一种单刀单掷开关及单刀双掷开关制造技术

本发明专利技术公开了一种单刀单掷开关及单刀双掷开关。所述单刀单掷开关包括晶体管、电感和电容；晶体管的第一端与电感的一端连接，电感的另一端与电容的一端连接，电容的另一端与晶体管的第三端连接；晶体管的第二端与控制电压连接；当控制电压取高电平时晶体管导通，此时并联的电感和电容，在中心频率处形成并联谐振，开关处于关断状态。当控制电压取低电平时，此时晶体管关断，可等效为关断电容，关断电容和电感在中心频率处形成串联谐振，开关处于导通状态。可见，本发明专利技术的开关在处于导通状态时，本发明专利技术的晶体管的关断电容不但没有降低开关性能，反而作为串联谐振的一部分，提高了开关的性能，而且，晶体管串联在电路中，具有很强的功率处理能力。

A single pole single throw switch and a single pole double throw switch

【技术实现步骤摘要】
一种单刀单掷开关及单刀双掷开关
本专利技术涉及无线通讯领域，特别涉及一种单刀单掷开关及单刀双掷开关。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，现代无线通信系统对于集成度和成本的要求越来越高。互补金属氧化物半导体(CMOS)技术具有成本低，可靠性高等优点。最重要的是CMOS技术可以将无线收发系统的所有模块集成在一片芯片上，大大提高了集成度。因此，基于CMOS工艺的相控阵收发系统越来越成为近年来的研究热点。但是相控阵收发系统中的开关的性能，直接影响了相控阵收发系统的性能，为了改善开关的性能，科技界和工业界已经研究出了很多的开关结构。申请号201710225103.1，申请公布号CN106972845A，提供一种CMOS射频开关，利用了晶体管串叠技术，通过分压来改善射频开关的功率处理能力，并使用大电阻为晶体管提供直流偏置及栅体悬浮，具有较好的插损和隔离度。相比于其他工艺成本大大降低，与此同时具有和其他工艺一样的高性能。但是随着频率的升高，晶体管衬底的导电性的影响将越来越明显，同时，晶体管的关断电容对信号造成的泄漏也越专利技术显。为了能使开关应用于更高的频段(如毫米波频段)，可以减小晶体管的尺寸。但是这样功率性能又会有所限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单刀单掷开关及单刀双掷开关，以满足相控阵收发系统的高频段工作及高功率性能需求。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种单刀单掷开关，所述单刀单掷开关包括晶体管、电感和电容；所述晶体管的第一端与所述电感的一端连接，所述电感的另一端与所述电容的一端连接，形成单刀单掷开关的输出端；所述电容的另一端与所述晶体管的第三端连接，形成单刀单掷开关的输入端；所述晶体管的第二端与控制电压连接；所述电容的电容值C、所述电感的电感值L与中心频率f0的关系为：所述晶体管的关断电容值COFF、所述电感的电感值L与中心频率f0的关系为：可选的，所述单刀单掷开关还包括浮栅电阻；所述浮栅电阻连接在所述控制电源和所述晶体管的第二端之间。可选的，所述晶体管为双极性晶体管，所述双极性晶体管的发射极、基极和集电极分别对应所述晶体管的第一端、第二端和第三端。可选的，所述晶体管为场效应晶体管，所述场效应晶体管的源极、栅极和漏极分别对应所述晶体管的第一端、第二端和第三端。可选的，所述中心频率为26GHz。本专利技术还提供一种应用于相控阵收发系统的单刀双掷开关，所述单刀双掷开关包括两个单刀单掷开关，分别为第一单刀单掷开关和第二单刀单掷开关；所述第一单刀单掷开关的输入端和所述第二单刀单掷开关的输入端分别与天线连接；所述第一单刀单掷开关的输出端与发送电路的输出端连接，所述第二单刀单掷开关的输出端与接收电路的输入端连接。可选的，所述第一单刀单掷开关的中心频率和所述第二单刀单掷开关的中心频率均与所述天线的收发频率相等。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开了一种单刀单掷开关及单刀双掷开关。所述单刀单掷开关包括晶体管、电感和电容；所述晶体管的第一端与所述电感的一端连接，所述电感的另一端与所述电容的一端连接，所述电容的另一端与所述晶体管的第三端连接；所述晶体管的第二端与控制电压连接；当控制电压取高电平时晶体管导通，此时并联的电感和电容，在中心频率处形成并联谐振，开关处于关断状态。当控制电压取低电平时，此时晶体管关断，可等效为关断电容，关断电容和电感在中心频率处形成串联谐振，开关处于导通状态。可见，本专利技术的开关在处于导通状态时，本专利技术的晶体管的关断电容不但没有降低开关性能，反而作为串联谐振的一部分，提高了开关的性能，而且，晶体管串联在电路中，具有很强的功率处理能力。本专利技术的开关加入浮栅电阻R，可进一步减小开关的插入损耗，并提高开关的功率处理能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的相控阵收发系统的结构图；图2为本专利技术提供的一种单刀单掷开关的电路原理图；图3为本专利技术提供的一种单刀单掷开关的关断状态的原理图；图4为本专利技术提供的一种单刀单掷开关的导通状态的原理图；图5为本专利技术提供的一种应用于相控阵收发系统的单刀双掷开关的电路原理图；图6为本专利技术提供单刀双掷开关的功率处理能力的仿真图。具体实施方式本专利技术的目的是提供一种单刀单掷开关及单刀双掷开关，以满足相控阵收发系统的高频段工作及高功率性能需求。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对专利技术作进一步详细的说明。图1是一个简单的相控阵收发系统，单刀双掷开关是其中的重要组成部分，它的三个端口分别连接到天线，低噪声放大器(LNA)的输入端和功率放大器(PA)的输出端，可以控制系统接收和发射链路的切换。为了满足相控阵收发系统的高频段工作及高功率性能需求，本专利技术提供一种单刀单掷开关，如图2所示，本专利技术的单刀单掷开关包括：晶体管M0、电感L0和电容C0；所述单刀单掷开关还包括浮栅电阻R0；所述浮栅电阻R0连接在所述控制电源和所述晶体管M0的第二端之间。所述晶体管M0的第一端与所述电感L0的一端连接，所述电感L0的另一端与所述电容C0的一端连接，形成单刀单掷开关的输出端；所述电容C0的另一端与所述晶体管M0的第三端连接，形成单刀单掷开关的输入端；所述晶体管M0为双极性晶体管或场效应晶体管，当所述晶体管M0为双极性晶体管时，所述双极性晶体管的发射极、基极和集电极分别对应所述晶体管M0的第一端、第二端和第三端。当所述晶体管M0为场效应晶体管时，所述场效应晶体管的源极、栅极和漏极分别对应所述晶体管M0的第一端、第二端和第三端。本专利技术所述的单刀单掷开关的工作原理为：控制电压VC取高电平时晶体管M0导通，其等效电路如图3所示，由于晶体管M0的导通电阻很小，所以此时可看作电感L0和电容C0并联，适当选取电感L和电容C的值，使电容C0的电容值C、所述电感L0的电感值L与中心频率f0的关系为：所述中心频率为26GHz；可使电感电容在中心频率(26GHz)处形成并联谐振，而这样一个并联谐振网络在中心频率(26GHz)处的阻抗是无穷大的，所以此时开关处于关断状态。当控制电压VC取低电平时，其等效电路如图4所示，此时晶体管M0关断，可等效为关断电容COFF。可以通过选取晶体管M1的不同尺寸来调整晶体管关断电容COFF的大小，使所述晶体管M0的关断电容值COFF、所述电感L0的电感值L与中心频率f0的关系为：可使关断电容COFF和电感L在中心频率处形成串联谐振，这种串联谐振在中心频率处的阻抗为0，因此VC为低电平时开关导通。浮栅电阻R的加入可进一步减小开关的插入损耗，并提高开关的功率处理能力。如图5所示本专利技术还提供一种应用于相控阵收发系统的单刀双掷开关，所述单刀双掷开关包括两个单刀单掷开关，分别为第一单刀单掷开关和第二单刀单掷开关；所述第一单刀单掷开关的输入端和所述第二单刀单掷开关的输入端分别与天线连接；所述第一单刀单掷开关的输出端与发送电路的输出端连接，所述第二单刀单掷开关的输出端与接收电路的输入端连接。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单刀单掷开关，其特征在于，所述单刀单掷开关包括晶体管、电感和电容；所述晶体管的第一端与所述电感的一端连接，所述电感的另一端与所述电容的一端连接，形成单刀单掷开关的输出端；所述电容的另一端与所述晶体管的第三端连接，形成单刀单掷开关的输入端；所述晶体管的第二端与控制电压连接；所述电容的电容值C、所述电感的电感值L与中心频率f0的关系为：

【技术特征摘要】
1.一种单刀单掷开关，其特征在于，所述单刀单掷开关包括晶体管、电感和电容；所述晶体管的第一端与所述电感的一端连接，所述电感的另一端与所述电容的一端连接，形成单刀单掷开关的输出端；所述电容的另一端与所述晶体管的第三端连接，形成单刀单掷开关的输入端；所述晶体管的第二端与控制电压连接；所述电容的电容值C、所述电感的电感值L与中心频率f0的关系为：所述晶体管的关断电容值COFF、所述电感的电感值L与中心频率f0的关系为：2.根据权利要求1所述单刀单掷开关，其特征在于，所述单刀单掷开关还包括浮栅电阻；所述浮栅电阻连接在所述控制电源和所述晶体管的第二端之间。3.根据权利要求1所述的单刀单掷开关，其特征在于，所述晶体管为双极性晶体管，所述双极性晶体管的发射极、基极和集电极分别对应所述晶体管的第一端、第二端和第三端。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍晶，张天，罗文玲，裘华英，
申请(专利权)人：伍晶，
类型：发明
国别省市：四川,51