專利名稱：Pin二極管電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)PIN二極管電路裝置，特別在移動(dòng)無(wú)線電話的發(fā)送級(jí)中實(shí)現(xiàn)或作為天線在發(fā)送和接收之間的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。
PIN二極管在高頻范圍內(nèi)用作衰減目的的可調(diào)整電阻和用作無(wú)損耗開(kāi)關(guān)。根據(jù)小的二極管規(guī)格、低的插入電感和低的隔直流電容給出在高頻范圍內(nèi)PIN二極管的應(yīng)用。
已知，必需以負(fù)的截止電壓偏置必需較大高頻功率接通(HF開(kāi)關(guān))的PIN二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，該截止電壓至少有必需接通的高頻電壓的高度(峰值電壓)，以便避免信號(hào)失真、諧波形成和高頻衰減。例如需要14V偏置電壓，以便在3.6V電源電壓的移動(dòng)電話中接通2瓦高頻功率。
對(duì)于必需的負(fù)截止電壓的產(chǎn)生目前使用通常的直流電壓變流器，比如開(kāi)關(guān)變流器或電荷泵(開(kāi)關(guān)電容器)。
特別對(duì)于電池供電的設(shè)備以直流電壓變流器產(chǎn)生相對(duì)高的負(fù)電壓兼有高復(fù)雜性以及高成本，此外供給直流電壓變流器的輔助能量降低了電池供電的設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。
此外在電路裝置中的變壓器具有與現(xiàn)今電子設(shè)備并且特別是移動(dòng)無(wú)線電話的尺寸相比較大的空間需求，這阻礙了建立較小尺寸和便攜移動(dòng)無(wú)線電話的趨勢(shì)和經(jīng)濟(jì)的必要性。
因此本發(fā)明的任務(wù)是，給出一種新型并高效的、根據(jù)種類形式的電路裝置，可以低成本并不復(fù)雜地實(shí)現(xiàn)該電路裝置。
通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的電路裝置解決該任務(wù)。
本發(fā)明包括這種想法，為了抑制由并聯(lián)于信號(hào)路徑的開(kāi)關(guān)二極管形成的(整流)電流流過(guò)和與此聯(lián)系的諧波產(chǎn)生和高頻衰減，PIN二極管在截止?fàn)顟B(tài)通過(guò)高阻開(kāi)關(guān)與其電源分離。對(duì)此PIN二極管通過(guò)其自整流被偏壓到高頻峰值電壓，否則外部分配的負(fù)偏壓是必需的。因此不可能出現(xiàn)不希望的信號(hào)失真。此外抑制諧波形成和高頻衰減。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的解決方案兼有高復(fù)雜性、高成本并且特別兼有較大空間需求的變壓器的應(yīng)用是多余的。
一個(gè)理想的PIN二極管功能象一個(gè)通過(guò)直流控制的可變電阻。一個(gè)理想的PIN二極管此外還擁有非線性特性，該特性依賴于附寄信號(hào)的頻率和幅度在高信號(hào)電平(也就是在二極管的截止?fàn)顟B(tài))的情況下PIN二極管整流一部分附寄的信號(hào)電壓。如果對(duì)于截止的PIN二極管存在一個(gè)直流路徑(例如經(jīng)過(guò)BIAS電路)，則整流電流流過(guò)。這導(dǎo)致在信號(hào)電壓中的諧波形成，因?yàn)閷?duì)于PIN二極管整流電流處于導(dǎo)通方向，并且導(dǎo)致PIN二極管電阻的下降，并且因此導(dǎo)致增加的高頻衰減。根據(jù)本發(fā)明的解決方案包含上面描述的直流路徑的高阻中斷(不同于在目前的解決方案中截止的二極管的有源偏壓)以及“存儲(chǔ)”由PIN二極管在高頻扼流(L和C)的隔直流電容器C中產(chǎn)生的負(fù)峰值電壓。
為了在PIN二極管的“斷開(kāi)”狀態(tài)中能夠如此高阻地產(chǎn)生偏置電阻，一個(gè)高阻開(kāi)關(guān)連接在電源上。
主要一個(gè)雙極雙晶體管用作如此的高阻開(kāi)關(guān)，可是也可以使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管和MOSFETs，只要其漏電流是足夠小的。
此外從屬權(quán)利要求以及下面根據(jù)圖2的實(shí)施例的描述中得出本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)用性。圖示

圖1根據(jù)現(xiàn)技術(shù)狀況的PIN二極管控制的電路摘要，圖2在移動(dòng)電話的功率放大器級(jí)中根據(jù)本發(fā)明的PIN二極管電路裝置的實(shí)施例。
圖1指出了通常的PIN二極管控制，在該控制中一個(gè)二極管D作為“搜索”開(kāi)關(guān)，PIN二極管D高頻上并聯(lián)于信號(hào)路徑。二極管D在開(kāi)關(guān)S的斷開(kāi)狀態(tài)經(jīng)過(guò)電阻Rv獲得通過(guò)直流電壓變流器產(chǎn)生的負(fù)截止電壓-，其至少具有必需開(kāi)關(guān)的高頻電壓的高度。PIN二極管D然后截止處于無(wú)源狀態(tài)，并且附寄負(fù)電壓。因此避免出現(xiàn)信號(hào)失真。在開(kāi)關(guān)S1的“閉合”狀態(tài)電流IBIAS流經(jīng)PIN二極管，其電阻降低并且經(jīng)過(guò)電容C2短路信號(hào)路徑。
圖2-以突出與本發(fā)明關(guān)聯(lián)的主要功能元件的圖解描述-指出具有高頻功率放大器A的移動(dòng)無(wú)線電話的功率放大器級(jí)。在高頻功率放大器A的輸出端上并且并聯(lián)于信號(hào)路徑電接通一個(gè)電容C1，以便高頻放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)頻率范圍。PIN二級(jí)管與電容C1串聯(lián)并且以陰極k接地。此外預(yù)先規(guī)定一個(gè)電源UBATT，在該電源上發(fā)射極側(cè)連接第一晶體管V1。第一晶體管V1集電極側(cè)通過(guò)一個(gè)無(wú)源RLC濾波器與PIN二極管D并聯(lián)。因此晶體管V1與PIN二極管D一起用作分壓器。電容器C2并聯(lián)于偏置電阻RBias。該偏置電阻按工作電壓的高度限制電流。電容C2用作高頻隔直流電容器。預(yù)先規(guī)定第二晶體管V2，在該晶體管中截止電流也是V1的基極電流，并且發(fā)射極側(cè)接地。通過(guò)第二晶體管V2在第一晶體管V1的基極上存在控制電壓。
經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)S1，在此作為雙極雙晶體管對(duì)V1、V2實(shí)現(xiàn)，接通PIN二極管(RBIAS限制電流)，以便電容C1高頻上接地。為了從信號(hào)路徑中切斷C1，根據(jù)本發(fā)明僅需要開(kāi)關(guān)S1“斷開(kāi)”，不需要負(fù)的電源電壓。PIN二極管自身偏壓于信號(hào)電壓的負(fù)的峰值(在C2上可測(cè)量)，避免諧波形成和高頻衰減。
本發(fā)明不僅僅局限于所描述的實(shí)施例，而是-分別在重視具體要求的情況下-也可以在多種變形中實(shí)施，這由專業(yè)人員決定。
權(quán)利要求
1.具有一個(gè)PIN二極管的PIN二極管電路裝置，特別適合于移動(dòng)無(wú)線設(shè)備的發(fā)送和/或接收級(jí)，其特征在于，一個(gè)高阻開(kāi)關(guān)(S1)，該開(kāi)關(guān)使PIN二極管(D)在其截止?fàn)顟B(tài)與其電源分離，其中PIN二極管(D)通過(guò)自整流偏置于一個(gè)直流電壓，該電壓大約與高頻電壓的負(fù)峰值一致，以便抑制諧波形成和高頻衰減。
2.按照權(quán)利要求1的PIN二極管電路裝置，其特征在于，高阻開(kāi)關(guān)(S1)具有一個(gè)雙級(jí)雙晶體管(V1)。
3.按照權(quán)利要求1的PIN二極管電路裝置，其特征在于，預(yù)先規(guī)定場(chǎng)效應(yīng)晶體管、特別是MOSFET、作為高阻開(kāi)關(guān)。
4.按照上述權(quán)利要求之一的PIN二極管電路裝置，其特征在于，不為PIN二極管預(yù)先規(guī)定輔助電壓源。
5.按照上述權(quán)利要求之一的PIN二極管電路裝置，其特征在于，在高阻開(kāi)關(guān)(S)和PIN二極管(D)之間預(yù)先規(guī)定一個(gè)無(wú)源濾波器，特別是一個(gè)RLC濾波器，其中電容(C)用作PIN二極管的自整流直流電壓的電荷存儲(chǔ)器。
6.具有按照上述權(quán)利要求之一的PIN二極管電路裝置的移動(dòng)無(wú)線設(shè)備，該P(yáng)IN電路裝置用作高頻功率放大器的頻率范圍轉(zhuǎn)換設(shè)備。
7.具有按照上述權(quán)利要求之一的PIN二極管電路裝置的移動(dòng)無(wú)線設(shè)備，該P(yáng)IN電路裝置用作天線轉(zhuǎn)換設(shè)備。
全文摘要
PIN二極管電路裝置,特別適合于移動(dòng)無(wú)線電話的發(fā)送級(jí),其中PIN二極管在截止?fàn)顟B(tài)中通過(guò)高阻開(kāi)關(guān)(S)與其電源分離,并且由此通過(guò)其自整流偏置于高頻電壓,以便抑制諧波產(chǎn)生和高頻衰減。
文檔編號(hào)H03K17/74GK1390386SQ00815503
公開(kāi)日2003年1月8日 申請(qǐng)日期2000年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月9日
發(fā)明者R·赫爾茨貝格 申請(qǐng)人:西門子公司