用于偏置射頻開(kāi)關(guān)的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方案涉及電子系統(tǒng)，更特別地涉及射頻開(kāi)關(guān)的偏置。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻(RF)系統(tǒng)可以包括用于各種用途的RF開(kāi)關(guān)。
[0003]在一個(gè)實(shí)施例中，諸如移動(dòng)設(shè)備或基站的RF系統(tǒng)可以包括利用RF開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的天線開(kāi)關(guān)模塊(ASM)。另外，天線開(kāi)關(guān)模塊能夠用來(lái)將天線與系統(tǒng)的特定的發(fā)送或接收路徑電連接，從而允許多個(gè)部件訪問(wèn)天線。
[0004]在另一實(shí)施例中，RF系統(tǒng)可以包括數(shù)字步進(jìn)衰減器(DSA)，DSA可以包括接通或關(guān)斷以控制由DSA提供的衰減量的RF開(kāi)關(guān)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)方案中，一種射頻(RF)開(kāi)關(guān)電路包括:一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)開(kāi)關(guān)，包括第一 FET開(kāi)關(guān)；以及自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路，其構(gòu)造為控制第一 FET開(kāi)關(guān)的柵極電壓和溝道電壓。自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路構(gòu)造為接收開(kāi)關(guān)啟用信號(hào)。另外，自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路構(gòu)造為:當(dāng)開(kāi)關(guān)啟用信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí)，通過(guò)接通電壓來(lái)偏置第一 FET開(kāi)關(guān)以接通第一FET開(kāi)關(guān)，而當(dāng)開(kāi)關(guān)啟用信號(hào)處于第二狀態(tài)時(shí)，通過(guò)關(guān)斷電壓來(lái)偏置第一 FET開(kāi)關(guān)以關(guān)斷第一 FET開(kāi)關(guān)。自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路構(gòu)造為由高功率電源電壓和低功率電源電壓供電。自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路構(gòu)造為基于高功率電源電壓和低功率電源電壓之間的電壓差來(lái)控制接通電壓的量值和關(guān)斷電壓的量值。
[0006]在另一方案中，提供了一種偏置RF開(kāi)關(guān)的電子實(shí)現(xiàn)方法。該方法包括:利用高功率電源電壓和低功率電源電壓來(lái)為自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路供電；基于高功率電源電壓和低功率電源電壓之間的電壓差來(lái)控制接通電壓的量值和關(guān)斷電壓的量值；接收開(kāi)關(guān)啟用信號(hào)作為自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路的輸入；以及利用自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路來(lái)控制第一 FET開(kāi)關(guān)的柵極電壓和溝道電壓?？刂频谝?FET開(kāi)關(guān)的柵極電壓和溝道電壓包括:當(dāng)開(kāi)關(guān)啟用信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí)，利用接通電壓來(lái)偏置第一 FET開(kāi)關(guān)，而當(dāng)開(kāi)關(guān)啟用信號(hào)處于第二狀態(tài)時(shí)，利用關(guān)斷電壓來(lái)偏置第一 FET開(kāi)關(guān)。
[0007]在另一方案中，提供了一種RF系統(tǒng)。RF系統(tǒng)包括:FET開(kāi)關(guān)，其電連接在RF系統(tǒng)的信號(hào)路徑中；以及自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路，其構(gòu)造為控制FET開(kāi)關(guān)的柵極電壓和溝道電壓。自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路構(gòu)造為接收開(kāi)關(guān)啟用信號(hào)。另外，自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路構(gòu)造為:當(dāng)開(kāi)關(guān)啟用信號(hào)處于第一狀態(tài)時(shí)，通過(guò)接通電壓來(lái)偏置FET開(kāi)關(guān)以接通FET開(kāi)關(guān)，而當(dāng)開(kāi)關(guān)啟用信號(hào)處于第二狀態(tài)時(shí)，通過(guò)關(guān)斷電壓來(lái)偏置FET開(kāi)關(guān)以關(guān)斷FET開(kāi)關(guān)。自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路構(gòu)造為由高功率電源電壓和低功率電源電壓供電，自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路構(gòu)造為基于高功率電源電壓和低功率電源電壓之間的電壓差來(lái)控制接通電壓的量值和關(guān)斷電壓的量值。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是依照本文教導(dǎo)的可以包括一個(gè)或多個(gè)RF開(kāi)關(guān)電路的射頻(RF)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0009]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的RF開(kāi)關(guān)電路的電路圖。
[0010]圖3A是根據(jù)另一實(shí)施方案的RF開(kāi)關(guān)電路的電路圖。
[0011]圖3B是根據(jù)另一實(shí)施方案的RF開(kāi)關(guān)電路的電路圖。
[0012]圖4A是根據(jù)另一實(shí)施方案的RF開(kāi)關(guān)電路的電路圖。
[0013]圖4B是根據(jù)另一實(shí)施方案的RF開(kāi)關(guān)電路的電路圖。
[0014]圖5是根據(jù)另一實(shí)施方案的RF開(kāi)關(guān)電路的電路圖。
[0015]圖6是接通狀態(tài)溝道電阻和關(guān)斷狀態(tài)功率使用對(duì)柵極-源極電壓的曲線圖的一個(gè)實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面對(duì)實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明提供了本發(fā)明的具體實(shí)施方案的各方面描述。然而，本發(fā)明可以通過(guò)如權(quán)利要求所限定和涵蓋的多種不同方式來(lái)具體實(shí)施。在該說(shuō)明書(shū)中，參考了附圖，在附圖中相似的附圖標(biāo)記可以表示相同或功能上相似的元件。
[0017]本文提供了用于射頻(RF)開(kāi)關(guān)的裝置和方法。在一些實(shí)現(xiàn)中，RF開(kāi)關(guān)電路包括自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路，其控制一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)開(kāi)關(guān)的柵極電壓和/或溝道電壓。另外，自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路由高功率電源電壓和低功率電源電壓供電，并且能夠用來(lái)基于一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)啟用信號(hào)的狀態(tài)來(lái)選擇性地接通或關(guān)斷FET開(kāi)關(guān)。自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路基于高功率電源電壓和低功率電源電壓之間的電壓差來(lái)自適應(yīng)地偏置FET開(kāi)關(guān)以提供適用于兩種以上不同電源電壓電平的開(kāi)關(guān)偏置。例如，自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路可以基于高功率電源電壓和低功率電源電壓之間的電壓差來(lái)控制開(kāi)關(guān)接通電壓的量值和開(kāi)關(guān)關(guān)斷電壓的量值。
[0018]通過(guò)自適應(yīng)地偏置FET開(kāi)關(guān)，RF開(kāi)關(guān)電路能夠在各種電子系統(tǒng)和/或應(yīng)用中使用。例如，當(dāng)利用不同電壓電平的外部電源電壓供電時(shí)，自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路能夠向FET開(kāi)關(guān)提供不同的偏置電壓電平。通過(guò)提供以此方式自適應(yīng)偏置的RF開(kāi)關(guān)電路，RF開(kāi)關(guān)電路能夠在使用不同外部電源電壓電平的應(yīng)用中使用，同時(shí)避免了制造與適用于特定的外部電源電壓電平的不同RF開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)集成電路或芯片變型例的需要。
[0019]自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置能夠用來(lái)實(shí)現(xiàn)接通狀態(tài)阻抗與關(guān)斷狀態(tài)功率使用之間的期望的權(quán)衡，這能夠有助于滿(mǎn)足或超越與插入損耗、功率使用、線性、失真和/或RF隔離相關(guān)聯(lián)的性能規(guī)格。而且，自適應(yīng)開(kāi)關(guān)偏置電路能夠用來(lái)將柵極偏置電壓和/或溝道偏置電壓控制到與晶體管最大過(guò)壓和/或可靠性約束相符合的電平。
[0020]圖1是依照本文教導(dǎo)的可以包括一個(gè)或多個(gè)RF開(kāi)關(guān)電路的RF系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0021]雖然RF系統(tǒng)10圖示出了可以包括如本文所述的RF開(kāi)關(guān)電路的電子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，但是RF開(kāi)關(guān)電路可以在其他電子系統(tǒng)配置中使用。另外，雖然在圖1中示出了特定的部件配置，但是RF系統(tǒng)可以按各種方式進(jìn)行改造和改進(jìn)。例如，RF系統(tǒng)10可以包括更多或更少的接收和/或發(fā)送路徑。另外，RF系統(tǒng)10能夠改進(jìn)以包括更多或更少的部件和/或不同的部件布置，包括例如RF開(kāi)關(guān)電路的不同布置。
[0022]在圖示的配置中，RF系統(tǒng)10包括基帶處理器1、I/Q調(diào)制器2、I/Q解調(diào)器3、第一數(shù)字步進(jìn)衰減器4a、第二數(shù)字步進(jìn)衰減器4b、濾波器5、功率放大器6、天線開(kāi)關(guān)模塊7、低噪聲放大器8和天線9。
[0023]如圖1所示，基帶處理器1生成同相(I)發(fā)送信號(hào)和正交相位(Q)發(fā)送信號(hào)，這些信號(hào)提供給I/Q調(diào)整器2。另外，基帶處理器1接收來(lái)自I/Q解調(diào)器3的I接收信號(hào)和Q接收信號(hào)。I發(fā)送信號(hào)和Q發(fā)送信號(hào)對(duì)應(yīng)于特定振幅、頻率和相位的正弦波或發(fā)送信號(hào)的信號(hào)分量。例如，I發(fā)送信號(hào)和Q發(fā)送信號(hào)分別代表同相正弦分量和正交相位正弦分量，并且可以是發(fā)送信號(hào)的等同表征。另外，I接收信號(hào)和Q接收信號(hào)對(duì)應(yīng)于特定振幅、頻率和相位的接收信號(hào)的信號(hào)分量。
[0024]在一些實(shí)現(xiàn)中，I發(fā)送信號(hào)、Q發(fā)送信號(hào)、I接收信號(hào)和Q接收信號(hào)可以是數(shù)字信號(hào)。另外，基帶處理器1可以包括數(shù)字信號(hào)處理器、微處理器或其組合，用來(lái)處理數(shù)字信號(hào)。
[0025]Ι/Q調(diào)制器2接收來(lái)自基帶處理器1的I發(fā)送信號(hào)和Q發(fā)送信號(hào)且處理它們以生成調(diào)制RF信號(hào)。在一些配置中，Ι/Q調(diào)整器2可以包括:DAC，其配置為將I發(fā)送信號(hào)和Q發(fā)送信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬格式；混頻器，其將I發(fā)送信號(hào)和Q發(fā)送信號(hào)升頻轉(zhuǎn)換成射頻；以及信號(hào)組合器，其用來(lái)將經(jīng)升頻轉(zhuǎn)換的I信號(hào)和Q信號(hào)組合成經(jīng)調(diào)制的RF信號(hào)。
[0026]第一數(shù)字步進(jìn)衰減器4a接收經(jīng)調(diào)制的RF信號(hào)，并且衰減調(diào)制RF信號(hào)以生成經(jīng)衰減的RF信號(hào)。第一數(shù)字步進(jìn)衰減器4a能夠有助于獲得與發(fā)送相關(guān)聯(lián)的期望增益和/或功率電平。在圖示的配置中，第一數(shù)字步進(jìn)衰減器4a包括第一 RF開(kāi)關(guān)電路20a。第一數(shù)字步進(jìn)衰減器4a圖示出了可以包括依照本文教導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)RF開(kāi)關(guān)電路的電路的一個(gè)實(shí)施例。例如，第一數(shù)字步進(jìn)衰減器4a可以包括衰減器級(jí)的級(jí)聯(lián)，其中每個(gè)可以利用RF開(kāi)關(guān)電路來(lái)旁通以有助于提供數(shù)字可調(diào)量的衰減。
[0027]濾波器5接收來(lái)自第一數(shù)字步進(jìn)衰減器4a的經(jīng)衰減的RF信號(hào)，并且將經(jīng)濾波的RF信號(hào)提供給功率放大器6的輸入。在一些配置中，濾波器可以是配置為提供帶通濾波的帶通濾波器。然而，濾波器5可以是低通濾波器、帶通濾波器或高通濾波器，取決于應(yīng)用。
[0028]功率放大器6能夠放大經(jīng)濾波的RF信號(hào)以生成經(jīng)放大的RF信號(hào)，該經(jīng)放大的RF信號(hào)提供給天線開(kāi)關(guān)模塊7。天線開(kāi)關(guān)模塊7進(jìn)一步與天線9以及與低噪聲放大器8的輸入電連接。天線開(kāi)關(guān)模塊7能夠用來(lái)將天線9與功率放大器6的輸出或者與低噪聲放大器8的輸入選擇性地連接。
[0029]在圖示的配置中，天線開(kāi)關(guān)模塊7包括第二 RF開(kāi)關(guān)電路20b。天線開(kāi)關(guān)模塊7圖示出可以包括依照本文教導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)RF開(kāi)關(guān)電路的電路的另一實(shí)施例。例如，天線開(kāi)關(guān)模塊7可以包括實(shí)現(xiàn)為單刀多擲開(kāi)關(guān)的RF開(kāi)關(guān)電路。雖然圖1圖示出天線開(kāi)關(guān)模塊7作為雙刀單擲開(kāi)關(guān)的配置，天線開(kāi)關(guān)模塊7可以被改造以包括額外的刀和/或擲。
[0030]LNA8接收來(lái)自天線開(kāi)關(guān)模塊7的天線接收信號(hào)，并且生成放大的天線接收信號(hào)，該放大的天線接收信號(hào)提供給第二數(shù)