射频开关电路的制作方法

本发明涉及一种开关电路，尤其涉及一种可用于切换射频信号的射频开关电路。

背景技术：

现今的通信相关电路中常常搭配射频开关芯片，用来在不同频段的信号之间切换，或是于信号接收和发射端之间切换。然而，现今的射频开关芯片无法有效降低其内部元件产生的谐波信号的强度，且各厂家产品的尺寸不同，无法互相替代。

图1为现有的射频开关芯片100简化后的功能方块图。射频开关芯片100包含第一开关110、第二开关120、第三开关130、第四开关140、控制电路150、封装外壳160、第一信号引脚rf1、第二信号引脚rf2和共同引脚rfc，且可用于切换射频(radiofrequency)信号的传递路径。例如，控制电路150在外部电压v1为高电平时，会将第一开关110和第四开关140切换为导通状态，并将第二开关120和第三开关130切换为关断状态。如此一来，射频信号便只能经由第一开关110，于第一信号引脚rf1和共同引脚rfc之间传递。另一方面，当外部电压v1为低电平时，控制电路150会将第一开关110和第四开关140切换为关断状态，并将第二开关120和第三开关130切换为导通状态。如此一来，射频信号便只能经由第二开关120，于第二信号引脚rf2和共同引脚rfc之间传递。

通过上述的运作，射频开关芯片100能够达到切换射频信号的传递路径的功能。然而，由于封装外壳160的限制，射频开关芯片100的尺寸和形状无法变更，使得周边电路需迁就射频开关芯片100进行设计。并且，射频开关芯片100无法降低第一至第四开关110～140于关断时的漏电流，使得射频开关芯片100内部会产生强度相当可观的谐波讯号。

技术实现要素：

有鉴于此，如何提供能有效抑制谐波信号，且能提高设计弹性的射频开关电路，实为本技术领域有待解决的问题。

本发明的射频开关电路包含第一二极管、第二二极管、第一电感、第二电感、第一电容和一第二电容。所述第一二极管的阴极端用于接收第一参考电压。所述第二二极管的阴极端用于接收所述第一参考电压。所述第一电感的第一端耦接于所述第一二极管的阳极端，所述第一电感的第二端用于接收第一控制电压。所述第二电感的第一端耦接于所述第二二极管的阳极端，所述第二电感的第二端用于接收第二控制电压。所述第一电容耦接于所述第一电感的所述第一端。所述第二电容耦接于所述第二电感的所述第一端。其中，当所述第一控制电压小于所述第一参考电压时，所述第一二极管处于关断状态，当所述第二控制电压小于所述第一参考电压时，所述第二二极管处于关断状态。

本发明的射频开关电路包含第一晶体管、第二晶体管、第一电感、第二电感、第一电容和第二电容。所述第一晶体管的源极用于接收第一参考电压，该第一晶体管的漏极耦接于所述第一晶体管的栅极。所述第二晶体管的源极用于接收第一参考电压，所述第二晶体管的漏极耦接于所述第二晶体管的栅极。所述第一电感的第一端耦接于所述第一晶体管的所述漏极，所述第一电感的第二端用于接收第一控制电压。所述第二电感的第一端耦接于所述第二晶体管的漏极，所述第二电感的第二端用于接收第二控制电压。所述第一电容耦接于所述第一电感的所述第一端。所述第二电容耦接于所述第二电感的所述第一端。其中，当所述第一控制电压小于所述第一参考电压时，所述第一晶体管处于关断状态，当所述第二控制电压小于所述第一参考电压时，所述第二晶体管处于关断状态。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为现有的射频开关芯片简化后的功能方块图；

图2为依据本发明一实施例的射频开关电路简化后的功能方块图；

图3为图2的射频开关电路的一运作实施例简化后的时序图；

图4为依据本发明另一实施例的射频开关电路简化后的功能方块图。

具体实施方式

以下将配合相关附图来说明本发明的实施例。在附图中，相同的标号表示相同或类似的元件或方法流程。

为解决上述问题，本发明提出一种射频开关电路200。图2为依据本发明一实施例的射频开关电路200简化后的功能方块图。如图2所示，射频开关电路200具有第一二极管202、第二二极管204、第三二极管206、第四极体208、第一电感210、第二电感212、第三电感214、第四电感216、第五电感218、第一电容220、第二电容222、第一信号节点n1、第二信号节点n2和共同节点nc。为使图面简洁而易于说明，射频开关电路200中的其他元件与连接关系并未示于图2中。

第五电感218的一第一端耦接于第一二极管202和第二二极管204的阴极端，且第五电感218的一第二端用于接收一第一参考电压vref1。因此，第一二极管202和第二二极管204的阴极端可通过第五电感218接收第一参考电压vref。

第一电感210的第一端耦接于第一二极管202和第三二极管206的阳极端，且第一电感210的第二端用于接收第一控制电压vct1。因此，第一二极管202和第三二极管206的阳极端可通过第一电感210接收第一控制电压vct1。

第二电感212的第一端耦接于第二二极管204和第四二极管208的阳极端，且第二电感212的第二端用于接收一第二控制电压vct2。因此，第二二极管204和第四二极管208的阳极端可通过第二电感212接收第二控制电压vct2。

第三电感214的第一端耦接于第三二极管206的一阴极端，且第三电感214的一第二端用于接收第二参考电压vref2。因此，第三二极管206的阴极端可通过第三电感214接收第二参考电压vref2。

第四电感216的第一端耦接于第四二极管208的阴极端，且第四电感216的第二端用于接收第三参考电压vref3。因此，第四二极管208的阴极端可通过第四电感216接收第三参考电压vref3。

另外，第一电容220耦接于第三电感214的第一端和第一信号节点n1之间，第二电容222耦接于第四电感216的第一端和第二信号节点n2之间，而共同节点nc耦接于第五电感218的第一端。其中，第一信号节点n1、第二信号节点n2和共同节点nc均可用于接收射频信号。

图3为图2的射频开关电路200的一运作实施例简化后的时序图。如图3所示，第一控制电压vct1和第二控制电压vct2彼此互为反向的电压信号，且第一控制电压vct1和第二控制电压vct2会于使能电平ven(例如，5v)和失能电平vdis(例如，-5v)之间切换。换言之，当第一控制电压vct1处于使能电平ven时，第二控制电压vct2会处于失能电平vdis，依此类推。

第一参考电压vref1、第二参考电压vref2和第三参考电压vref3为具有相同电平的固定电压(例如，0v)。其中，使能电平ven大于第一参考电压vref1、第二参考电压vref2和第三参考电压vref3的电平，失能电平vdis则小于第一参考电压vref1、第二参考电压vref2和第三参考电压vref3的电平。

请同时参考图2和图3，当第一控制电压vct1的大小等于使能电平ven时，第一二极管202和第三二极管206会处于顺向偏压的导通状态。此时，第一信号节点n1和共同节点nc之间会形成第一信号路径。具体而言，第一电感210、第三电感214和第五电感218对第一信号路径上的直流信号而言具有低阻抗，但对于第一信号路径上具有交流特性的射频信号而言则具有高阻抗。第一电容220对第一信号路径上的直流信号而言具有高阻抗，对于第一信号路径上具有交流特性的射频信号而言则具有低阻抗。因此，直流信号会于第一电感210、第三电感214、第五电感218、第一二极管202和第三二极管206形成回路之间传递。另一方面，具有交流特性的射频信号则只会在第一电容220、第一信号节点n1和共同节点nc形成的第一信号路径之间传递。

此时，第二控制电压vct2的大小会等于失能电平vdis，使得第二二极管204和第四二极管208处于逆向偏压的关断状态。因此，射频信号会被第二二极管204和第四二极管208阻挡，而无法在第二信号节点n2和共同节点nc之间传递。

另一方面，当第一控制电压vct1的大小等于失能电平vdis时，第一二极管202和第三二极管206会处于逆向偏压的关断状态。因此，射频信号会被第一二极管202和第三二极管206阻挡，而无法在第一信号节点n1和共同节点nc之间传递。

此时，第二控制电压vct2的大小会等于使能电平ven，使得第二二极管204和第四二极管208处于顺向偏压的导通状态。此时，第二信号节点n2和共同节点nc之间会形成一第二信号路径。具体而言，第二电感212、第四电感216和第五电感218对第二信号路径上的直流信号而言具有低阻抗，但对于第二信号路径上具有交流特性的射频信号而言则具有高阻抗。第二电容222对第二信号路径上的直流信号而言具有高阻抗，对于第二信号路径上具有交流特性的射频信号而言则具有低阻抗。因此，直流信号会于第二电感212、第四电感216、第五电感218、第二二极管204和第四二极管208形成回路之间传递。具有交流特性的射频信号则只会在第二电容222、第二信号节点n2和共同节点nc形成的第二信号路径之间传递。

换言之，当第一二极管202或第三二极管206处于关断状态时，第一控制电压vct1会小于第一参考电压vref1和第二参考电压vref2，进而可以降低第一二极管202和第三二极管206于关断状态时的漏电流。而当第二二极管204或第四二极管208处于关断状态时，第二控制电压vct2会小于第一参考电压vref1和第三参考电压vref3，进而可以降低第二二极管204和第四二极管208于关断状态时的漏电流。通过降低第一至第四二极管202～208于关断状态时的漏电流，射频开关电路200可以有效抑制因漏电流流经二极管而引起的谐波信号的强度。

实作上，第一参考电压vref1、第二参考电压vref2和第三参考电压vref3可以具有不同的电平。

另外，第一控制电压vct1和第二控制电压vct2的使能电平ven可以不相同，第一控制电压vct1和第二控制电压vct2的失能电平vdis也可以不相同。

此外，在某些使用额外的谐波滤波电路，或是对谐波容忍度较高的实施例中，可以省略第三二极管206、第四二极管208、第三电感214和第四电感216。图4为依据本发明另一实施例的射频开关电路400简化后的功能方块图。如图4所示，射频开关电路400相似于射频开关电路200，差异在于射频开关电路400以第一晶体管402、第二晶体管404、第三晶体管406和第四晶体管408分别取代射频开关电路200中的第一二极管202、第二二极管204、第三二极管206和第四二极管208。其中，第一晶体管402、第二晶体管404、第三晶体管406和第四晶体管408均为二极管形式连接的晶体管。为使图面简洁而易于说明，射频开关电路400中的其他元件与连接关系并未示于图4中。

具体而言，第一电感210的第一端耦接于第一晶体管402的栅极和漏极，以及耦接于第三晶体管406的栅极和漏极。第二电感212的第一端耦接于第二晶体管404的栅极和漏极，以及耦接于第四晶体管408的栅极和漏极。第三电感214的第一端耦接于第三晶体管406的源极和第一电容220之间。第四电感216的第一端耦接于第四晶体管408的源极和第二电容222之间。第五电感218的第一端则耦接于第一晶体管402和第二晶体管404的源极。

由于第一晶体管402、第二晶体管404、第三晶体管406和第四晶体管408均为n型(n-type)晶体管，所以射频开关电路400可依据前述图3中的电压波形进行运作。当第一控制电压vct1的大小等于使能电平ven时，第一晶体管402和第三晶体管406会处于导通状态。此时，第一信号节点n1和共同节点nc之间会形成第三信号路径，且第三信号路径对于交流信号而言具有低阻抗，但对于直流信号而言具有高阻抗而近似于断路。因此，具有交流特性的射频信号便得以在第一电容220、第一信号节点n1和共同节点nc形成的第三信号路径之间传递。

此时，第二控制电压vct2的大小会等于失能电平vdis，使得第二晶体管404和第四晶体管408处于关断状态。因此，射频信号会被第二晶体管404和第四晶体管408阻挡，而无法在第二信号节点n2和共同节点nc之间传递。

另一方面，当第一控制电压vct1的大小等于失能电平vdis时，第一晶体管402和第三晶体管406会处于关断状态。因此，射频信号会被第一晶体管402和第三晶体管406阻挡，而无法在第一信号节点n1和共同节点nc之间传递。

此时，第二控制电压vct2的大小会等于使能电平ven，使得第二晶体管404和第四晶体管408处于导通状态。此时，第二信号节点n2和共同节点nc之间会形成第四信号路径，且第四信号路径对于交流信号而言具有低阻抗，但对于直流信号而言具有高阻抗而近似于断路。因此，具有交流特性的射频信号便得以在第二电容222、第二信号节点n2和共同节点nc形成的第四信号路径之间传递。

射频开关电路200中的许多运作方式和优点，同样适用于射频开关电路400，在此不再赘述。

实作上，也可以使用p型(p-type)晶体管取代射频开关电路200中的第一二极管202、第二二极管204、第三二极管206和第四二极管208。

例如，在某些实施例中，射频开关电路包含四个p型晶体管。其中，两个p型晶体管的栅极和漏极耦接于第五电感218的第一端。另一个p型晶体管的栅极和漏极耦接于第三电感214的第一端。最后一个p型晶体管的栅极和漏极则耦接于第四电感216的第一端。

由上述内容可知，射频开关电路200和400可以降低关闭的信号路径上的漏电流。因此，可以降低因漏电流流经二极管或晶体管而引起的谐波信号的强度。

另外，射频开关电路200和400无需使用经过封装的集成电路，所以射频开关电路200和400中的所有元件可于电路板上灵活配置，具有高应用弹性。

在说明书及权利要求中使用了某些词汇来指称特定的元件。然而，所属技术领域中普通技术人员应可理解，同样的元件可能会用不同的名词来称呼。说明书及权利要求并不以名称的差异做为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来做为区分的基准。在说明书及权利要求所提及的“包含”为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。另外，“耦接”在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述第一元件耦接于第二元件，则代表第一元件可通过电性连接或无线传输、光学传输等信号连接方式而直接地连接于第二元件，或者通过其他元件或连接手段间接地电性或信号连接至该第二元件。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以权利要求所界定者为准。