高頻開關的製作方法
2023-06-23 11:52:21
專利名稱：高頻開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及高頻開關。
背景技術：
最近，正在急速進行可攜式電話機等無線通信設備的小型化。作為實現無線通信設備的小型化的方法，例如有降低無線通信設備的消耗功率，將裝載於無線通信設備的電池進一步小型化的方法。無線通信設備內部具有多個半導體集成電路，電池供給的功率的一部分由這些半導體集成電路消耗。在這些半導體集成電路中有在天線與發送/接收電路之間切換聞頻/[目號傳輸路徑的聞頻半導體開關(下面稱為聞頻開關)。聞頻開關的消耗功率雖然不大，但是高頻開關中的插入損耗直接影響發送電路的發送功率放大器中的消耗功率。作為聞頻開關，公開有例如下面專利文獻I中的聞頻開關。在專利文獻I的聞頻開關中，由形成在絕緣襯底上的娃(SOI:Silicon On Insulator)基板上的金屬-氧化層-半導體-場效電晶體(MOSFET:Metal-0xide-Semiconductor Field-Effect Transistor)構成聞頻開關，從而降低聞頻開關中的消耗功率。專利文獻1:日本專利公開公報特開2009-194891號但是，上述專利文獻I公開的高頻開關中沒有充分考慮混合有時分雙工通信系統和頻分復用通信系統的多模式系統中的插入損耗特性。
發明內容
本發明的目的在於改善多模式系統中形成在SOI基板上的高頻開關的插入損耗特性。本發明的上述目的通過以下方案來實現。本發明的高頻開關包括至少一個第一埠、至少一個第二埠、共用埠、第一串聯開關以及第二串聯開關。第一埠連接於時分雙工通信系統，用於輸入或輸出高頻信號。第二埠連接於頻分雙工系統，用於輸入或輸出高頻信號。共用埠用於發送或接收通過第一埠或第二埠輸入或輸出的高頻信號。第一串聯開關具有至少一個第一場效應電晶體，根據施加到連接於第一場效應電晶體的柵極的第一柵極電阻的電壓，導通或截止第一埠與共用埠之間的連接。第二串聯開關具有至少一個第二場效應電晶體，根據施加到連接於第二場效應電晶體的柵極且電阻值大於第一柵極電阻的第二柵極電阻帶來的電壓，導通或截止第二埠與共用埠之間的連接。根據本發明的高頻開關，能夠維持連接於時分雙工通信系統的開關的良好的切換速度特性，同時能夠改善連接於頻分復用通信系統的開關的插入損耗特性。結果，能夠降低多模式系統中的發送電路的發送功率放大器的消耗功率。
圖1是根據本發明第一實施方式的高頻開關電路圖。圖2是根據本發明的第二實施方式的高頻開關電路圖。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發明的高頻開關的實施方式進行說明。本發明的高頻開關廣泛適用於通用移動通信系統(UMTS !Universal Mobile Telecommunications System)、移動通信全球系統(GSM:Global System for Mobile Communications)等無線通信系統的高
頻開關。(第一實施方式)圖1是根據本發明第一實施方式的高頻開關電路圖。根據本實施方式的高頻開關，將連接於頻分復用系統(下面稱為FDD系統)的開關的柵極電阻的電阻值設定為大於連接於時分復用系統(下面稱為TDD系統)的開關的柵極電阻的電阻值。如圖1所示，本實施方式的高頻開關100包括TDD埠 10、TDD埠 11、FDD埠20、FDD埠 21、共用埠 30、TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41、FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51。TDD埠 10、TDD埠 11為第一埠，是用於輸入來自TDD系統的高頻信號或者用於向TDD系統輸出來自天線的高頻信號的埠。TDD埠 10、TDD埠 11分別連接於TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41的一側信號端子上。FDD埠 20、FDD埠 21為第二埠，是用於輸入來自FDD系統的高頻信號或者向FDD系統輸出來自天線的高頻信號的埠。FDD埠 20、FDD埠 21分別連接於FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51的一側信號端子上。共用埠 30是用於發送或接收高頻信號的埠。共用埠 30連接於TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41的另一側信號端子和FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51的另一側信號端子上。共用埠 30用於發送通過TDD埠 10、TDD埠 11或FDD埠 20、FDD埠 21輸入的高頻信號，或者接收通過TDD埠 10、TDD埠 11或FDD埠 20、FDD埠 21輸出
的高頻信號。並且，在本實施方式中，共用埠 30直接連接於天線上。但是，共用埠 30可以通過其他結構連接於天線。TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41為第一串聯開關，用於導通或截止TDD埠 10、TDD埠 11與共用埠 30之間的連接。TDD側串聯開關40連接在TDD埠 10與共用埠 30之間，TDD側串聯開關41連接在TDD埠 11與共用埠 30之間。TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41分別具有至少一個場效應電晶體(下面稱為FET)，根據施加到連接於上述FET的柵極的第一柵極電阻的電壓，導通或截止TDD埠
10、TDD埠 11與共用埠 30之間的連接。圖1所示的本實施方式中，TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41分別具有多個FET，這些多個FET的源極/漏極串聯連接。在本實施方式中，TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41的FET例如是接觸型 (body contact)FET0因此，TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41變為0N，則通過TDD埠 10、TDD埠 11輸入或輸出的高頻信號通過TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41的串聯連接的多個FET傳輸。在這裡，根據FET的電氣內壓特性來決定TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41所包括的FET的數量。並且,上述多個FET的柵極分別通過第一柵極電阻(Rgate_tddl, Rgate_tdd2)連接於對TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41進行0N/0FF控制的控制端子(GATE_TDD1，GATE_TDD2)。在這裡，優選第一柵極電阻(Rgate_tddl，Rgate_tdd2)具有大致相同的電阻值(例如數十kQ左右)。控制端子(GATE_TDD1，GATE_TDD2)上可施加土數伏左右的電壓。並且，上述多個FET的基極(body)通過電阻分別連接於B0DY_TDD1、B0DY_TDD2。B0DY_TDD1、B0DY_TDD2上可施加土數伏左右的電壓。FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51為第二串聯開關，用於導通或截止FDD埠 20、FDD埠 21與共用埠 30之間的連接。FDD側串聯開關50連接在FDD埠 20與共用埠 30之間，FDD側串聯開關51連接在FDD埠 21與共用埠 30之間。FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51分別具有至少一個FET，並根據施加到連接於上述FET的柵極且電阻值大於上述第一柵極電阻的第二柵極電阻的電壓，導通或截止FDD埠 20、FDD埠 21與共用埠 30之間的連接。在圖1所示的實施方式中，FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51分別具有多個FET，這些多個FET的源極/漏極串聯連接。在本實施方式中，FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51的FET例如是接觸(body contact)型FET。因此FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51變為0N，則通過FDD埠 20、FDD埠 21輸入或輸出的高頻信號通過FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51的串聯連接的多個FET傳輸。在這裡，根據FET的電氣內壓特性來決定FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51所包括的FET的數量。並且,上述多個FET的柵極分別通過第二柵極電阻(Rgate_fddl、Rgate_fdd2)連接於對FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51進行0N/0FF控制的控制端子(GATE_FDD1、GATE_FDD2)。在這裡，優選第二柵極電阻(Rgate_fddl、Rgate_fdd2)具有大致相同的電阻值(例如數十kQ左右)。控制端子(GATE_FDD1、GATE_FDD2)上可施加土數伏左右的電壓。並且，上述多個FET的基極通過電阻分別連接於B0DY_FDD1、B0DY_FDD2。B0DY_FDD1、B0DY_FDD2上可施加土數伏左右的電壓。在具有上述結構的本實施方式的高頻開關100中，FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51的第二柵極電阻的電阻值大於TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41的第一柵極電阻的電阻值。下面對具有上述結構的本實施方式的高頻開關100的作用進行說明。本實施方式的高頻開關100在TDD埠 10、TDD埠 11以及FDD埠 20、FDD埠 21中的一個與共用埠 30之間確保高頻信號的傳輸路徑。例如，在從天線發送從TDD系統輸入到TDD埠 10的高頻信號時，向TDD側串聯開關40的控制端子GATE_TDD1施加正電壓，將TDD側串聯開關40變為0N。另外，向TDD側串聯開關41的控制端子GATE_TDD2以及FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51的控制端子GATE_FDD1、GATE_FDD2施加負電壓，將TDD側串聯開關41以及FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51變為OFF。其結果，TDD埠 10與共用埠 30之間被導通，相反地，TDD埠 11與共用埠30以及FDD埠 20、FDD埠 21與共用埠 30之間被截止。從而，在TDD埠 10與共用埠 30之間確保高頻信號的傳輸路徑，從TDD系統輸入到TDD埠 10的發送信號通過共用埠 30傳輸到天線。如上所述，對在TDD埠 10與共用埠 30之間確保高頻信號的傳輸路徑的情況進行了說明。對於TDD埠 11與FDD埠 20、FDD埠 21，也可以通過對TDD側串聯開關40,TDD側串聯開關41以及FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51進行0N/0FF控制，在與共用埠 30之間形成高頻信號的傳輸路徑。從而能夠在連接於TDD埠 10、TDD埠 11以及FDD埠 20、FDD埠 21中的一個上的TDD系統或FDD系統與連接於共用埠 30上的天線之間發送或接收高頻信號。下面，對TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41以及FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51的動作特性進行詳細說明。一般情況下，在TDD系統中，時間上細分通信信道，並且在每個時間分區進行發送或接收。從而，在TDD系統需要高速切換發送和接收，因此TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41所具有的FET需要具有良好的切換速度特性。基於連接於FET的柵極電阻的電阻值決定切換速度特性。具體地，切換速度特性是由柵極電阻的電阻值和柵極的容量值決定的時間常數越小速度越高。從而，如果柵極的容量值為固定值，則柵極電阻的電阻值越小，切換速度越高。在本實施方式中，TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41的第一柵極電阻的電阻值例如設定為能夠滿足有關TDD系統的接收與發送的切換速度的規格。另外，在FDD系統中，無需如TDD系統那樣高速切換發送與接收，因此能夠使FDD系統中的切換速度低於TDD系統中的切換速度。因此FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51的第二柵極電阻的電阻值可以大於TDD側串聯開關40、TDD側串聯開關41的第一柵極電阻的電阻值。將第二柵極電阻的電阻值設為較大值，從而FET的柵極電流變小，能夠改善FDD側串聯開關50、FDD側串聯開關51中的插入損耗特性。結果，降低發送電路的發送功率放大器的消耗功率。在本實施方式中，通過在FDD系統中的切換速度限制範圍內將第二柵極電阻的電阻值設定為較大，從而改善插入損耗特性。如上所述，根據本實施方式能夠實現如下效果。(a)根據本實施方式的高頻開關，能夠維持TDD側串聯開關的良好的切換速度特性，同時能夠改善FDD側串聯開關的插入損耗特性。其結果，能夠降低多模式系統中的發送電路的發送功率放大器的消耗功率。(第二實施方式)在第一實施方式中，FDD側串聯開關的第二柵極電阻的電阻值大於TDD側串聯開關的第一柵極電阻的電阻值。在第二實施方式中，在第一實施方式的結構基礎上，還包括TDD側分路開關以及FDD側分路開關，並且FDD側分路開關的第四柵極電阻的電阻值設定為大於TDD側分路開關的第三柵極電阻的電阻值。圖2是根據本發明第二實施方式的高頻開關的電路圖。如圖2所示，本實施方式的高頻開關200包括TDD埠 110、FDD埠 120、共用埠 130、TDD側串聯開關140、FDD側串聯開關150、TDD側分路開關160以及FDD側分路開關170。TDD埠 110、FDD埠 120、共用埠 130、TDD側串聯開關140、FDD側串聯開關
150的結構與第一實施方式相同，因此省略說明。
TDD側分路開關160為第一分路開關，用於導通或截止TDD埠 110與地面之間的連接。TDD側分路開關160連接在第一埠 110與地面之間。TDD側分路開關160具有至少一個FET，根據施加到連接於上述FET的柵極的第三柵極電阻的電壓，導通或截止TDD埠 110與地面之間的連接。在圖2所示的本實施方式中，TDD側分路開關160具有多個FET，這些多個FET的源極/漏極串聯連接。在本實施方式中，TDD側分路開關160的FET例如是接觸型FET。因此TDD側分路開關160變為0N，則通過TDD埠 110輸入或輸出的高頻信號通過TDD側分路開關160的串聯連接的多個FET傳輸到地面。結果，地面吸收沒有必要的洩漏功率，能夠改善TDD側的隔離特性。在這裡，根據FET的電氣內壓特性來決定TDD側分路開關160所包括的FET的數量。並且，上述多個FET的柵極通過第三柵極電阻Rgate_tdd_sh連接於對TDD側分路開關160進行0N/0FF控制的控制端子GATE_TDD_SH。在這裡，優選第三柵極電阻具有與第一柵極電阻大致相同的電阻值。控制端子GATE_TDD_SH上能夠施加土數伏左右的電壓。並且，上述多個FET的基極通過電阻連接於B0DY_TDD_SH。B0DY_TDD_SH上能夠施加土數伏左右的電壓。FDD側分路開關170為第二分路開關，用於導通或截止FDD埠 120與地面之間的連接。FDD側分路開關170連接在FDD埠 120與地面之間。FDD側分路開關170具有至少一個FET，根據施加到連接於上述FET的柵極的第四柵極電阻的電壓，導通或截止FDD埠 120與地面之間的連接。在圖2所示的實施方式中，FDD側分路開關170具有多個FET，這些多個FET的源極/漏極串聯連接。在本實施方式中，FDD側分路開關170的FET例如是接觸型FET。因此FDD側分路開關170變為0N，則通過FDD埠 120輸入或輸出的高頻信號通過FDD側分路開關170的串聯連接的多個FET傳輸到地面。結果，由地面吸收沒有必要的洩漏功率，能夠改善FDD側的隔離特性。在這裡，根據FET的電氣內壓特性來決定FDD側分路開關170所包括的FET的數量。並且，上述多個FET的柵極通過第四柵極電阻Rgate_fdd_sh連接於對FDD側分路開關170進行0N/0FF控制的控制端子GATE_FDD_SH。在這裡，優選第四柵極電阻具有與第二柵極電阻大致相同的電阻值。控制端子GATE_FDD_SH上可施加土數伏左右的電壓。並且，上述多個FET的基極通過電阻連接於B0DY_FDD_SH。可對B0DY_FDD_SH施加土數伏左右的電壓。根據具有上述結構的本實施方式的高頻開關200，FDD側串聯開關150的第二柵極電阻的電阻值設為大於TDD側串聯開關140的第一柵極電阻的電阻值，FDD側分路開關170的第四柵極電阻的電阻值設為大於TDD側分路開關160的第三柵極電阻的電阻值。如上所述，在第一實施方式能夠實現的效果的基礎上，根據本實施方式還能實現如下效果。(b)根據本實施方式的高頻開關，能夠維持TDD側分路開關的良好的切換速度特性，同時能夠改善FDD側分路開關的插入損耗特性。其結果，能夠降低多模式系統中的發送電路的發送功率放大器的消耗功率。如上所述，通過實施方式對本發明的高頻開關進行了說明。但是，本領域技術人員能夠對本發明進行適當的添加、變形以及省略。例如，在第一實施方式中，對高頻開關具有兩個TDD側串聯開關以及兩個FDD側串聯開關的情況進行了說明。並且在第二實施方式中對高頻開關具有一個TDD側串聯開關、一個FDD側串聯開關、一個TDD側分路開關以及一個FDD側分路開關的情況進行了說明。但是，高頻開關所具有的上述開關的數量並不限定於上述情況。並且，在第一實施方式以及第二實施方式對作為FET採用接觸型FET的情況進行了說明。但是，本發明並不限定於接觸型FET，可以適用於浮體型FET。符號說明10 TDD 埠(第一端 口 )11 TDD 埠(第一端 口 )20 FDD 端 口(第二端 口 )21 FDD 埠(第二端 口 )30 共用埠40 TDD側串聯開關(第一串聯開關)41 TDD側串聯開關(第一串聯開關)50 FDD側串聯開關(第二串聯開關)51 FDD側串聯開關(第二串聯開關) 100 聞頻開關。
權利要求
1.一種高頻開關，其特徵在於，包括: 至少一個第一埠，連接於時分復用系統，用於輸入或輸出高頻信號； 至少一個第二埠，連接於頻分復用系統，用於輸入或輸出高頻信號； 共用埠，用於發送或接收通過所述第一埠或所述第二埠輸入或輸出的高頻信號; 第一串聯開關，具有至少一個第一場效應電晶體，根據施加到連接於所述第一場效應電晶體的柵極的第一柵極電阻的電壓，導通或截止所述第一埠與所述共用埠之間的連接；以及 第二串聯開關，具有至少一個第二場效應電晶體，根據施加到連接於所述第二場效應電晶體的柵極且電阻值大於所述第一柵極電阻的電阻值的第二柵極電阻的電壓，導通或截止所述第二埠與所述共用埠之間的連接。
2.根據權利要求1所述的高頻開關，其特徵在於，還包括:第一分路開關，具有至少一個第三場效應電晶體，根據施加到連接於所述第三場效應電晶體的柵極的第三柵極電阻的電壓，導通或截止所述第一埠與地面之間的連接；以及第二分路開關，具有至少一個第四場效應電晶體，根據施加到連接於所述第四場效應電晶體的柵極且電阻值大於所述第三柵極電阻的電阻值的第四柵極電阻的電壓，導通或截止所述第二埠與地面之間的連接。
3.根據權利要求1或2所述的高 頻開關，其特徵在於， 所述共用埠與天線連接。
全文摘要
本發明的目的在於改善多模式系統中形成在SOI基板上的高頻開關的插入損耗特性。根據本發明的高頻開關包括至少一個第一埠(10)、至少一個第二埠(20)、共用埠(30)、第一串聯開關(40)以及第二串聯開關(50)。第一埠連接於時分復用系統，第二埠連接於頻分復用系統，分別用於輸入或輸出高頻信號。共用埠用於發送或接收通過第一埠或第二埠輸入或輸出的高頻信號。第一串聯開關至少具有一個第一場效應電晶體。第二串聯開關至少具有一個第二場效應電晶體。
文檔編號H03K17/56GK103219975SQ20121001831
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者杉浦毅 申請人:三星電機株式會社