一种具有负压产生的射频电路及其控制方法与流程

本发明总体上涉及射频(rf)电路，并具体涉及一种具有负电压产生的射频控制电路。

背景技术：

1、射频电路已在多种应用中使用。n型金属氧化物半导体(nmos)或者d模式伪形态高电子迁移率晶体管(phemt)用作多种射频控制电路的逻辑开关单元，例如射频开关、射频衰减器、射频移相器，等等。

2、对于基于nmos的射频开关为例，“0”(关断)状态可能需要向nmos开关的栅极施加负电压电平来理想地或完全地关断开关以改善隔离并增强功率处理能力。这种栅极负电压使得射频开关电路中无需采用隔直电容。为获得用于“0”状态的栅极负电压，需要负电压发生器(nvg)电路来产生负偏压。

3、产生负偏压的方法有多种。电荷泵可以被视作是一种dc/dc转换器，其采用一个或多个用作能量存储元件的电容器作为形成负电压的来源。负电荷泵驱动的射频开关通常具有由负电荷泵的负电压输出产生的泄漏电流。这类泄漏信号可能会通过芯片衬底泄漏或耦合至射频信号路径。其结果是，电荷泵带来的杂散噪声将可能对同一芯片中其他射频电路元件的性能产生不良影响。此外，传统的负电荷泵受单个固定频率时钟信号驱动。固定时钟频率处的泄漏信号调制在射频信号之上将导致在射频信号频率附近出现强杂散噪声。而由于强杂散噪声和射频信号之间的频率间隙较窄，尤其是当射频信号处于高频时，对那些强杂散噪声的滤波将变得困难。

4、因此，亟需一种用于向射频控制电路提供负电压的系统和方法以解决上述问题来提高性能。

技术实现思路

1、本发明提供了具有负电压产生的射频控制电路的系统和方法的实施例。对射频控制电路施加负偏压能够提供更好的隔离和增强的功率处理能力。

2、在一个或多个实施例中，具有变化频率时钟信号的负电压发生器(nvg)用来产生负偏压。所述nvg包括振荡器和负电压电荷泵。振荡器向负电压电荷泵输出的时钟信号的频率在从最低频率f1到最高频率f2的跨度内变化，负电压电荷泵基于所述时钟信号产生负偏压。电平移位器接收负偏压并基于控制信号输出移位控制信号，所述控制信号通常具有逻辑“1”的正电压或者逻辑“0”的零(或者接近零的)电压。所述电平移位器将所述逻辑“0”的零电压或者接近零的电压移为负偏压。结果，移位控制信号为逻辑“0”提供所述负偏压以改善射频控制电路，例如射频开关的开关控制。

3、由于时钟信号的频率从f1变化到f2，叠加在所述输出负偏压上的噪声信号也将从f1扩展到f2。因此，即使当射频开关所具有的输入射频信号拥有高射频功率，射频开关的输出射频信号上叠加的杂散噪声也将得到扩展并显著降低。

4、在一个或多个实施例中，所述nvg的振荡器可以是电阻电容(rc)振荡器，其包括串联耦合的第一反相器和第二反相器。所述rc振荡器输出的输出时钟信号通过可变电阻器耦合来自第一反相器的第一输出电压、通过可变电容器耦合第二反相器的第二输出电压。所述输出时钟信号也作为输入反馈至所述第一反相器。所述可变电阻器和可变电容器可以通过开关组来进行调整，以使得所述输出时钟信号的频率在多个选择之间变化。又或者，输出变化频率时钟信号的所述振荡器可以包括输出固定频率时钟信号的振荡器以及具有可变分频比的分频器。通过调节所述分频器的分频比来改变所述输出时钟信号的频率。通过变化频率时钟信号所产生的负偏压，泄漏至所述射频控制电路的杂散噪声将在频谱上扩展开来并整体上得到抑制。

5、出于概括本发明的目的，此处已描述了本发明的某些方面和新的技术特征。本领域技术人员应当认识到，本发明中公开的多个实施例可以通过不同的排列、增强、等效、组合和改进来实现，而所有的这些方式都应落入本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种具有负压产生的射频电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种具有负压产生的射频电路，其特征在于，所述射频控制电路为射频开关、射频衰减器、射频移相器中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种具有负压产生的射频电路，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的一种具有负压产生的射频电路，其特征在于，所述变频振荡器为变频电阻电容振荡器、变频环形振荡器、变频电感电容振荡器、频率合成器中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种具有负压产生的射频电路，其特征在于，所述变频振荡器的状态选择受状态机或者状态控制器控制以使得所述变化频率时钟信号的频率以期望的模式变化。

6.根据权利要求1所述的一种具有负压产生的射频电路，其特征在于，所述变频振荡器包括：

7.根据权利要求1所述的一种具有负压产生的射频电路，其特征在于，所述时钟频率以期望的模式变化，所述期望的模式为：

8.根据权利要求1所述的一种具有负压产生的射频电路，其特征在于，所述时钟频率非连续地在最低频率和最高频率之间的一个或多个频率变化。

9.根据权利要求1所述的一种具有负压产生的射频电路，其特征在于，所述变化频率时钟信号的时钟频率在所述最低频率到所述最高频率之间的多个频率中变化，所述多个频率中的每个频率的间隔相同或者不同。

10.根据权利要求1所述的一种具有负压产生的射频电路，其特征在于，所述电平移位器还用于接收正偏压，所述移位控制信号的所述第一逻辑状态具有基于所述正偏压的第二正电压。

11.一种具有负压产生的射频电路控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

12.根据权利要求11所述的一种具有负压产生的射频电路控制方法，其特征在于，所述射频控制电路为射频开关、射频衰减器、射频移相器中的至少一种。

13.根据权利要求11所述的一种具有负压产生的射频电路控制方法，其特征在于，所述负电压电荷泵、电平移位器、以及射频控制电路集成在同一个芯片中。

14.根据权利要求11所述的一种具有负压产生的射频电路控制方法，其特征在于，所述变频振荡器为变频电阻电容振荡器、变频环形振荡器、变频电感电容振荡器、频率合成器中的至少一种。

15.根据权利要求14所述的一种具有负压产生的射频电路控制方法，其特征在于，所述变频振荡器的状态选择受状态机或者状态控制器控制以使得所述变化频率时钟信号的频率以期望的模式变化。

16.根据权利要求11所述的一种具有负压产生的射频电路控制方法，其特征在于，所述变频振荡器包括：

17.根据权利要求11所述的一种具有负压产生的射频电路控制方法，其特征在于，所述时钟频率以期望的模式变化，所述期望的模式为：

18.根据权利要求11所述的一种具有负压产生的射频电路控制方法，其特征在于，所述时钟频率非连续地在最低频率和最高频率之间的一个或多个频率变化。

19.根据权利要求11所述的一种具有负压产生的射频电路控制方法，其特征在于，所述变化频率时钟信号的时钟频率在所述最低频率到所述最高频率之间的多个频率中变化，所述多个频率中的每个频率的间隔相同或者不同。

20.根据权利要求11所述的一种具有负压产生的射频电路控制方法，其特征在于，所述移位控制信号的所述第一逻辑状态具有基于正偏压的第二正电压，所述正偏压由所述电平移位器接收。

技术总结
本发明公开了具有负偏压产生的射频控制电路的多种实施例。对射频控制电路施加负偏压能够提供更好的射频隔离特性和增强的射频功率处理能力。具有变化频率时钟信号的负电压发生器(NVG)用来产生负偏压。该NVG包括振荡器和负电压电荷泵。振荡器向负电压电荷泵输出的时钟信号具有一定频率跨度的变化频率，负电压电荷泵基于该变化频率时钟信号产生负偏压。电平移位器接收负偏压并输出具有所述负偏压的移位控制信号。由于时钟信号频率随时间而变化，叠加于输出负偏压的噪声信号频谱得以扩展。因此，即使在输入高功率射频信号时，输出射频信号上的杂散噪声也将得到扩展和抑制。

技术研发人员：章策珉
受保护的技术使用者：成都仕芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12