提供一种射频模块，所述射频模块可以实现高可靠性的省电模式。所述射频模块例如包括用于将发射节点耦合到天线的开关晶体管、用于将发射节点旁路到地电压的开关晶体管以及用于通过正电源电压和负电源电压实现晶体管的通断控制的电平移位电路。在发射操作模式中接收到睡眠指令时，电平移位电路首先转变到隔离操作模式，并且在经过一定时间周期后转变到睡眠模式，其中在发射操作模式中，用于将发射节点耦合到天线的晶体管导通并且用于将发射节点旁路到地电压的晶体管截止；在隔离操作模式中，用于将发射节点耦合到天线的晶体管截止并且用于将发射节点旁路到地电压的晶体管导通；在睡眠模式中，正电源电压和负电源电压被去激活。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及包括天线开关电路的射频模块，并且具体来说涉及当应用于具有省电功能的无线通信射频模块时有效的技术。
技术介绍
例如，美国专利No. 6804502描述了一种RF(射频)开关电路，它使用了在SOI (绝缘体上硅)衬底上的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。通过使用正电压和负电压的控制信号，使MOSFET导通和截止。此外，日本未审专利公开No. 2005-159157描述了一种配置，其中射频模块中的开关元件是利用HEMT(高电子迁移率晶体管)元件形成的。
技术实现思路
在以蜂窝电话为代表的无线通信设备中，广泛地使用了射频模块(RF模块)，该射频模块包括射频开关电路和射频功率放大器电路(功率放大器电路)，该射频开关电路用于控制在天线与发射电路和接收电路之间的耦合，所述射频功率放大器电路是发射电路的一部分并且向射频开关电路输出射频信号。在使用诸如GSM(全球移动通信系统)之类的 TDD(时分双工)的情况中以及在所谓的多频带蜂窝电话(该多频带蜂窝电话支持多个频带，其中包括W-CDMA(宽带码分多址))中选择每一频带时，在发射和接收之间的切换中需要该射频开关电路。这种射频模块在无线通信设备中对于尺寸和功率可能有特殊的要求； 因此，除了通信性能以外，对于较小的尺寸和较低的功耗也有巨大的需求。图20A是电路图，示出的是在作为本专利技术的前提研讨的射频模块中的射频开关电路及外围电路的配置；图20B是说明性的示图，示出图20A中在发射期间的操作实例。在图 20A中所示的射频开关电路RFSW例如包括四个开关晶体管TSWl至TSW4。晶体管TSW2的一端和晶体管TSW3的一端共同耦合到天线ANT。晶体管TSW2的另一端耦合到晶体管TSWl的一端，并且晶体管TSW3的另一端耦合到晶体管TSW4的一端。晶体管TSWl的另一端和晶体管TSW4的另一端耦合到地电压GND(0伏)。开关控制电路SWCTL分别使用控制信号0UT1、 OUTIB、0UT2B、0UT2来实现晶体管TSWl至TSW4的通断控制。在发射期间，晶体管TSW2和TSW4导通，并且晶体管TSWl和TSW3截止，因而使得来自发射节点TX的射频信号通过耦合电容器Ctx和晶体管TSW2发送到天线ANT。这时，由于晶体管TSW4导通，在晶体管TSW3与TSW4之间的耦合节点mi以低阻抗耦合到地GND。 因此，即使发送到天线ANT的射频信号通过截止晶体管TSW3(例如源极和漏极之间的截止电容)泄漏，泄漏信号也可以被反射离开节点mi。另一方面，在接收期间，晶体管TSWi和 TSW3导通，并且晶体管TSW2和TSW4截止，因而由天线ANT接收的射频信号经过晶体管TSW3和耦合电容器Crx发送到接收节点RX。这时，由于晶体管TSWl导通，在晶体管TSWl与TSW2 之间的耦合节点NlO以低阻抗耦合到地GND。因此，即使由天线ANT接收的射频信号经过截止晶体管TSW2 (例如源极和漏极之间的截止电容)泄漏，泄漏信号也可以被反射离开节点 N10。此外，例如在发射期间，通过在晶体管TSWl的源极(S)和漏极(d)之间的高阻元件(未示出)将耦合节点NlO偏置到0伏；因此如图20B所示在节点NlO处生成跨过0伏的几伏的发射射频信号RFtx的幅度。如果晶体管TSW 1的阈值电压接近0伏，并且到晶体管TSWl的栅极(g)的控制信号OUTl (栅极电压)是0伏(即晶体管TSWl处在浅截止状态)，那么，晶体管TSWl可能由于节点NlO处的负电压错误地导通，这可能引起信号RFtx中的波形失真(限幅到GND)。此外，在发射期间截止的晶体管TSW3由于类似的现象也可能错误地导通。这也可能引起信号RFtx中的波形失真，并且引起接收侧上的隔离特性的降低。 信号RFtx的波形失真包括谐波失真，谐波失真可能干扰其它的通信设备。为了防止这种情形，必须要有一种机制，以用于控制晶体管TSWl至TSW4在晶体管TSWl至TSW4截止时进入深截止状态。用于实现深截止状态的机制例如包括使用升压电路的方法和使用负电压的方法。 图21是电路图，示出了借助使用升压电路的方法的实例的图20A中电路的详细配置实例。 图22是剖面图，示出了图21中的每个开关晶体管的器件结构实例。在图21中所示的射频开关电路RFSWa中，四个开关晶体管TSWl至TSW4分别利用晶体管HTl至HT4配置，晶体管 HTl至HT4分别由pHEMT (伪形高电子迁移率晶体管)元件形成。如图22所示，pHEMT元件具有如下结构，其中例如沟道层CH在半导体衬底SUB (如GaAs)之上形成，栅电极GT在层 CH之上形成，并且源电极SC和漏电极DR在电极GT的每一侧上的层CH之上通过层间膜LY 和盖帽层CAP形成。层CH具有如下结构，其中例如电子供应层(如Ii+-AlGaAs)叠置在电子过渡层(如InGaAs)之上，并且膜LY和层CAP例如由Ii+-GaAs形成。pHEMT元件具有相当高的器件击穿电压。因而，在图21的实例中，升压电路VBST 是在发射节点TX和晶体管HT2的栅极之间提供的，并且升压电路VBST驱动晶体管HTl和 HT3，使晶体管HTl和HT3在发射期间截止，进入深截止状态。具体来说，在发射期间，在天线控制电路ANTCTL中的驱动器电路DVlO向节点N12输出“H(高)”电平，并且驱动器电路 DVll向节点N13输出“L(低)”电平。电路DVlO和电路DVll在电源电压VSW(如3伏左右)和地电压GND(0伏)下操作，因此“H”电平是约3伏，并且“L”电平是0伏。当通过电阻性元件将节点W2的电压(约3伏)施加到晶体管HT2的栅极时，电路VBST提升了电阻性元件两端之间的电压，并且将提升的电压施加到晶体管HT2的栅极。在电路VBST中，当至发射结点TX的射频信号RFtx是负电压时，二极管Db 1导通并且二极管Db2截止，因此在电容器Cb2的Db 1侧上存储负电荷。另一方面，当信号RFtx 是正电压时，二极管Db 1截止并且二极管Db2导通，因此在电容器Cb2的Db2侧上存储正电荷。因此，借助信号RFtx的重复生成的正电压和负电压，在电容器Cb2的Db2侧上生成电压(如约6伏)，这个电压是通过提升节点N12处的电压(约为3伏)获得的，并且将这个电压施加到晶体管HT2的栅极。此时，将提升的电压施加到晶体管HTl的源极(以及通过高电阻元件与源极耦合的漏极)，这个提升的电压还通过在晶体管HT2的栅极和源极(漏极)之间的正向肖特基结施加到晶体管HT3的源极(以及通过高电阻元件与源极耦合的漏9极)。由于晶体管HTl的栅极耦合到地GND，在栅极和源极之间的电位差例如约为-6.0伏， 因此将晶体管HTl驱动到深截止状态。由于在节点N13将晶体管HT3的栅极驱动到0伏， 并且通过肖特基结的正向压降例如将源极驱动到约5. 3伏，所以栅极和源极之间的电位差约为-5. 3伏，从而将晶体管HT3驱动到深截止状态。然而，通过组合这些pHEMT元件和升压电路获得的射频开关电路RFSWa不适合于减小射频模块的尺寸和成本。这就是说，PHEMT元件具有如图22所示的特殊器件结构，并且因此难以与以MOSFET为代表的普通电路集成在一起，这妨碍了尺寸的减小并且需要相当高本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：饭岛正统，原泽良明，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：
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