專利名稱：天線開關(guān)以及通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線開關(guān)以及通信設(shè)備，更具體地，涉及調(diào)整高頻信號(hào)的功率的技術(shù)。
技術(shù)背景
像蜂窩式電話那樣的通信設(shè)備在進(jìn)行通信設(shè)備之間的無線電通信的時(shí)候與作為中繼設(shè)備的基站通信。一個(gè)基站的通信范圍被稱為一個(gè)小區(qū)。在一個(gè)小區(qū)中，通信設(shè)備依照與基站的距離調(diào)整高頻信號(hào)的發(fā)射功率和接收靈敏度。
一般說來，發(fā)射功率必須依照與基站的距離在大約_50dBm至30dBm的范圍內(nèi)調(diào)整。發(fā)射功率的調(diào)整通過改變安裝在通信設(shè)備上的RFIC (射頻集成電路)或HPA (高功率放大器)的增益來進(jìn)行。
另一方面，在調(diào)整接收靈敏度的時(shí)候，改變RFIC中的LAN (低噪聲放大器)的增益， 使得來自基站的高頻信號(hào)的接收功率變成可以解調(diào)信號(hào)的水平。
專利文獻(xiàn)I公開了并行地設(shè)置具有不同增益的多個(gè)放大器以及依照要滿足的發(fā)射功率或接收功率交替選擇用于放大高頻信號(hào)的放大器的通信設(shè)備。專利文獻(xiàn)2公開了以時(shí)分方式在高頻信號(hào)的發(fā)射和接收之間切換的天線開關(guān)。
相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I日本待審專利公告平9(1997) 130275
專利文獻(xiàn)2
日本待審專利公告2010-178026
專利文獻(xiàn)3
日本待審專利公告平6(1994)252794 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有通信設(shè)備存在RFIC的規(guī)模和功耗大的問題。
具體地說，在調(diào)整發(fā)射功率的時(shí)候，不能通過HPA的增益調(diào)整充分降低發(fā)射功率。 因此，在將發(fā)射功率降低到OdBm或更小的情況下，主要進(jìn)行通過RFIC的增益調(diào)整。因此， RFIC需要大約60dB至70dB的寬動(dòng)態(tài)范圍，并且這使RFIC的規(guī)模和功耗增大。例如，RFIC 必須設(shè)有抑制局部泄漏的隔離電路、它的控制機(jī)構(gòu)等。
另一方面，在調(diào)整接收靈敏度的時(shí)候，由于接收功率隨與基站的距離而變，所以 LAN的增益需要預(yù)定的動(dòng)態(tài)范圍，并且這使RFIC的規(guī)模和功耗增大。例如，有必要在多級(jí)中設(shè)置放大器，并對(duì)每個(gè)放大器分別進(jìn)行控制。
作為一種參考技術(shù)，專利文獻(xiàn)3公開了當(dāng)接收功率太高時(shí)，打開天線開關(guān)的接收端子以衰減接收信號(hào)的通信設(shè)備。但是，在該通信設(shè)備中，不能使RFIC所需的動(dòng)態(tài)范圍充分地變窄。實(shí)際上，在天線開關(guān)的后級(jí)上設(shè)置了許多級(jí)的放大器。
作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線開關(guān)包括在天線與后級(jí)電路之間排他地切換傳播高頻信號(hào)的狀態(tài)和中斷高頻信號(hào)的狀態(tài)的第一和第二開關(guān)。在傳播高頻信號(hào)的時(shí)候，每個(gè)開關(guān)調(diào)整到多個(gè)級(jí)的任何一級(jí)的高頻信號(hào)的衰減量。
也就是說,在本發(fā)明中,通過改變天線開關(guān)的通道損失(passage loss),使高頻信號(hào)衰減。因此，可以使RFIC所需的動(dòng)態(tài)范圍變窄。
按照本發(fā)明，可以抑制RFIC的規(guī)模和功耗增大。


圖1是示出應(yīng)用按照本發(fā)明第一實(shí)施例的天線開關(guān)的通信設(shè)備的一個(gè)配置例子的框圖2是示出應(yīng)用按照本發(fā)明第一實(shí)施例的天線開關(guān)的通信設(shè)備的另一個(gè)配置例子的框圖3是示出按照本發(fā)明第一實(shí)施例的天線開關(guān)的一個(gè)配置例子的框圖4是示出按照本發(fā)明第一實(shí)施例的天線開關(guān)的一個(gè)操作例子的框圖5是說明按照本發(fā)明第一實(shí)施例的天線開關(guān)的有用性的示意圖6A和圖6B是說明按照本發(fā)明第一實(shí)施例的天線開關(guān)的有效性的圖7是說明按照本發(fā)明第一實(shí)施例的天線開關(guān)的有效性的框圖；
圖8A和圖SB是說明按照本發(fā)明第一實(shí)施例的天線開關(guān)的有效性的圖9是示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例的天線開關(guān)的一個(gè)配置例子的框圖10是示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例的天線開關(guān)的一個(gè)操作例子的框圖
圖11是示出按照本發(fā)明第三實(shí)施例的天線開關(guān)的一個(gè)配置例子的框圖
圖12是示出按照本發(fā)明第三實(shí)施例的天線開關(guān)的一個(gè)操作例子的框圖
圖13是示出按照本發(fā)明第四實(shí)施例的天線開關(guān)的一個(gè)配置例子的框圖
圖14是示出按照本發(fā)明第四實(shí)施例的天線開關(guān)的一個(gè)操作例子的框圖
圖15是示出按照本發(fā)明第五實(shí)施例的天線開關(guān)的一個(gè)配置例子的框圖；以及
圖16是示出按照本發(fā)明第五實(shí)施例的天線開關(guān)的一個(gè)操作例子的框圖。
具體實(shí)施方式
在下文中，將參考圖1-16描述按照本發(fā)明的天線開關(guān)以及應(yīng)用天線開關(guān)的通信設(shè)備的第一至第五實(shí)施例。在附圖中，相同標(biāo)號(hào)表示相同部件。為了使描述清楚起見，將不對(duì)描述作不必要的重復(fù)。
第一實(shí)施例
如圖1所示，第一實(shí)施例的通信設(shè)備IA作為通信系統(tǒng)，采用像WCDMA(寬帶碼分多址)那樣的FDD (頻分雙工)方法。通信設(shè)備IA含有按照該實(shí)施例的天線開關(guān)10和發(fā)射/ 接收電路20。
天線開關(guān)10包括兩個(gè)信號(hào)端子101和102、耦合天線30的天線端子103、和兩個(gè)開關(guān)201和202。開關(guān)201在在信號(hào)端子101與天線端子103之間傳播高頻信號(hào)的狀態(tài)(下文稱為傳播狀態(tài))與中斷高頻信號(hào)的狀態(tài)(下文稱為中斷狀態(tài))之間切換。開關(guān)202與開關(guān)201無關(guān)地在信號(hào)端子102與天線端子103之間切換傳播狀態(tài)和中斷狀態(tài)。在傳播狀態(tài)下，開關(guān)201和202中的每一個(gè)在發(fā)射/接收電路20的控制下，如下面所述，調(diào)整到多個(gè)級(jí)的任何一級(jí)的高頻信號(hào)的衰減量。在如下描述中，該調(diào)整也被叫做SW損失調(diào)整。另一方面，發(fā)射/接收電路20包括BB (基帶)電路40、RFIC 50、兩個(gè)HPA 60_1和60_2、和兩個(gè)雙工器70_1和70_2。BB電路40生成所希望的基帶信號(hào)，將它輸出 到RFIC 50,并處理由RFIC 50供應(yīng)
的基帶信號(hào)。RFIC 50對(duì)由BB電路40供應(yīng)的基帶信號(hào)進(jìn)行像調(diào)制和頻率轉(zhuǎn)換那樣的處理，并將通過處理獲得的高頻信號(hào)輸出到HPA 60_1和60_2。具體地說，RFIC 50在使用頻帶“A”的系統(tǒng)環(huán)境下將高頻信號(hào)輸出到HPA 60_1。在這種情況下，RFIC 50或BB電路40預(yù)先控制天線開關(guān)10，將開關(guān)201切換到傳播狀態(tài)，并將開關(guān)202切換到中斷狀態(tài)。另一方面，在使用頻帶“B”的系統(tǒng)環(huán)境下，RFIC 50將高頻信號(hào)輸出到HPA 60_2。在這種情況下，RFIC 50或BB電路40預(yù)先控制天線開關(guān)10，將開關(guān)202切換到傳播狀態(tài)，并將開關(guān)201切換到中斷狀態(tài)。因此，高頻信號(hào)經(jīng)由雙工器70_1或70_2和開關(guān)201或202從天線30發(fā)射出去。RFIC 50或BB電路40除了進(jìn)行與天線開關(guān)10的SW損失調(diào)整有關(guān)的控制之外，還進(jìn)行改變HPA 60_1或60_2的增益的控制。在使用頻帶“A”的系統(tǒng)環(huán)境下，RFIC 50經(jīng)由天線30、開關(guān)201、和雙工器70_1接收高頻信號(hào)。另一方面，在使用頻帶“B”的系統(tǒng)環(huán)境下，RFIC 50經(jīng)由天線30、開關(guān)202、和雙工器70_2接收高頻信號(hào)。RFIC 50對(duì)接收的高頻信號(hào)進(jìn)行像解調(diào)和頻率轉(zhuǎn)換那樣的處理，并將通過處理獲得的基帶信號(hào)輸出到BB電路40。在發(fā)射操作中，在必須將高頻信號(hào)的發(fā)射功率降低到預(yù)定水平(例如，-30dBm)或更小的情況下，RFIC 50或BB電路40使天線開關(guān)10進(jìn)行SW損失調(diào)整，以使高頻信號(hào)衰減到所希望的電平。一般說來，要滿足的發(fā)射功率的數(shù)值由基站指示。這樣，可以將來自RFIC 50的輸出電平的下限值設(shè)置成比要滿足的發(fā)射功率的下限值高的預(yù)定值。因此，可以使發(fā)射高頻信號(hào)時(shí)RFIC 50所需的動(dòng)態(tài)范圍變窄。另一方面，在接收操作中，RFIC 50或BB電路40依照RFIC 50測(cè)量的RSSI (接收信號(hào)強(qiáng)度指示符)等使天線開關(guān)10進(jìn)行SW損失調(diào)整，以使輸入到RFIC 50的高頻信號(hào)的功率保持在預(yù)定水平上。在RFIC 50中使由LAN (未示出)進(jìn)行的增益調(diào)整是不必要的或不重要的。因此，可以使接收高頻信號(hào)時(shí)RFIC 50所需的動(dòng)態(tài)范圍變窄。天線開關(guān)10不僅可以應(yīng)用于采用FDD方法的通信設(shè)備，而且可以應(yīng)用于像GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))那樣采用TDD (時(shí)分雙工)方法的通信設(shè)備。在采用TDD方法的情況下，如圖2所示配置通信設(shè)備。顯示在圖2中的通信設(shè)備IB與顯示在圖1中的通信設(shè)備IA的不同之處在于發(fā)射/接收電路20包括BB電路40、RFIC 50、和一個(gè)HPA 60。從RFIC 50輸出的高頻信號(hào)經(jīng)由HPA 60供應(yīng)給天線開關(guān)10的信號(hào)端子101。另一方面，經(jīng)由天線30接收的高頻信號(hào)經(jīng)由天線開關(guān)10的信號(hào)端子102供應(yīng)給 RFIC 50。
在發(fā)射時(shí)段中，RFIC 50或BB電路40將天線開關(guān)10中的開關(guān)201切換到傳播狀態(tài)而將開關(guān)202切換到中斷狀態(tài)。另一方面，在接收時(shí)段中，RFIC 50或BB電路40將開關(guān) 202切換到傳播狀態(tài)而將開關(guān)201切換到中斷狀態(tài)。這樣，以時(shí)分方式供應(yīng)發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)以便在天線開關(guān)10中得到SW損失調(diào)整。
現(xiàn)在參考圖3和4詳細(xì)描述實(shí)現(xiàn)上述操作的天線開關(guān)10的具體配置例子和具體操作例子。
如圖3所例示，天線開關(guān)10中的開關(guān)201包括串聯(lián)塊301_1和分流塊400_1。
串聯(lián)塊301_1由，例如，源極和漏極路徑串聯(lián)耦合在信號(hào)端子101與天線端子103 之間的五個(gè)FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)311a-311e構(gòu)成。將單獨(dú)的控制電壓V31a_V31e經(jīng)由柵極電阻從RFIC 50或BB電路40施加于FET 311a_311e。
另一方面，分流塊400_1由源極和漏極路徑串聯(lián)耦合在接地點(diǎn)與信號(hào)端子101與串聯(lián)塊301_1之間的連接點(diǎn)之間的多個(gè)FET構(gòu)成。將公用控制電壓V4_l經(jīng)由柵極電阻從 RFIC 50或BB電路40施加于分流塊400_1中的FET。
類似地，天線開關(guān)10中的開關(guān)202包括串聯(lián)塊301_2和分流塊400_2。
串聯(lián)塊301_2由，例如，源極和漏極路徑串聯(lián)耦合在信號(hào)端子102與天線端子103 之間的五個(gè)FET 312a-312e構(gòu)成。將單獨(dú)的控制電壓V32a_V32e經(jīng)由柵極電阻從RFIC 50 或BB電路40施加于FET 312a-312e。
另一方面，分流塊400_2由源極和漏極路徑串聯(lián)耦合在接地點(diǎn)與信號(hào)端子102與串聯(lián)塊301_2之間的連接點(diǎn)之間的多個(gè)FET構(gòu)成。將公用控制電壓V4_2經(jīng)由柵極電阻從 RFIC 50或BB電路40施加于分流塊400_2中的FET。
堆疊在串聯(lián)塊和分流塊每一個(gè)中的FET的數(shù)目可以按照施加于端子的最大功率適當(dāng)確定。
接著，將如圖4所示開關(guān)201被設(shè)置成傳播狀態(tài)而開關(guān)202被設(shè)置成中斷狀態(tài)的情況用作一個(gè)例子來描述與SW損失 調(diào)整有關(guān)的操作。
RFIC 50或BB電路40斷開作為串聯(lián)塊301_1的一部分的一些FET。另一方面， RFIC 50或BB電路40通過施加等于或高于閾值電壓的控制電壓接通(ON)串聯(lián)塊301_1中的其余FET。在圖4的例子中，斷開三個(gè)FET 311a-311c而接通其余兩個(gè)FET 311d和311e。 盡管未例示出，但分流塊400-1中的FET和串聯(lián)塊301_2中的FET 312a_312e是斷開(OFF) 的。
處在接通狀態(tài)下的FET的源極-漏極路徑可以被認(rèn)為是電阻元件。處在斷開狀態(tài)下的每個(gè)FET的源極和漏極經(jīng)由電容器耦合，可以被認(rèn)為是電容元件。因此，在一些FET斷開而其它FET接通的串聯(lián)塊301_1中，電容元件與電阻元件串聯(lián)耦合，使得通道損失大于所有FET都接通狀態(tài)下的通道損失。
因此，可以使高頻信號(hào)在信號(hào)端子101與天線端子103之間衰減。衰減量可以通過改變斷開的FET的數(shù)目逐步調(diào)整。
衰減量的可變范圍和變化步長可以通過改變包括在串聯(lián)塊301_1中的FET的特性 (例如，通過改變像柵極寬度那樣的尺寸)來適當(dāng)調(diào)整。在圖4的例子中，通過施加獨(dú)立的控制電壓V31a-V31e，部分?jǐn)嚅_串聯(lián)塊301_1中的FET。部分?jǐn)嚅_操作也可以，例如，通過使用具有不同特性的FET和將公用控制電壓施加于FET而配置串聯(lián)塊301_1來實(shí)現(xiàn)。
RFIC 50或BB電路40通過施加等于或高于閾值電壓的控制電壓V4_2接通分流塊400_2中的FET。通過該操作，即使高頻信號(hào)經(jīng)過串聯(lián)塊301_2，高頻信號(hào)也被發(fā)射到接地點(diǎn)。因此，可以抑制高頻信號(hào)到另一信號(hào)端子102的泄漏。
天線開關(guān)10的有用性和有效性將參考圖5-8依次加以描述。
首先，將采用FDD方法的通信設(shè)備IA (參照?qǐng)D1)在基站2形成的小區(qū)3中進(jìn)行通信的情況用作一個(gè)例子描述天線開關(guān)10的有用性。
作為先決條件，期望降低接近基站的通信設(shè)備的發(fā)射功率。由于接收功率接近基站時(shí)增大，所以期望降低通信設(shè)備的接收靈敏度。另一方面，期望增大遠(yuǎn)離基站的通信設(shè)備的發(fā)射功率。由于接收功率遠(yuǎn)離基站時(shí)減小，所以期望使通信設(shè)備的接收靈敏度變高。換句話說，離基站越近，發(fā)射功率和接收功率必須衰減得越多。離基站越遠(yuǎn)，需要的衰減就越小。
在通信設(shè)備IA處在接近基站2的點(diǎn)4上的情況下，通信設(shè)備IA確定發(fā)射功率必須降低到預(yù)定水平或更低，并且使天線開關(guān)10進(jìn)行SW損失調(diào)整。此時(shí)，天線開關(guān)10同時(shí)衰減發(fā)射功率TX和接收功率RX。
如上所述，通信設(shè)備IA依照接收功率使天線開關(guān)10進(jìn)行SW損失調(diào)整，以使接收功率保持在預(yù)定水平上。在通信設(shè)備IA處在遠(yuǎn)離基站2的點(diǎn)5上的情況下，接收功率低。 于是，發(fā)射功率TX和接收功率RX的衰減量小。
因此，天線開關(guān)10滿足先決條件，適合用在FDD方法中。如上所述，在TDD方法中， 以時(shí)分方式為SW損失調(diào)整提供發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)。天線開關(guān)10交替衰減發(fā)射功率或接收功率。顯然，天線開關(guān)10也適合用在TDD方法中。
接著，參考圖6-8詳細(xì)描述天線開關(guān)10的有效性。
如圖6A所示，高頻信號(hào)的發(fā)射功率必須在大約_50dBm到30dBm的寬范圍內(nèi)調(diào)整。 因此，在一般通信設(shè)備中，HPA和RFIC的必要?jiǎng)討B(tài)范圍寬至80dB。如上所述，發(fā)射功率不能通過HPA所作的增益調(diào)整有效地降低。因此，在將發(fā)射功率降低到OdBm或以下的情況下， 主要進(jìn)行通過RFIC的增益調(diào)整，以及RFIC需要大約60到70dB的寬動(dòng)態(tài)范圍。
另一方面，在該實(shí)施例中，如圖6B所示，通過天線開關(guān)10中的SW損失調(diào)整，使HPA 和RFIC所需的動(dòng)態(tài)范圍大大變窄。因此，有助于RFIC的設(shè)置，以及可以減小電路規(guī)模。
如果通過RFIC 50將發(fā)射功率降低到預(yù)定水平或更小，則如圖7所示，必須降低施加于RFIC 50中的混合器51的IF (中頻)信號(hào)的電平，存在發(fā)生局部泄漏的可能性。具體地說，RFIC 50中的混合器51混合IF信號(hào)和從合成器52輸出的局部信號(hào)以生成高頻信號(hào)。 IF信號(hào)的電平越低，越有可能發(fā)生局部泄漏，并需要隔離局部信號(hào)。因此，有必要將隔離信號(hào)等提供給RFIC 50，致使RFIC 50的規(guī)模和功耗增大。
但是，在該實(shí)施例中，將發(fā)射功率降低到預(yù)定水平或更低通過天線開關(guān)10中的SW 損失調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。因此，沒有必要過分隔離RFIC 50，從而可以減小RFIC 50的規(guī)模和功耗。
并且，如圖8A所示，在一般通信設(shè)備中，通過LNA中的增益調(diào)整來降低高頻信號(hào)的接收功率Rx。因此，LNA的增益需要具有預(yù)定動(dòng)態(tài)范圍，致使RFIC 50的規(guī)模和功耗增大。 具體地說，LNA必須多級(jí)設(shè)置和分別控制。
另一方面，在該實(shí)施例中，如圖8B所示，通過天線開關(guān)10中的SW損失調(diào)整，使接收功率RX保持在預(yù)定水平上。因此，通過LNA的增益調(diào)整變得不必要，或者使LNA的級(jí)數(shù)或伴隨著LNA級(jí)數(shù)的控制數(shù)減少。因此，有助于RFIC的設(shè)置，以及可以減小電路規(guī)模和功耗。
眾所周知，天線附近的功率損失對(duì)通信特性的影響大。但是，在該實(shí)施例的天線開關(guān)中，包括在現(xiàn)有天線開關(guān)中的FET系列也用作改變通道損失的元件。換句話說，該實(shí)施例具有不必為通信設(shè)備另外新設(shè)置可能引起功率損失的元件的優(yōu)點(diǎn)。因此，該實(shí)施例的天線開關(guān)對(duì)通信特性的影響比例如在天線開關(guān)與RFIC之間(在天線開關(guān)之后且在HPA或LNA之前的地方)進(jìn)行阻抗調(diào)整的技術(shù)小得多。
第二實(shí)施例
第二實(shí)施例的通信設(shè)備可以以與第一實(shí)施例相似的方式配置。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于如圖9所示配置天線開關(guān)。
具體地說，如圖9所示，第二實(shí)施例的天線開關(guān)IOA中的開關(guān)201設(shè)有串聯(lián)塊 300_1取代顯示在圖3中的串聯(lián)塊301_1。串聯(lián)塊300_1由源極和漏極路徑串聯(lián)耦合在信號(hào)端子101與天線端子103之間的多個(gè)FET構(gòu)成。將公用控制電壓V3-1經(jīng)由柵極電阻從 RFIC 50或BB電路40施加于串聯(lián)塊300_1中的FET。
開關(guān)202設(shè)有串聯(lián)塊300_2取代顯示在圖3中的串聯(lián)塊301_2。串聯(lián)塊300_2由源極和漏極路徑串聯(lián)耦合在信號(hào)端子102與天線端子103之間的多個(gè)FET構(gòu)成。將公用控制電壓V3-2經(jīng)由柵極電阻從RFIC 50或BB電路40施加于串聯(lián)塊300_2中的FET。
接著，將如圖10所示開關(guān)201被設(shè)置成傳播狀態(tài)而開關(guān)202被設(shè)置成中斷狀態(tài)的情況用作一個(gè)例子描述與天線開關(guān)IOA中的SW損失調(diào)整有關(guān)的操作。
RFIC 50或BB電路40接通串聯(lián)塊300_1中的FET。此時(shí)，RFIC50或BB電路40調(diào)整控制電壓V3_l以便將串聯(lián) 塊300_1中的FET的接通電阻值改變成更大值。盡管未示出， 但分流塊400_1中的FET和串聯(lián)塊300_2中的FET是斷開的。以與圖4相似的方式接通分流塊400_2中的FET，從而抑制高頻信號(hào)到信號(hào)端子102的泄漏。
串聯(lián)塊300_1中的每個(gè)FET的通道損失與隨著接通電阻值變化簡單接通FET的情況相比增大了。換句話說中，整個(gè)串聯(lián)塊300_1中的通道損失增大了?？梢詫⒋?lián)塊300_1 配置成將控制電壓分別施加于每個(gè)FET，并且可以改變作為一部分的FET的接通電阻值。在這種情況下，整個(gè)串聯(lián)塊300_1中的通道損失也增大了。例如，當(dāng)使用顯示在圖3中的串聯(lián)塊301_1時(shí)，可以達(dá)到通過斷開一部分FET增大通道損失的效果和通過改變接通的其余FET 的電阻值增大通道損失的效果兩者。
因此，與第一實(shí)施例的方式相似，可以在信號(hào)端子與天線端子之間衰減高頻信號(hào)。 在該實(shí)施例中，還達(dá)到了可以使衰減量的調(diào)整粒度比第一實(shí)施例中的粒度細(xì)的效果。例如， 在采用WCDMA的通信系統(tǒng)中，需要小步長的功率調(diào)整。該實(shí)施例的天線開關(guān)IOA可以靈活地解決這樣的系統(tǒng)要求。
第三實(shí)施例
第三實(shí)施例的通信設(shè)備可以以與第一實(shí)施例相似的方式配置。第三實(shí)施例與第一和第二實(shí)施例的不同之處在于如圖11所示配置天線開關(guān)。
具體地說，如圖11所示，第三實(shí)施例的天線開關(guān)IOB中的開關(guān)201包括像圖9中那樣的串聯(lián)塊300_1。開關(guān)201設(shè)有分流塊402_1取代顯示在圖3和9的每一個(gè)中的分流塊400_1。例如，分流塊402_1由源極和漏極路徑串聯(lián)耦合在接地點(diǎn)與信號(hào)端子101與串聯(lián)塊300_1之間的耦合點(diǎn)之間的五個(gè)FET 421a-421e構(gòu)成。將各自控制電壓V41a，V41b，V41c, V41d，和V41e經(jīng)由柵極電阻從RFIC 50或BB電路40分別施加于FET 421a, 421b,421c，421d，和 421e。與圖9中類似，開關(guān)202包括串聯(lián)塊300_2。開關(guān)202設(shè)有分流塊402_2取代顯示在圖3和9的每一個(gè)中的分流塊400_2。分流塊402_2由，例如，源極和漏極路徑串聯(lián)耦合在接地點(diǎn)與信號(hào)端子102與串聯(lián)塊300_2之間的耦合點(diǎn)之間的五個(gè)FET 422a_422e構(gòu)成。將各自控制電壓V42a，V42b，V42c，V42d，和V42e經(jīng)由柵極電阻從RFIC 50或BB電路40分別施加于 FET 422a，422b，422c，422d，和 422e?！?br> 接著，將如圖12所示開關(guān)201被設(shè)置成傳播狀態(tài)而開關(guān)202被設(shè)置成中斷狀態(tài)的情況用作一個(gè)例子描述與天線開關(guān)IOB中的SW損失調(diào)整有關(guān)的操作。RFIC 50或BB電路40接通串聯(lián)塊300_1中的FET。通過該操作，使高頻信號(hào)在信號(hào)端子101與天線端子103之間傳播。盡管未示出，但串聯(lián)塊300_2中的FET是斷開的。RFIC 50或BB電路40通過施加等于或高于閾值電壓的控制電壓接通分流塊402j中的至少一部分FET。在圖12的例子中，接通三個(gè)FET 421a_421c，而斷開其余兩個(gè)FET 421d和 421e。通過該操作，高頻信號(hào)被向接地點(diǎn)分流。其結(jié)果是，可以衰減輸出到信號(hào)端子101和天線端子103的高頻信號(hào)的功率。衰減量可以通過改變接通的FET的數(shù)目逐步調(diào)整。并且，RFIC 50或BB電路40接通分流塊402_2中的FET，從而抑制高頻信號(hào)到信號(hào)端子102的泄漏。這樣，在該實(shí)施例中，與第一和第二實(shí)施例的方式相似，可以在信號(hào)端子與天線端子之間衰減高頻信號(hào)。由于分流塊中的FET的尺寸一般小于串聯(lián)塊中的FET的尺寸，所以在該實(shí)施例中，還達(dá)到了可以使衰減量的調(diào)整粒度比第一實(shí)施例中的粒度細(xì)的效果。因此，該實(shí)施例的天線開關(guān)IOB可以以與第二實(shí)施例相似的方式靈活地解決系統(tǒng)要求。并且，天線開關(guān)IOB還具有使像ESD (靜電放電)那樣的浪涌電壓逸出到接地點(diǎn)，使發(fā)射/接收電路20不易損壞的優(yōu)點(diǎn)。第四實(shí)施例第四實(shí)施例的通信設(shè)備可以以與第一實(shí)施例相似的方式配置。第四實(shí)施例與第一至第三實(shí)施例的不同之處在于如圖13所示配置天線開關(guān)。具體地說，如圖13所示，第四實(shí)施例的天線開關(guān)IOC中的開關(guān)201包括顯示圖3中的串聯(lián)塊301_1和顯示在圖9中的分流塊402_1兩者。開關(guān)202包括顯示圖3中的串聯(lián)塊301_2和顯示在圖11中的分流塊402_2兩者。接著，將如圖14所示開關(guān)201被設(shè)置成傳播狀態(tài)而開關(guān)202被設(shè)置成中斷狀態(tài)的情況用作一個(gè)例子描述與天線開關(guān)IOC中的SW損失調(diào)整有關(guān)的操作。在這種情況下，與圖4的方式類似，斷開作為串聯(lián)塊301_1的一部分的FET311a-311c而接通其余兩個(gè)FET 311d和311e。因此，串聯(lián)塊301_1中的通道損失與接通所有FET的情況相比更大了。與圖12的方式類似，接通作為分流塊402_1的一部分的FET421a_421c，以便將高頻信號(hào)向接地點(diǎn)分流。其結(jié)果是，使輸出到信號(hào)端子101和天線端子103的高頻信號(hào)的功率衰減了。并且，接通分流塊402_2中的FET，以便抑制高頻信號(hào)到信號(hào)端子102的泄漏。
這樣，在該實(shí)施例中，可以以更細(xì)粒度逐步調(diào)整高頻信號(hào)的衰減量。因此，第四實(shí)施例可以達(dá)到描述在第一實(shí)施例中的效果和描述在第三實(shí)施例中的效果。
第五實(shí)施例
第五實(shí)施例的通信設(shè)備可以以與第一實(shí)施例相似的方式配置。第五實(shí)施例與第一至第四實(shí)施例的不同之處在于如圖15所示配置天線開關(guān)。
具體地說，如圖15所示，第五實(shí)施例的天線開關(guān)IOD中的開關(guān)201設(shè)有串聯(lián)塊 501_1取代顯示在圖3中的串聯(lián)塊301_1。在串聯(lián)塊501_1中，舉例來說，每一個(gè)由源極和漏極路徑串聯(lián)耦合的五個(gè)FET構(gòu)成的五個(gè)FET系列并聯(lián)耦合在信號(hào)端子101與天線端子103 之間。將各自控制電壓V51a-V51e，V51f. · ·，V51k. · ·，V51p. ·.，和V51u. · ·經(jīng)由柵極電阻從RFIC 50或BB電路40分別施加于串聯(lián)塊501_1中的FET。
開關(guān)202設(shè)有串聯(lián)塊501_2取代顯示在圖3中的串聯(lián)塊301_2。在串聯(lián)塊501_2 中，舉例來說，每一個(gè)由源極和漏極路徑串聯(lián)耦合的五個(gè)FET構(gòu)成的五個(gè)FET系列并聯(lián)耦合在信號(hào)端子102與天線端子103之間。將各自控制電壓V52a-V52e，V52f. · ·，V52k. · ·， V52p...，和V52u...經(jīng)由柵極電阻從RFIC 50或BB電路40分別施加于串聯(lián)塊501_2中的 FET。
接著，將如圖16所示開關(guān)201被設(shè)置成傳播狀態(tài)而開關(guān)202被設(shè)置成中斷狀態(tài)的情況用作一個(gè)例子描述與天線開關(guān)IOD中的SW損失調(diào)整有關(guān)的操作。
RFIC 50或BB電路40斷開串聯(lián)塊501_1中作為至少一部分FET系列的一部分的一些FET。另一方面，RFIC 50或BB電路40接通串聯(lián)塊501_1中的其余FET。在圖16的例子中，斷開12個(gè)FET而接通其余13個(gè)FET。盡管未示出，但分流塊400_1中的FET和串聯(lián)塊501_2中的FET 312a-312e是斷開的。因此，接通分流塊400_2中的FET，以便抑制高頻信號(hào)到信號(hào)端子102的泄漏。
因此，在該實(shí)施例中，可以以與第一實(shí)施例類似的方式逐步調(diào)整高頻信號(hào)的衰減量。另外，在該實(shí)施例中，可以將改變衰減量的步長設(shè)置得比第一實(shí)施例中的步長小。變化步長的粒度與并聯(lián)耦合的FET系列的數(shù)目成正比。
顯然，本發(fā)明不局限于前述實(shí)施例，而是可以由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)對(duì)本專利申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍的描述作出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種天線開關(guān)，包含 第一端子； A-Ap ~·丄山—7* 弟一犧子； 與天線耦合的第三端子； 第一開關(guān)，用于切換使高頻信號(hào)在第一和第二端子之間傳播的第一狀態(tài)和中斷高頻信號(hào)的第二狀態(tài)；以及 第二開關(guān)，用于在第二和第三端子之間與第一開關(guān)無關(guān)地切換第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，其中處在第一狀態(tài)下的第一和第二開關(guān)中的每一個(gè)調(diào)整到多個(gè)級(jí)中的任何一級(jí)的高頻信號(hào)的衰減量。
2.按照權(quán)利要求1所述的天線開關(guān)， 其中第一和第二開關(guān)中的每一個(gè)具有第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)系列，所述第一 FET系列包括串聯(lián)耦合在第一和第二端子中的每一個(gè)與第三端子之間的多個(gè)FET，并且 其中在第一狀態(tài)下，斷開作為所述多個(gè)FET的一部分的一些FET而接通其余的FET，以便傳播所述高頻信號(hào)，并按照斷開的FET的數(shù)目調(diào)整所述衰減量。
3.按照權(quán)利要求2所述的天線開關(guān)，其中通過改變接通的至少一部分FET的電阻值進(jìn)一步調(diào)整所述衰減量。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的天線開關(guān)， 其中第一和第二開關(guān)中的每一個(gè)具有第二 FET系列，所述第二 FET系列包括串聯(lián)耦合在第一和第二端子的每一個(gè)與接地點(diǎn)之間的多個(gè)FET，并且 其中在第一狀態(tài)下，接通作為第二 FET系列的至少一部分的FET，以便分流所述高頻信號(hào)，并按照第二 FET系列中接通的FET的數(shù)目進(jìn)一步調(diào)整所述衰減量。
5.按照權(quán)利要求1所述的天線開關(guān)， 其中第一和第二開關(guān)中的每一個(gè)包括串聯(lián)耦合在第一和第二端子中的每一個(gè)與第三端子之間的多個(gè)FET，并且 其中在第一狀態(tài)下，接通所述多個(gè)FET，以便傳播高頻信號(hào)，并通過改變作為所述多個(gè)FET的至少一部分的FET的電阻值調(diào)整所述衰減量。
6.按照權(quán)利要求1所述的天線開關(guān)， 其中第一和第二開關(guān)中的每一個(gè)包括串聯(lián)耦合在第一和第二端子中的每一個(gè)與接地點(diǎn)之間的多個(gè)FET，并且 其中在第一狀態(tài)下，接通作為至少一部分FET的一些FET，以便分流所述高頻信號(hào)，并按照接通的FET的數(shù)目調(diào)整所述衰減量。
7.按照權(quán)利要求1所述的天線開關(guān)， 其中第一和第二開關(guān)中的每一個(gè)并聯(lián)地具有多個(gè)FET系列，所述多個(gè)FET系列中的每一個(gè)包括串聯(lián)耦合在第一和第二端子中的每一個(gè)與第三端子之間的多個(gè)FET，并且 其中在第一狀態(tài)下，斷開作為所述多個(gè)FET的至少一部分的且作為所述FET系列的一部分的FET，接通其余的FET，以便傳播所述高頻信號(hào)，并按照斷開的FET的數(shù)目調(diào)整所述衰減量。
8.按照權(quán)利要求1至7中的任何一項(xiàng)所述的天線開關(guān)， 其中第一頻帶被指定成第一開關(guān)傳播的高頻信號(hào)的頻率，并且其中與第一頻帶不同的第二頻帶被指定成第二開關(guān)傳播的高頻信號(hào)的頻率。
9.按照權(quán)利要求1至7中的任何一項(xiàng)所述的天線開關(guān)， 其中第一開關(guān)傳播經(jīng)由天線從第一端子發(fā)射到第三端子的高頻信號(hào)，并且 其中第二開關(guān)使經(jīng)由天線接收的高頻信號(hào)從第三端子傳播到第二端子。
10.一種通信設(shè)備，包含 按照權(quán)利要求1至9中的任何一項(xiàng)所述的天線開關(guān)；以及 發(fā)射/接收電路，用于通過控制第一和第二開關(guān)中的第一和第二狀態(tài)的排他切換和衰減量的調(diào)整而經(jīng)由天線發(fā)射/接收高頻信號(hào)。
11.按照權(quán)利要求10所述的通信設(shè)備，其中所述發(fā)射/接收電路將高頻信號(hào)輸出到處在第一狀態(tài)下的開關(guān)中的一個(gè)開關(guān)，并且在必須將所述高頻信號(hào)的功率降低到預(yù)定水平或更低的情況下，指示所述開關(guān)中的所述一個(gè)開關(guān)調(diào)整所述衰減量。
12.按照權(quán)利要求10或11所述的通信設(shè)備，其中所述發(fā)射/接收電路指示處在第一狀態(tài)下的開關(guān)中的一個(gè)開關(guān)調(diào)整所述衰減量，以便供應(yīng)給電路本身的高頻信號(hào)的功率變成預(yù)定水平。
全文摘要
本公開涉及天線開關(guān)以及通信設(shè)備。本發(fā)明旨在抑制RFIC的規(guī)模和功耗的增大。作為天線開關(guān)的部件的第一開關(guān)切換在第一端子與與天線耦合的第三端子之間傳播高頻信號(hào)的第一狀態(tài)和中斷高頻信號(hào)的第二狀態(tài)。第二開關(guān)在第二端子與第三端子之間與第一開關(guān)無關(guān)地切換第一和第二狀態(tài)。處在第一狀態(tài)下的第一和第二開關(guān)之后調(diào)整多個(gè)級(jí)的任何一級(jí)中的高頻信號(hào)的衰減量。
文檔編號(hào)H04B1/40GK103001661SQ20121027179
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者后藤聰, 堀和明, 櫻井智 申請(qǐng)人:瑞薩電子株式會(huì)社