式的开关结构相比，串并形式的开关具有更好的隔离度，合理调整晶体管M₁、M₂与M₃、M₄的栅宽比，可以同时保证插入损耗与隔离度的要求。