射频功率合成电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于射频功率放大器多种频段功率信号的合成控制并最终藉由天线发射的射频功率合成电路。所述电路包括与射频功率放大器及其匹配网络信号输出端连接的开关器件组一及与信号接收端连接的开关器件组二，所述开关器件组一通过双工器连接天线，同时还分别通过匹配网络连接开关器件组二；上述开关均采用ＣＭＯＳ工艺器件。所述电路采用匹配网络或是带滤波功能的双工器与开关组合隔离的技术，有效提高ＣＭＯＳ开关的抗电压击穿能力，这种组合电路应用于功率合成电路中，使得射频功率放大器芯片具有更高的集成度与更低的成本；同时该电路还可提高无线通信系统的隔离度和灵敏度，使得接收端接收射频信号时无线通信系统的插入损耗更低。

RF power combining circuit

The invention discloses a radio frequency power synthesis circuit for synthesizing and controlling a plurality of frequency band power signals of a radio frequency power amplifier, which is finally transmitted by an antenna. The circuit comprises a RF power amplifier and its matching network and the signal output end of the switching device is connected with a signal group switch device and the receiving end of the connection group of two, the group through a switching device connected with the antenna duplexer, and respectively by matching the network connection switching device two; the switch adopts CMOS process and device. The circuit adopts the matching network or a filtering diplexer and switch combination isolation technology, effectively improve the anti breakdown ability of CMOS switch, this circuit is applied to power combining circuit, the RF power amplifier chip with integrated degree higher and lower cost; at the same time, the circuit can also improve wireless the communication system of isolation and sensitivity, the receiver receives the radio signal when the wireless communication system lower insertion loss.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频功率放大器
，具体是指一种釆用CMOS工艺 开关的具有高集成度、低成本的射频功率合成电路。
技术介绍
射频功率放大器是无线通信系统中不可缺少的组件，主要负责将调制 后的射频信号放大到一定的功率值，再通过天线发射出去。而采用射频功 率放大器的手持设备通常要求工作在多个频段，因而存在多路输出功率， 而一般的手持设备为了减少体积以提高便携性，通常都只配备有一个天线 组件，这就要求在射频功率放大器和天线之间有一个射频功率合成电路来 对多路输出功率进行控制。由于射频功率合成电路直接连在射频功率放大 器与天线之间，因而其过功率能力、插入损耗、隔离度以及抗电压击穿能 力极大的制约着整个无线通信系统的性能，而这些性能指标跟射频功率合 成电路的结构及组成器件密切相关，例如电路中所釆用的开关和双工器 等。目前的射频功率合成电路中多采用昂贵的GaAs开关的来实现信号切 换，导致集成度太低及成本太高。现有射频功率放大器的射频功率合成电路一般如图1所示，其电路中 包括开关K1、 K2、 K3、 K4、 KR1、 KR2、 KR3、 KR4、 RX接收端口、 CMOS控 制电路、天线等模块。当BAND1频段的TX1通道发射功率时，开关Kl和 K4闭合导通，K2、 K3、 KR1、 KR2、 KR3、 KR4断开。射频功率》文大器的射 频功率信号都将通过开关Kl传输到节点A，由于开关K3断开，射频功率 信号从节点A进入天线，经天线发射出去。当TX2发射时，开关K2和K4 闭合导通，Kl、 K3、 KR1、 KR2、 KR3、 KR4断开。射频功率放大器输出的功 率通过开关K2传输到A点，由于开关K3断开，射频功率信号从节点A进 入天线，经天线发射出去。当通信系统处于接收状态时，例如，当RX1接 收端4妻收信号时，开关K1、 K2、 K4、 KR2、 KR3、 KR4全部断开，K3和KR1 闭合导通。由天线接收射频信号，接收的信号经天线，到开关K3，然后通 过KR1到RX1接收端。当其他接收端口接收信号时，跟RX1接收时一样， 在接收端只有该端口对应的开关闭合导通，而开关Kl、 K2、 K3、 K4的状态跟RX1接收时状态一样。从上所述可知，传统的射频功率合成电路中，要求开关具有很低的插 入损耗和很高的隔离度，因而传统的射频功率合成电路中大多采用昂贵GaAs工艺来设计具有高功率负载能力、高隔离度、低插入损耗与高击穿电 压的开关，但采用GaAs开关设计的射频功率合成电路，会使得成本相对 CMOS工艺增加很多。同时，因为GaAs工艺不适合做复杂的逻辑电路，导 致所有的开关都要由外加的CMOS逻辑电路来控制，这样造成芯片管脚增 多、面积增大，使得成本进一步增加。在传统的功率合成电路中，如果采 用CMOS工艺设计的开关，会因为硅衬底的绝缘程度不如GaAs衬底而导致 CMOS开关的插入损耗比较大；同时CMOS开关隔离度较差、抗电压击穿能 力不足而导致其不能应用在传统的功率合成电路中。而CMOS工艺具有目 前所有工艺中最高的集成度和最低的成本，这满足无线通信系统的高集成 度和低成本的要求，因而有必要设计一种新型的适合于采用CMOS开关的 射频功率合成电路方案。
技术实现思路
本专利技术旨在解决传统技术中采用GaAs开关的射频功率合成电路成本 高、无法高度集成的问题，以及由于CMOS开关隔离度差、抗电压击穿能 力不足而不能应用在传统的功率合成电路中的问题，进而提供一种新型的 具有低成本和高集成度的采用CMOS开关的射频功率合成电路。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案为提供一种射频功率合 成电路，所述电路与天线连接，用于射频功率放大器两种频段输出功率信 号的合成控制并最^f由天线发射出去，包括与射频功率^L大器及其匹配网 络信号输出端TX1、 TX2分别连接的开关SW1、 SW2及与信号接收端RXl、 RX2、 RX3、 RX4分别连4妄的开关SW-l、 SW_2、 SW_3、 SW_4，所述开关SW1、 SW2通过双工器连接天线，同时开关SW1通过匹配网络1连接开关SW—1、 SW_2,开关SW2通过匹配网络2连接开关SW_3、 SW_4。优选的，所述匹配网络l与开关SW-l、SW-2的连接点还通过开关SIRl 接地；所述匹配网络2与开关SW_3、 SW—4的连接点还通过开关SW_R2接 地。所述开关SW-l、 SW_2、 SW—3、 SW_4与信号接收端RX1、 RX2、 RX3、 RX4 之间均接有电容，且其与电容的接点处均通过开关器件接地。具体的，所述开关SW1、 SW2、 SW_1、 SW—2、 SW_3、 SW_4均采用CMOS 工艺器件。本专利技术所述射频功率合成电路采用匹配网络或是带滤波功能的双工器与开关组合隔离的技术，有效提高了 CMOS开关的抗电压击穿能力，这 种组合电路应用于合成电路中，更使得射频功率放大器芯片具有很高的集 成度与纟艮低的成本；同时所述电路还能够提高无线通信系统的隔离度和灵 敏度，并使得RX接收端接收射频信号时无线通信系统的插入损耗更低。 附图说明图l为现有的射频功率合成电路原理图2为本专利技术实施例一电路原理图3为本专利技术实施例二电路原理图4为本专利技术匹配网络具体实施例电路原理图。具体实施例方式为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本专利技术作进 一步的详细说明。本专利技术旨在保护一种新颖的射频功率合成电路，在所述射频功率合成 电路中，射频开关均釆用CM0S工艺制成。针对CM0S工艺击穿电压比较低 的缺点，本专利技术中应用匹配网络或是带滤波功能的双工器和CMOS开关组 合隔离的技术，避免了 TX端发射功率大时，RX接收端的CMOS开关因抗电 压击穿能力差而被击穿的风险，同时使得隔离度更高。而且用这方法隔离， CMOS开关采用单栅结构就能满足要求，使得整体芯片面积更小，成本更低。 相对现有技术合成电路中釆用多个开关串联以增加抗电压能力的隔离的 方式，本专利技术所述电路RX接收时插入损耗更低。如图2为本专利技术一具体实施例电路原理图。该实施例中，在射频功率 放大器及其匹配网络信号输出端TX1、 TX2分别连接有开关SW1、 SW2，在 信号接收端RX1、 RX2、 RX3、 RX4分别连接有开关SW_1、 SW_2、 SW—3、 SW_4， 所述开关SW1、 SW2通过双工器连接天线，同时开关SW1通过匹配网络1 连接开关SW-l、 SW_2，开关SW2通过匹配网络2连接开关SW-3、 SW-4; 匹配网络1与开关S汇1、 S汇2的连接点通过开关SW-R1接地，匹配网络2 与开关SW_3、 SW-4的连接点通过开关SW—R2接地;所述开关SW_1、 SW_2、 SW_3、 SW_4与信号接收端RX1、 RX2、 RX3、 RX4之间分别接有电容Cl、 C2、 C3、 C4,且各开关与电容的接点处分别通过开关SW_G1、 SW_G2、 SW_G3和 SW陽G4接地。该实施例电路中，当BAND1频段的TX1发射功率时，控制开关SW1接 通，SW2、 SW—1、 SW—2、 SW—3和SW—4均断开，SW—R1、 SW_R2、 SW_G1、 SW—G2、SW_G3和SW—G4闭合接地。TX1发射的射频信本文档来自技高网...

【技术保护点】
射频功率合成电路，所述电路与天线连接，用于射频功率放大器两种频段输出功率信号的合成控制并最终由天线发射出去，包括与射频功率放大器及其匹配网络信号输出端ＴＸ１、ＴＸ２分别连接的开关ＳＷ１、ＳＷ２及与信号接收端ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４分别连接的开关ＳＷ＿１、ＳＷ＿２、ＳＷ＿３、ＳＷ＿４，其特征在于，所述开关ＳＷ１、ＳＷ２通过双工器连接天线，同时开关ＳＷ１通过匹配网络１连接开关ＳＷ＿１、ＳＷ＿２，开关ＳＷ２通过匹配网络２连接开关ＳＷ＿３、ＳＷ＿４。

【技术特征摘要】
1、射频功率合成电路，所述电路与天线连接，用于射频功率放大器两种频段输出功率信号的合成控制并最终由天线发射出去，包括与射频功率放大器及其匹配网络信号输出端TX1、TX2分别连接的开关SW1、SW2及与信号接收端RX1、RX2、RX3、RX4分别连接的开关SW_1、SW_2、SW_3、SW_4，其特征在于，所述开关SW1、SW2通过双工器连接天线，同时开关SW1通过匹配网络1连接开关SW_1、SW_2，开关SW2通过匹配网络2连接开关SW_3、SW_4。2、 根据权利要求1所述的射频功率合成电路，其特征在于所述匹 配网络1与开关SW_1、 SW_2的连接点还通过开关SW-R1接地，所述匹配 网络2与开关SW_3、 SW_4的连接点还通过开关SW_R2接地。3、 根据权利要求1或2所述的射频功率合成电路，其特征在于，所 述开关S[l、 SW—2、 S汇3、 SW-4与信号接收端RX1、 RX2、 RX3、 RX4之间 均接有电容，且其与电容的接点处均通过开关器件接地。4、 根据权利要求3所述的射频功率合成电路，其特征在于，所述开 关SW1、 SW2、 SW_1、 SW—2、 SW_3、 SW—4均采用CMOS工艺制造。5、 射频功率合成电路，所述电路与天...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，
申请(专利权)人：惠州市正源微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]