一种射频开关以及射频装置的制作方法

1.本实用新型实施例涉及射频电路技术领域，尤其涉及一种射频开关以及射频装置。


背景技术：

2.随着射频技术和工艺的发展，人们对通讯传输的需要日益提升，由于射频开关是将多路射频信号中的任几路通过控制逻辑连通，以实现不同信号路径切换的电路元件，人们对射频开关的传输功率需求越来越高，现有的射频开关存在传输功率较低，难以满足市场对射频开关的较高传输功率能力的要求的问题成为业内亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种射频开关以及射频装置，以解决现有的射频开关存在传输功率较低，难以满足市场对射频开关的较高传输功率能力的要求的问题。
4.为实现上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
5.第一方面，本实用新型实施例提供一种射频开关，包括：
6.输入接口、第一输出接口、第二输出接口、谐振网络、第一开关以及第二开关；
7.输入接口通过谐振网络与第一输出接口连接；第一输出接口通过第一开关接地；输入接口通过第二开关与第二输出接口连接；
8.若第一开关为闭合状态，且第二开关为闭合状态，则输入接口与第二输出接口导通；
9.若第一开关为断开状态，且第二开关为断开状态，则输入接口与第一输出接口导通。
10.进一步的，谐振网络包括lc串联电路；
11.lc串联电路的第一端与输入接口连接，lc串联电路的第二端与输出接口连接，lc串联电路的第三端通过第一开关接地。
12.进一步的，lc串联电路包括第一电感和第一电容；
13.第一电感的第一端与输入接口连接，第一电感的第二端与第一电容的第一端以及第一开关的第一端连接，第一电容的第二端与第一输出接口连接，第一开关的第二端接地。
14.进一步的，谐振网络包括第一lc并联电路以及第三开关；
15.第一lc并联电路的第一端与输入接口连接，第一lc并联电路的第二端与第三开关的第一端连接，第一lc并联电路的第三端与第三开关的第二端以及第一输出接口连接。
16.进一步的，第一lc并联电路包括第二电感、第二电容以及第四开关；
17.第二电容的第一端与第二电感的第一端以及输入接口连接；第二电容的第二端与第四开关的第一端以及第一输出接口连接，第四开关的第二端与第二电感的第二端以及第三开关的第一端连接。
18.进一步的，谐振网络还包括：第三电感；
19.第三电感的第一端与第二电容的第二端连接，第三电感的第二端与第一输出接口连接。
20.进一步的，射频开关还包括：第二lc并联电路和第五开关；
21.第二lc并联电路的第一端与第二输出接口连接；第二lc并联电路的第二端通过第五开关接地。
22.进一步的，第二lc并联电路包括第三电容、第四电感和第六开关；
23.第三电容的第一端与第四电感的第一端以及第二输出接口连接，第三电容的第二端与第六开关的第一端连接，第六开关的第二端与第四电感的第二端以及第五开关的第一端连接，第五开关的第二端接地。
24.进一步的，射频开关还包括至少一个匹配电路；
25.匹配电路设置于输入接口、第一输出接口或第二输出接口之间；
26.匹配电路包括电阻。
27.第二方面，本实用新型实施例提供一种射频装置，包括：第一方面任意射频开关。
28.本实用新型实施例提供的射频开关的输入接口通过谐振网络与第一输出接口连接，输入接口通过第二开关与第二输出接口连接，通过控制第一开关和第二开关为导通状态，使得谐振网络不能构成串联谐振电路，则输入接口通过谐振网络与第一输出接口断开，输入接口与第二输出接口导通；通过控制第一开关和第二开关为断开状态，使得谐振网络的串联谐振为短路，使得输入接口通过谐振网络与第一输出接口导通，谐振网络可以起承载电压的作用，因此射频开关不需要堆叠太多级数，传输功率较高，解决现有的射频开关存在传输功率较低，难以满足市场对射频开关的较高传输功率能力要求的问题。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
30.图1是本实用新型实施例提供的一种射频开关的结构示意图；
31.图2是本实用新型实施例提供的另一种射频开关的结构示意图；
32.图3是本实用新型实施例提供的又一种射频开关的结构示意图；
33.图4是本实用新型实施例提供的又一种射频开关的结构示意图；
34.图5是本实用新型实施例提供的又一种射频开关的结构示意图；
35.图6是本实用新型实施例提供的又一种射频开关的结构示意图；
36.图7是本实用新型实施例提供的又一种射频开关的结构示意图；
37.图8是本实用新型实施例提供的一种射频装置的结构示意图。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
39.正如背景技术中提到的现有的射频开关存在传输功率较低，难以满足市场对射频开关的较高传输功率能力的要求的问题，现有的射频开关一般是通过增加射频开关的晶体管的串联数量以承载更大的电压差，实用新型人经过研究发现实际情况并不能通过无限制增加晶体管串联的数量，来提升射频开关的电压承载能力，晶体管除了本身带有的电阻和电容外，晶体管的半导体、掺杂层以及衬底之间还有复杂的寄生电容效应。实际情况中闭合状态下射频开关从高电压端向低电压端计算，晶体管的等效电容逐级增大。在串联级数较少时，等效电容差别不大，但随着串联数量的不断增加，第一级晶体管与最后一级晶体管的电容差会越来越大。在串联分压的电路中，等效电容越大，晶体管上分到的电压就越小，也就是说，多级晶体管串联时，在高压端的晶体管承受的电压更大，而靠近接地端的晶体管承受的电压很小，不是理想的均匀承压状态。那么，在保证第一级晶体管安全承压的前提下，增加串联晶体管的数量越多，能提升的电压承载能力越小，直到某一刻电压不再增大，此时的电压便是射频开关的电压承载上限。此外，增加射频开关的晶体管串联的数量也意味着增加了晶体管到地的寄生电容，增大射频开关的插入损耗。从成本角度考虑，晶体管数量的增加也使得射频芯片面积的增大，成本提高。
40.基于上述技术问题，本实施例提出了以下解决方案：
41.图1是本实用新型实施例提供的一种射频开关的结构示意图。参见图1，本实用新型实施例提供的射频开关100包括输入接口ant、第一输出接口rx、第二输出接口tx、谐振网络1、第一开关2以及第二开关3；输入接口ant通过谐振网络1与第一输出接口rx连接；第一输出接口rx通过第一开关2接地；输入接口ant通过第二开关3与第二输出接口tx连接；若第一开关2为闭合状态，且第二开关3为闭合状态，则输入接口ant与第二输出接口tx导通；若第一开关2为断开状态，且第二开关3为断开状态，则输入接口ant与第一输出接口rx导通。
42.具体的，谐振网络1可以包括串联谐振电路或并联谐振电路，谐振是一个针对频率的概念，电容c和电感l在某个特定频率f发生谐振时，有如下等式关系：
[0043][0044]
将w＝2πf代入(1)，可得那么，对于串联谐振电路，当电容c和电感l发生谐振时，可以计算阻抗r：
[0045]
r＝jwl 1/jwc＝j(wl
‑
1/wc)＝0
ꢀꢀꢀ
(2)
[0046]
根据公式(2)可知，lc串联谐振电路可以看作短路。
[0047]
同理，对于并联谐振电路，当电容c和电感l发生谐振时，阻抗r：
[0048][0049]
根据公式(3)可知，lc并联谐振电路可以看作开路。
[0050]
参见图1，第一输出接口rx通过第一开关2下拉到地，以提高隔离。输入接口ant通过谐振网络1与第一输出接口rx连接，输入接口ant通过第二开关3与第二输出接口tx连接；若第一开关2为闭合状态，且第二开关3为闭合状态，谐振网络1不能构成串联谐振电路，则输入接口ant通过谐振网络1与第一输出接口rx断开，由于第二开关3闭合，使得输入接口ant与第二输出接口tx导通；若第一开关2为断开状态，且第二开关3为断开状态，谐振网络1
的串联谐振呈短路状态，输入接口ant通过谐振网络1与第一输出接口rx导通。第一开关2的接入可以破坏谐振网络1的串联谐振，也可以阻止信号通过谐振电路泄露到第一输出接口rx。当输入接口ant和第二输出接口tx导通并且流过一个大功率信号时，虽然会有一个较大的电流通过谐振网络1和第一开关2流到地，但是可以通过合理选择谐振网络1和第一开关2，使得谐振网络的电压和电流呈正交关系，而不消耗功率，这样对输入接口ant到第二输出接口tx的插入损耗影响很小。谐振网络1可以起承载电压的作用，因此射频开关不需要堆叠太多级数，且传输功率较高。
[0051]
本实施例提供的射频开关的输入接口通过谐振网络与第一输出接口连接，输入接口通过第二开关与第二输出接口连接，通过控制第一开关和第二开关为导通状态，使得谐振网络不能构成串联谐振电路，则输入接口通过谐振网络与第一输出接口断开，输入接口与第二输出接口导通；通过控制第一开关和第二开关为断开状态，使得谐振网络的串联谐振呈短路状态，使得输入接口通过谐振网络与第一输出接口导通，谐振网络可以起承载电压的作用，因此射频开关不需要堆叠太多级数，传输功率较高，解决现有的射频开关存在传输功率较低，难以满足市场对射频开关的较高传输功率能力要求的问题。
[0052]
可选的，图2是本实用新型实施例提供的另一种射频开关的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图2，本实用新型实施例提供的射频开关100的谐振网络包括lc串联电路11；lc串联电路11的第一端与输入接口ant连接，lc串联电路11的第二端与输出接口连接，lc串联电路11的第三端通过第一开关2接地。
[0053]
具体的，当第一开关2断开，第二开关3也断开，lc串联电路11将输入接口ant与第一输出接口rx短路，使得输入接口ant与第一输出接口rx导通。第一开关2闭合后，第一开关2的接入可以破坏lc串联电路11，也可以阻止信号通过lc串联电路11的电容泄露到第一输出接口rx。输入接口ant和第二输出接口tx导通并且流过一个大功率信号时，虽然会有一个较大的电流通过谐振网络1的电感和闭合的第一开关2流到地，但是可以通过合理控制谐振网络1的电感和第一开关2的尺寸，使得射频开关100的电压和电流呈正交关系，而不消耗功率。
[0054]
可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图2，本实用新型实施例提供的射频开关100的lc串联电路11包括第一电感l1和第一电容c1；第一电感l1的第一端与输入接口ant连接，第一电感l1的第二端与第一电容c1的第一端以及第一开关2的第一端连接，第一电容c1的第二端与第一输出接口rx连接，第一开关2的第二端接地。
[0055]
具体的，第一开关2和第二开关3可以为开关管，通过向开关管的控制端的输入控制信号，控制开关管的导通或关断。第一开关2断开，第二开关3也断开时，第一电感l1和第一电容c1可以构成lc串联谐振电路，呈短路状态，使得输入接口ant与第一输出接口rx导通。当第一开关2和第二开关3均闭合时，第一开关2使得第一电感l1和第一电容c1不能构成lc串联谐振电路，第一电感l1和第一开关2接地，起隔离作用，阻止信号通过第一电容c1泄露至第一输出接口rx。
[0056]
可选的，图3是本实用新型实施例提供的又一种射频开关的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图3，本实用新型实施例提供的射频开关100的谐振网络1包括第一lc并联电路12以及第三开关13；第一lc并联电路12的第一端与输入接口ant连接，第一lc并联电路12的第二端与第三开关13的第一端连接，第一lc并联电路12的第三端与第三开关13的第
二端以及第一输出接口rx连接。
[0057]
具体的，第一开关2、第二开关3和第三开关13都闭合时，第一lc并联电路12呈开路特性，输入接口ant与第一输出接口rx之间断开，输入接口ant通过闭合的第二开关3与第二输出接口tx导通。第一开关2、第二开关3和第三开关13都断开时，输入接口ant通过第一lc并联电路12的第三端与第一输出接口rx导通。
[0058]
可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图3，本实用新型实施例提供的射频开关100的第一lc并联电路12可以包括第二电感l2、第二电容c2以及第四开关14；第二电容c2的第一端与第二电感l2的第一端以及输入接口ant连接；第二电容c2的第二端与第四开关14的第一端以及第一输出接口rx连接，第四开关14的第二端与第二电感l2的第二端以及第三开关13的第一端连接。
[0059]
具体的，第一开关2、第二开关3、第三开关13以及第四开关14都闭合时，第二电感l2、第二电容c2组成的第一lc并联电路12呈开路特性，输入接口ant与第一输出接口rx之间断开，输入接口ant通过闭合的第二开关3与第二输出接口tx导通。第一开关2、第二开关3、第三开关13以及第四开关14都断开时，输入接口ant通过第二电容c2与第一输出接口rx导通。
[0060]
可选的，图4是本实用新型实施例提供的又一种射频开关的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图4，本实用新型实施例提供的射频开关100的谐振网络1还包括：第三电感l3；第三电感l3的第一端与第二电容c2的第二端连接，第三电感l3的第二端与第一输出接口rx连接。
[0061]
具体的，当第一开关2、第二开关3、第三开关13以及第四开关14均断开时，输入接口ant通过第二电容c2和第三电感l3的lc串联谐振电路呈短路状态，连通第一输出接口rx。
[0062]
可选的，图5是本实用新型实施例提供的又一种射频开关的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图5，本实用新型实施例提供的射频开关100的射频开关还包括第二lc并联电路15和第五开关16；第二lc并联电路15的第一端与第二输出接口tx连接；第二lc并联电路的第二端通过第五开关16接地。
[0063]
具体的，第五开关16闭合时，第二输出接口tx通过第二lc并联电路15下拉接地，第五开关16断开时，断开第二输出接口tx的下拉接地端。
[0064]
可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图5，本实用新型实施例提供的射频开关100的第二lc并联电路15包括第三电容c3、第四电感l4和第六开关17；第三电容c3的第一端与第四电感l4的第一端以及第二输出接口tx连接，第三电容c3的第二端与第六开关17的第一端连接，第六开关17的第二端与第四电感l4的第二端以及第五开关16的第一端连接，第五开关16的第二端接地。
[0065]
具体的，当第一开关2至第六开关17均闭合时，第二电感l2和第二电容c2形成lc并联谐振电路，呈开路状态，第一输出接口rx通过第一开关2接地；第二输出接口tx通过第三电容c3、第四电感l4和第六开关17构成lc并联谐振电路，呈开路状态，断开第二输出接口tx的下拉到地的隔离，使得输入接口ant通过第二开关3与第二输出接口tx导通。当第一开关2、第二开关3、第三开关13、第四开关14和第六开关17均断开，第五开关16闭合时，第二输出接口tx通过第四电感l4与第五开关16接地，起隔离作用；输入接口ant通过第二电容c2和第三电感l3形成lc串联谐振电路，呈短路特性，使得输入接口ant与第一输出接口rx导通。当
输入接口ant和第二输出接口tx导通并且流过一个大功率信号时，第二电感l2和第二电容c2构成的lc并联谐振电路以及第四电感l4和第三电容c3构成的lc并联谐振电路就可以起到承载电压的作用，因此射频开关便不需要堆叠太多级数，从而减小了射频开关的体积，节约成本。
[0066]
可选的，图6是本实用新型实施例提供的又一种射频开关的结构示意图。图7是本实用新型实施例提供的又一种射频开关的结构示意图。在上述实施例的基础上，结合图6和图7，本实用新型实施例提供的射频开关100还可以包括至少一个匹配电路4；匹配电路4设置于输入接口ant、第一输出接口rx或第二输出接口tx之间；匹配电路4可以包括电阻。
[0067]
具体的，匹配电路4可以包括电阻、电容、电感或开关等一种或几种组成的电路，射频开关100还可以包括保护电路，保护电路可以包括防反二极管电路、静电保护电路等，在此不作任何限定。需要说明的是，图6示意性的示出射频开关100包括一个匹配电路4的情况，图7示例性地示出射频开关100包括三个匹配电路4的情况，并非对匹配电路4的数量和位置的限定。
[0068]
可选的，图8是本实用新型实施例提供的一种射频装置的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图8，本实用新型实施例提供的射频装置200包括上述任意实施例提出的射频开关100，具有上述任意实施例提出的射频装置的有益效果，在此不再赘述。
[0069]
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。