不加电开关模块的制作方法
【专利摘要】本申请涉及不加电开关模块。一种开关模块可包括第一输入端子、第二输入端子和输出端子。所述输出端子可配置为响应于在所述第一输入端子或所述第二输入端子上接收到的输入信号包括正直流(DC)电压而输出该输入信号的射频(RF)分量。
【专利说明】不加电开关模块
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张2015年02月15 日提交的题为 “UNPOWERED SINGLE-POLE MULT1-THROWSWITCH”的美国临时申请第62/116，498号的优先权，其公开内容通过在这里整体引用而明确地合并于此。
技术领域
[0003]本申请总体上涉及开关，且更具体地，涉及单刀多掷(SPMT)开关。
【背景技术】
[0004]便携式无线装置可包括分离成单独物理模块的一个或多个芯片组，其每个连接到串行控制总线。控制这样的模块之间的复用RF开关可包括给包含该开关的单独模块加电。其也可包括要写入到该模块以选择期望的开关位置的单独控制命令。在一些实施例中，分立开关控制线路可存在于模块之间以实现复用。然而，将这样的线路增加到芯片组中会增大芯片组的大小和成本。
【发明内容】
[0005]根据一些实施方式，本申请涉及一种开关模块。该开关模块包括第一输入端子、第二输入端子和输出端子。所述输出端子配置为响应于在所述第一输入端子或所述第二输入端子上接收到的输入信号包括正直流(DC)电压而输出该输入信号的射频(RF)分量。
[0006]在一些实施例中，所述开关模块可包括第一晶体管，所述第一晶体管具有经由第一电容器耦接到所述第一输入端子的漏极、经由第一电阻器耦接到所述第一输入端子的栅极、以及耦接到所述输出端子的源极。在一些实施例中，所述开关模块还可包括第二晶体管，所述第二晶体管具有经由第二电容器耦接到所述第二输入端子的漏极、经由第二电阻器耦接到所述第二输入端子的栅极、以及耦接到所述输出端子的源极。
[0007]在一些实施例中，所述开关模块可包括第三晶体管，所述第三晶体管具有耦接到所述第一输入端子的漏极、经由所述第二电阻器耦接到所述第二输入端子的栅极、以及耦接到所述开关模块的地端子的源极。在一些实施例中，所述开关模块还可包括第四晶体管，所述第四晶体管具有耦接到所述第二输入端子的漏极、经由所述第一电阻器耦接到所述第一输入端子的栅极、以及耦接到所述地端子的源极。
[0008]在一些实施例中，所述开关模块可包括设置在所述第一晶体管的栅极和所述开关模块的地端子之间的第三电容器。在一些实施例中，所述开关模块还可包括设置在所述第二晶体管的栅极和所述地端子之间的第四电容器。
[0009]在一些实施例中，所述开关模块可包括第五晶体管，所述第五晶体管具有耦接到所述第一输入端子的漏极、耦接到偏置电压输出的栅极、以及耦接到所述地端子的源极。在一些实施例中，所述开关模块还可包括第六晶体管，所述第六晶体管具有耦接到所述第二输入端子的漏极、耦接到所述偏置电压输出的栅极、以及耦接到所述地端子的源极。
[0010]在一些实施例中，所述开关模块可包括具有耦接到所述输出端子的输出的电路系统。在一些实施例中，所述电路系统可包括控制器，所述控制器配置为经由所述偏置电压输出选择性地提供偏置电压。在一些实施例中，所述控制器可包括用于将电池电压转换为所述偏置电压的电源转换器。
[0011]在一些实施例中，所述电路系统可包括具有耦接到所述输出端子的第一输出的定向耦合器。在一些实施例中，所述电路系统可包括耦接所述定向耦合器的输入的功率放大器。在一些实施例中，所述电路系统可包括设置在所述定向耦合器的第一输出和所述输出端子之间并且设置在所述定向耦合器的第二输出和所述输出端子之间的发射/反射开关。
[0012]在一些实施例中，在所述第一输入端子或所述第二输入端子上接收到的第一输入信号可响应于在所述第一输入端子或所述第二输入端子中的另一个上接收到的第二输入信号包括正直流(DC)电压而被短路到地端子。
[0013]在一些实施例中，所述开关模块可包括第三输入端子，并且所述输出端子可配置为响应于在所述第三输入端子上接收到的输入信号包括正直流(DC)电压而输出所述输入信号的射频(RF)分量。
[0014]在一些实施方式中，本申请涉及一种发射模块。所述发射模块包括设置在射频(RF)输入端子和射频(RF)输出端子之间的定向耦合器。所述发射模块包括配置为生成直流(DC)电压的DC部件。所述发射模块还包括配置为输出所述DC电压和所述定向耦合器的RF输出的组合的親合器端子。
[0015]在一些实施例中，所述发射模块可包括设置在所述定向耦合器的第一RF输出和所述耦合器端子之间并且设置在所述定向耦合器的第二 RF输出和所述输出端子之间的发射/反射开关。
[0016]在一些实施例中，所述DC部件可实施在配置为控制所述发射/反射开关的控制器中。在一些实施例中，所述DC部件可包括配置为从所接收的电池电压生成所述DC电压的电源转换器。
[0017]在一些实施方式中，本申请涉及一种无线装置，其包括配置为生成第一输入射频(RF)信号的收发机。所述无线装置包括与所述收发机通信的第一前端模块(FEM)。所述第一FEM包括配置为容纳多个部件的第一封装衬底。所述第一 FEM还包括实施在所述第一封装衬底上的第一发射系统和开关模块。所述第一发射系统配置为放大所述第一 RF信号。所述开关模块具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，所述输出端子配置为响应于在所述第一输入端子或所述第二输入端子上接收到的输入信号包括正直流(DC)电压而输出所述输入信号的射频(RF)分量。所述无线装置包括与所述第一 FEM通信的第一天线。所述第一天线是配置为发射放大后的第一 RF信号的天线。
[0018]在一些实施例中，所述发射系统还可包括具有耦接到所述输出端子的输出的定向親合器。
[0019]在一些实施例中，所述无线装置还可包括与所述收发机通信的第二FEM模块。所述第二 FEM可包括配置为容纳多个部件的第二封装衬底。所述第二 FEM还可包括第二发射系统，所述第二发射系统配置为放大从所述收发机接收到的第二RF信号。所述无线装置还可包括与所述第二 FEM通信的第二天线。所述第二天线可配置为发射放大后的第二 RF信号。所述第二 FEM模块可具有耦合器端子，所述耦合器端子配置为输出DC电压和耦接到所述第二天线的定向耦合器的RF输出的组合。(所述第二 FEM的)所述耦合器端子可耦接到(所述第一FEM的)所述第一输入端子。
[0020]为了概述本申请，这里描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。将理解，不一定所有这些优点可依照本发明的任何特定实施例来实现。因此，本发明可以以实现或优化这里教导的一个优点或一组优点的方式体现或实施，而不一定实现这里可能教导或提出的其它优点。
【附图说明】
[0021]图1示出包括多个发射模块的无线通信配置。
[0022]图2示出在一些实施例中，无线通信配置可包括没有供电端子或控制端子的开关丰旲块。
[0023]图3示出在一些实施例中，开关模块可以不具有供电端子或控制端子。
[0024]图4示出在一些实施方式中，开关模块可实施在包括附加功能的加电模块中。
[0025]图5示出在一些实施例中，一模块可包括发射模块和开关模块。
[0026]图6示出在一些实施例中，发射模块可输出带DC偏置(bias)的RF耦合器信号。
[0027]图7示出在一些实施例中，无线通信配置可包括基本(base)模块和多个伴随(compan1n)模块。
[0028]图8示出具有这里描述的一个或多个特征的模块。
[0029]图9示出具有这里描述的一个或多个特征的无线装置。
【具体实施方式】
[0030]如果有的话，这里提供的小标题仅用于便利，而不一定影响所要求保护的发明的范围和意义。
[0031]这里描述的是一种用于不加电模块内的单刀多掷RF开关主动将RF信号从激活的(active)伴随模块切换到单个RF输出的技术。在这里描述的实施例中，控制命令和相关联的控制软件可以不被使用或者被移除。在这里描述的实施例中，包含复用开关的模块可以不被加电或被数字地控制。此外，这里公开的实施例可以不包括模块之间的分立开关控制线路。
[0032]图1示出包括多个发射模块110、120的无线通信配置100。发射模块110、120中的每个具有用于接收射频(RF)输入信号的输入端子111、121，所述射频输入信号用于经由天线114,124发射。发射模块110、120中的每个包括用于放大输入信号的功率放大器115、125。放大的输入信号(称为输出信号)经由输出端子112、122输出并且经由天线114、124发射。
[0033]发射模块110、120中的每个还包括在功率放大器115、125与输出端子112、122之间的定向耦合器116、126。定向耦合器116、126提供经由天线114、124发射的信号(称为发射信号)的度量和从天线114、124反射的信号(称为反射信号)的度量。这两个度量都被提供到发射/反射(T/R)开关117、127，其选择这些度量之一以经由耦合器端子113、123输出。
[0034]发射模块110、120的耦合器端子113、125经由相应的传输线路141、142耦接到开关模块130的相应的输入端子131、132。开关模块130包括第一输入端子131、第二输入端子132和输出端子133。基于经由控制端子135接收到的控制信号，开关模块130提供在第一输入端子131或第二输入端子132处接收到的信号作为输出端子133处的输出信号。
[0035]开关模块130还具有用于接收给开关模块130加电的DC(直流)电压的供电端子134。所述DC电压可以是例如(例如，来自电池的)电池电压或(例如，来自电源的)供给电压。所述DC电压可用于例如偏置开关模块内的一个或多个晶体管。
[0036]发射模块110、120中的每个还可具有用于接收电力以给发射模块加电的供电端子(未示出)。
[0037]为了控制开关模块130，(包含复用RF开关的)开关模块130被加电，例如，经由供电端子134接收电力，并且控制信号(例如，经由控制端子135)被提供以选择期望的输入。给开关模块130加电可能不期望地减小电池寿命。此外，生成和发送控制信号可能不期望地以相关联的控制软件为代价来执行。
[0038]因此，在一些实施例中，一种无线通信配置包括不经由供电端子加电或经由控制端子控制的开关模块。
[0039]图2示出在一些实施例中，无线通信配置200可包括没有供电端子或控制端子的开关模块。就像图1的无线通信配置100—样，图2的无线通信配置200包括两个发射模块210、220。虽然图2的无线通信配置200包括两个发射模块210、220，但是将意识到，其它无线通信配置可包括三个或更多发射模块。
[0040 ]发射模块210、220中的每个具有用于接收射频(RF)输入信号的输入端子211、221，所述射频输入信号用于经由相应的天线214、224发射。发射模块210、220中的每个包括用于放大输入信号的功率放大器215、225。放大的输入信号(称为输出信号)经由输出端子212、222输出并且经由天线214、224被发射。
[0041]发射模块210、220中的每个还包括在功率放大器215、225与输出端子212、222之间的定向耦合器216、226。定向耦合器216、226提供经由天线214、224发射的信号(称为发射信号)的度量和从天线214、224反射的信号(称为反射信号)的度量。这两个度量都被提供到发射/反射(T/R)开关217、227，其选择这些度量之一以经由耦合器端子213、223输出。
[0042]还经由耦合器端子213、223输出的是由DC部件218、228提供的正DC电压(例如，大于一阈值的DC电压，该阈值诸如晶体管偏置阈值)。因此，耦合器端子213、223处的输出是正DC电压和定向耦合器216、226的RF输出(例如，发射或反射信号的RF度量)的组合。
[0043]发射模块210、220的耦合器端子213、223经由相应的传输线路241、242耦接到开关模块230的相应输入端子231、232。开关模块230包括第一输入端子231、第二输入端子232和输出端子233。不同于图1的开关模块130，图2的开关模块230不包括控制端子或供电端子。当在第一输入端子231处接收到的信号包括正DC电压时，图2的开关模块230输出在第一输入端子231处接收到的信号的RF分量，并且当在第二输入端子232处接收到的信号包括正DC电压时，图2的开关模块230输出在第二输入端子232处接收到的信号的RF分量。
[0044]因此，在(除了第一输入端子231或第二输入端子232上的正DC电压之外)没有接收电力或控制信号的情况下，开关模块230输出在第一输入端子231或第二输入端子232处接收到的信号的RF分量。
[0045]因此，无线通信配置200可经由开关模块230的输出端子输出第一发射模块210的发射信号或反射信号的度量，而不用给第二发射模块220或开关模块230加电。类似地，无线通信配置200可经由开关模块230的输出端子输出第二发射模块220的发射信号或反射信号的度量，而不用给第一发射模块210或开关模块230加电。
[0046]来自发射模块210、220中的任一个的发射信号和/或反射信号的度量可被提供给基带系统，以例如控制发射功率、控制辐射功率量、或者调谐天线调谐器。
[0047]图3示出在一些实施例中，开关模块300可以不具有供电端子或控制端子。图3的开关模块300可用在例如图2的无线通信配置200中以执行上述的开关功能。
[0048]开关模块300具有第一输入端子301、第二输入端子302和输出端子303。开关模块300还具有用于耦接到地电势的地端子304。开关模块300不包括用于接收电力以给开关模块300加电的供电端子。开关模块300不包括用于接收控制信号以在输出来自第一输入端子301或第二输入端子302的信号之间进行选择的控制端子。而是，如上所述，开关模块300基于是在第一输入端子301处还是在第二输入端子302处接收到正DC电压而输出在第一输入端子301或第二输入端子302上接收到的信号的RF分量。特别地，当在第一输入端子301处接收到的信号包括正DC电压时，开关模块300(在输出端子303处)输出在第一输入端子301处接收到的信号的RF分量。类似地，当在第二输入端子302处接收到的信号包括正DC电压时，开关模块300 (在输出端子303处)输出在第二输入端子302处接收到的信号的RF分量。
[0049]开关模块300包括親接在第一输入端子301和输出端子303之间的第一晶体管321。第一晶体管具有经由第一电容器331耦接到第一输入端子301的漏极、经由第一电阻器341耦接到第一输入端子的栅极、以及耦接到输出端子303的源极。尽管这里将第一晶体管321描述为场效应晶体管(FET)，但是将理解，第一晶体管321(和这里描述的其它晶体管)也可以利用诸如双极结型晶体管(BJT)(例如，异质结双极晶体管(HBT))之类的其它类型的晶体管来实施。类似地，诸如“栅极”、“漏极”或“源极”之类的特定术语的使用不应该被看作是暗指特定的晶体管类型，而应该被认为可与一般地用于指代其它类型晶体管的其它术语(诸如，“基极”、“集电极”或“发射极”)相互交换。
[0050]开关模块300包括耦接在第二输入端子302和输出端子303之间的第二晶体管322。第二晶体管具有经由第二电容器332耦接到第二输入端子302的漏极、经由第二电阻器耦接到第二输入端子302的栅极、以及耦接到输出端子303的源极。
[0051 ]开关模块300包括耦接在第一输入端子301和地端子304之间的第三晶体管323。第三晶体管323具有耦接到第一输入端子301的漏极、经由端接电阻器(terminat1nresist0r)343耦接到地端子304的源极、以及经由第二电阻器342耦接到第二输入端子302的栅极。开关模块包括耦接在第二输入端子302和地端子304之间的第四晶体管324。第四晶体管324具有耦接到第二输入端子302的漏极、经由端接电阻器343耦接到地端子304的源极、以及经由第一电阻器341耦接到第一输入端子301的栅极。
[0052]第三晶体管323的栅极和第四晶体管324的栅极每个经由相应的电容器333、334耦接到地端子304。在一些实施方式中，泄漏电阻器(未示出)可耦接输出端子303和地端子304。泄漏电阻器的电阻可以是例如5千欧。
[0053]当在第一输入端子301处接收到的信号包括正DC电压时，所述正DC电压通过第一电阻器341传递以偏置第一晶体管321。在第一晶体管321被偏置的情况下，在第一输入端子301处接收到的信号的RF分量通过第一晶体管321传递到输出端子303。同样，正DC电压偏置第四晶体管324以经由通常为50欧姆的接地的端接电阻器343端接(terminate)第二输入端子302。类似地，当在第二输入端子302处接收到的信号包括正DC电压时，所述正DC电压通过第二电阻器342传递以偏置第二晶体管322，并且允许RF分量通过其传递到输出端子303。同样，正DC电压偏置第三晶体管323以经由接地的端接电阻器343端接第一输入端子301。
[0054]因此，输出端子303配置为响应于在第一输入端子301或第二输入端子302上接收到的输入信号包括正DC电压而输出该输入信号的RF分量。在一些实施方式中，开关模块300可包括附加输入端子(例如，第三输入端子)，并且输出端子303可配置为响应于在附加输入端子之一(例如，第三输入端子)上接收到的输入信号包括正DC电压而输出该输入信号的RF分量。此外，在第一输入端子301或第二输入端子302上接收到的第一输入信号响应于在第一输入端子301或第二输入端子302中的另一个上接收到的第二输入信号包括正DC电压而被经由接地的端接电阻器343端接。
[0055]因此，开关模块300包括多个输入端子301、302和配置为响应于在该多个输入端子之一上接收到的输入信号包括正直流(D C)电压而输出该输入信号的射频(RF)分量的输出端子303。
[0056]图4示出在一些实施方式中，开关模块430可实施在包括附加功能的模块400中。模块400包括共享输出端子403的电路系统(circuitry)490和开关模块430。电路系统490具有用于接收电力(例如，作为电池电压或供给电压)以给模块400加电的供电端子405。在一些实施例中，电路系统490提供偏置电压(Vb)给开关模块430。电路系统490生成可经由输出端子403从模块400输出的输出信号。
[0057]像图3的开关模块330—样，开关模块430包括親接在第一输入端子401和输出端子403之间的第一晶体管421。第一晶体管421具有经由第一电容器431耦接到第一输入端子401的漏极、经由第一电阻器441耦接到第一输入端子的栅极、以及耦接到输出端子403的源极。开关模块430包括耦接在第二输入端子402和输出端子403之间的第二晶体管422。第二晶体管422具有经由第二电容器432耦接到第二输入端子402的漏极、经由第二电阻器耦接到第二输入端子402的栅极、以及耦接到输出端子403的源极。
[0058]开关模块430包括耦接在第一输入端子401和地端子404之间的第三晶体管423。第三晶体管423具有耦接到第一输入端子401的漏极、经由端接电阻器443耦接到地端子404的源极、以及经由第二电阻器442耦接到第二输入端子402的栅极。开关模块430包括耦接在第二输入端子402和地端子404之间的第四晶体管424。第四晶体管424具有耦接到第二输入端子402的漏极、经由端接电阻器443耦接到地端子404的源极、以及经由第一电阻器441耦接到第一输入端子401的栅极。
[0059]第三晶体管423的栅极和第四晶体管424的栅极每个经由相应的电容器433、434耦接到地端子404。在一些实施方式中，泄漏电阻器(未示出)可耦接输出端子403和地端子404。泄漏电阻器的电阻可以是例如5千欧。
[0060]开关模块430包括耦接在第一输入端子401和地端子404之间的第五晶体管451。第五晶体管451具有耦接到第一输入端子401的漏极、经由端接电阻器443耦接到地端子404的源极、以及耦接到电路系统490的偏置电压输出的栅极。开关模块430包括耦接在第二输入端子402和地端子404之间的第六晶体管452。第六晶体管452具有耦接到第二输入端子402的漏极、经由端接电阻器443耦接到地端子404的源极、以及耦接到电路系统490的偏置电压输出的栅极。
[0061 ]当模块400未被加电，例如，没有电力被提供给供电端子405时，模块400用作图3的开关模块300。因此，当在第一输入端子401(或第二输入端子402)处接收到的信号包括正DC电压时，该正DC电压通过第一电阻器441(或第二电阻器442)传递以偏置第一晶体管421(或第二晶体管422)并且允许RF分量通过其传递到输出端子403。
[0062]当模块400被加电时，电路系统490提供偏置电压给第五晶体管451和第六晶体管451的栅极，并且电路系统490的输出经由输出端子403输出。
[0063]图5示出在一些实施例中，模块500可包括发射模块590和开关模块430。模块500包括如上面关于图4所述的开关模块430。模块500还包括(类似于如上面关于图1所述的发射模块110的)发射模块590形式的电路系统。
[0064]发射模块590具有用于接收RF输入信号的RF输入端子506，所述RF输入信号用于经由親接到RF输出端子507的天线发射。发射模块590包括用于放大RF输入信号的功率放大器581 ο放大的RF输入信号(称为RF输出信号)经由RF输出端子507输出以经由天线发射。
[0065]发射模块590还包括在功率放大器581和RF输出端子507之间的定向耦合器582。定向耦合器582提供经由天线发射的信号(称为发射信号)的度量和从天线反射的信号(称为反射信号)的度量。这两个度量都被提供到发射/反射(T/R)开关，其选择这些度量之一以经由模块500的输出端子403输出。
[0066]T/R开关包括第一反向(reverse)晶体管561，其具有耦接到定向耦合器582的第一输出的漏极和耦接到输出端子403的源极。T/R开关包括第二反向晶体管562，其具有耦接到定向耦合器582的第二输出的漏极和经由电阻器543耦接到地端子404的源极。
[0067]T/R开关包括第一正向(forward)晶体管563，其具有耦接到定向耦合器582的第一输出的漏极和经由电阻器543耦接到地端子404的源极。T/R开关包括第二正向晶体管564，其具有耦接到定向耦合器582的第二输出的漏极和耦接到输出端子403的源极。
[0068]当第一反向晶体管561和第二反向晶体管562被(例如，用反向电压Vr，其可以是-2V)偏置时，反射信号的度量经由输出端子403被输出。当第一正向晶体管563和第二正向晶体管564被(例如，用正向电压Vf，其可以是2.5V)偏置时，发射信号的度量经由输出端子被输出。
[0069]偏置电压(Vb)、反向电压(Vr)和正向电压(Vf)可从经由供电端子505接收到的电池电压(Vbatt)或供给电压(Vcc)生成。为此，发射模块可包括电源转换器(powerconverter)。
[0070]图6示出在一些实施例中，发射模块600可输出带DC偏置的RF耦合器信号。发射模块600具有用于接收RF输入信号的RF输入端子606，所述RF输入信号用于经由耦接到RF输出端子607的天线发射。发射模块600包括用于放大RF输入信号的功率放大器681。放大的RF输入信号(称为RF输出信号)经由RF输出端子607输出以经由天线发射。
[0071]发射模块600还包括在功率放大器681和RF输出端子607之间的定向耦合器682。定向耦合器682提供经由天线发射的信号(称为发射信号)的度量和从天线反射的信号(称为反射信号)的度量。这两个度量都被提供到T/R开关，其选择这些度量之一以经由发射模块600的親合器端子603输出。
[0072]T/R开关包括第一反向晶体管661，其具有耦接到定向耦合器682的第一输出的漏极和(经由电容器644)耦接到耦合器端子603的源极。T/R开关包括第二反向晶体管662，其具有耦接到定向耦合器682的第二输出的漏极和经由电阻器643耦接到地端子604 (其将被耦接到地电势)的源极。
[0073]T/R开关包括第一正向晶体管663，其具有耦接到定向耦合器682的第一输出的漏极和经由电阻器643耦接到地端子604的源极。T/R开关包括第二正向晶体管664，其具有耦接到定向耦合器682的第二输出的漏极和(经由电容器631)耦接到耦合器端子603的源极。
[0074]当第一反向晶体管661和第二反向晶体管662被(例如，用反向电压Vr，其可以是-2V)偏置时，反射信号的度量经由親合器端子603被输出。当第一正向晶体管663和第二正向晶体管664被(例如，用正向电压Vf，其可以是2.5V)偏置时，发射信号的度量经由耦合器端子603被输出。
[0075]发射模块600包括DC偏置生成器618，其生成经由电阻器644提供给親合器端子603的DC偏置电压(Vb)。电容器631和电阻器644形成RC组合器，其组合RF耦合器度量信号和DC偏置电压以用于经由耦合器端子603输出。
[0076]偏置电压(Vb)、反向电压(Vr)和正向电压(Vf)可从经由供电端子605接收到的电池电压(Vbatt)或供给电压(Vcc)生成。为此，发射模块可包括电源转换器。
[0077]图7示出在一些实施例中，无线通信配置700可包括基本模块730和多个伴随模块710、720。无线通信配置700示为是图2的无线通信配置200的特定示例，其中基本模块730基本类似于图5的模块500，且每个伴随模块710、720基本类似于图6的发射模块600。
[0078]因此，基本模块730包括耦接在第一输入端子701和耦合器端子703之间的第一晶体管721。第一晶体管721具有经由第一电容器731耦接到第一输入端子701的漏极、经由第一电阻器741耦接到第一输入端子701的栅极、以及耦接到耦合器端子703的源极。基本模块730包括耦接在第二输入端子702和耦合器端子703之间的第二晶体管722。第二晶体管722具有经由第二电容器732耦接到第二输入端子702的漏极、经由第二电阻器742耦接到第二输入端子702的栅极、以及耦接到耦合器端子703的源极。
[0079]开关模块430包括耦接在第一输入端子701和地端子704之间的第三晶体管723。第三晶体管723具有耦接到第一输入端子701的漏极、经由端接电阻器743耦接到地端子704的源极、以及经由第二电阻器742耦接到第二输入端子702的栅极。开关模块730包括耦接在第二输入端子702和地端子704之间的第四晶体管724。第四晶体管724具有耦接到第二输入端子702的漏极、经由端接电阻器743耦接到地端子704的源极、以及经由第一电阻器741耦接到第一输入端子701的栅极。
[0080]第三晶体管723的栅极和第四晶体管724的栅极每个经由相应的电容器733、734耦接到地端子704。在一些实施方式中，泄漏电阻器(未示出)可耦接耦合器端子703和地端子704。泄漏电阻器的电阻可以是例如5千欧。
[0081]基本模块730包括耦接在第一输入端子701和地端子704之间的第五晶体管751。第五晶体管751具有耦接到第一输入端子701的漏极、经由端接电阻器743耦接到地端子704的源极、以及耦接到控制器791的偏置电压输出的栅极，控制器791经由偏置电压输出选择性地提供偏置电压。基本模块730包括耦接在第二输入端子702和地端子704之间的第六晶体管752。第六晶体管752具有耦接到第二输入端子702的漏极、经由端接电阻器743耦接到地端子704的源极、以及耦接到控制器791的偏置电压输出的栅极。
[0082]基本模块730具有用于接收RF输入信号的RF输入端子706，所述RF输入信号用于经由耦接到RF输出端子707的天线714发射。基本模块730包括用于放大RF输入信号的功率放大器781。放大的RF输入信号(称为RF输出信号)经由RF输出端子707输出以经由天线714发射。
[0083]基本模块730包括在功率放大器781和RF输出端子707之间的定向耦合器782。定向耦合器782提供经由天线714发射的信号(称为发射信号)的度量和从天线714反射的信号(称为反射信号)的度量。这两个度量都被提供到T/R开关，T/R开关被控制器791控制以经由基本模块730的耦合器端子703输出这些度量之一。
[0084]T/R开关包括第一反向晶体管761，第一反向晶体管761具有耦接到定向耦合器782的第一输出的漏极和耦接到耦合器端子703的源极。T/R开关包括第二反向晶体管762，第二反向晶体管762具有耦接到定向耦合器782的第二输出的漏极和经由电阻器744耦接到地端子704的源极。
[0085]T/R开关包括第一正向晶体管763，其具有耦接到定向耦合器782的第一输出的漏极和经由电阻器744耦接到地端子704的源极。T/R开关包括第二正向晶体管764，其具有耦接到定向耦合器782的第二输出的漏极和耦接到耦合器端子703的源极。
[0086]当基本模块730被加电(例如，由提供给供电端子704的电压加电)并且第一反向晶体管761、第二反向晶体管762、第五晶体管751和第六晶体管752被偏置(例如，由控制器791偏置)时，反射信号的度量经由耦合器端子703被输出。当基本模块730被加电并且第一正向晶体管763、第二正向晶体管764、第五晶体管751和第六晶体管752被偏置时，发射信号的度量经由输出端子被输出。
[0087]第五晶体管751和第六晶体管752可由控制器791所生成的偏置电压(Vb)偏置。第一反向晶体管761和第二反向晶体管762可由控制器791所生成的反向电压(Vr)偏置。第一正向晶体管763和第二正向晶体管764可由控制器791所生成的正向电压(Vf)偏置。偏置电压(Vb)、反向电压(Vr)和正向电压(Vf)可从经由供电端子705接收到的电池电压(Vbatt)或供给电压(Vcc)生成。为此，控制器791可包括电源转换器以将电池电压转换成偏置电压、反向电压和/或正向电压。
[0088]当基本模块730未被加电，例如没有电力被提供给供电端子705，并且在第一输入端子701 (或第二输入端子702)处接收到的信号包括正DC电压时，该正DC电压通过第一电阻器741 (或第二电阻器742)传递以偏置第一晶体管721 (或第二晶体管722)并且允许RF分量通过其传递到耦合器端子703。在第一输入端子701(或第二输入端子702)处接收到的信号可包括如下描述的伴随模块710、720的发射信号或反射信号。
[0089]每个伴随模块710、720具有用于接收RF输入信号的RF输入端子806、906，该RF输入信号用于经由耦接到RF输出端子807、907的天线814、914发射。每个伴随模块710、720包括用于放大RF输入信号的功率放大器881、981。放大的RF输入信号(称为RF输出信号)经由RF输出端子807、907输出以经由天线814、914发射。
[0090]每个伴随模块710、720还包括在功率放大器881、981和1^输出端子807、901之间的定向耦合器882、982。定向耦合器882、982提供经由天线814、914发射的信号(称为发射信号)的度量和从天线814、914反射的信号(称为反射信号)的度量。这两个度量都被提供到T/R开关，T/R开关被控制器891、991控制以经由伴随模块710、720的耦合器端子803、903输出这些度量之一。
[0091]T/R开关包括第一反向晶体管861、961，其具有耦接到定向耦合器882、982的第一输出的漏极和(经由电容器844、944)耦接到耦合器端子803、903的源极。T/R开关包括第二反向晶体管862、962，其具有耦接到定向耦合器882、982的第二输出的漏极和经由电阻器843、943耦接到地端子804、904(其将被耦接到地电势)的源极。
[0092]T/R开关包括第一正向晶体管863、963，其具有耦接到定向耦合器882、982的第一输出的漏极和经由电阻器843、943耦接到地端子804、904的源极。T/R开关包括第二正向晶体管864、964，其具有耦接到定向耦合器882、982的第二输出的漏极和(经由电容器831、931)耦接到耦合器端子803、903的源极。
[0093]每个伴随模块710、720包括电阻器944，其耦接控制器891、991的偏置电压输出和耦合器端子803、903。电容器831、931和电阻器844、944形成RC组合器，其组合RF耦合器度量信号与DC偏置电压以用于经由耦合器端子803、903输出。
[0094]当伴随模块710、720之一被加电(例如，由提供给供电端子805、905的电压加电)并且第一反向晶体管861、961和第二反向晶体管862、962被偏置(例如，由控制器891、991偏置)时，反射信号的度量(和DC偏置电压一起)经由耦合器端子803、903输出。当伴随模块710、720之一被加电并且第一正向晶体管863、963和第二正向晶体管864、964被偏置时，发射信号的度量(和DC偏置电压一起)经由耦合器端子803、903输出。
[0095]第一反向晶体管761和第二反向晶体管762可被控制器791所生成的反向电压(Vr)偏置。第一正向晶体管763和第二正向晶体管764可由控制器791所生成的正向电压(Vf)偏置。偏置电压(Vb)、反向电压(Vr)和正向电压(Vf)可从经由供电端子805、905接收到的电池电压(Vbatt)或供给电压(Vcc)生成。为此，控制器891，991可包括电源转换器。
[0096]第一伴随模块710的耦合器端子803经由传输线路耦接到基本模块的第一输入端子701。第二伴随模块720的耦合器端子903经由传输线路耦接到基本模块730的第二输入端子702。基本模块的耦合器端子703可耦接到基带系统以用于如上所述的处理(例如，功率管理和天线调谐)。
[0097]因此，无线通信配置700通过对第一伴随模块710加电而不对第二伴随模块720、基本模块730或单独的开关模块加电而允许第一伴随模块710的发射信号和反射信号的度量从基本模块730的耦合器端子703输出。类似地，无线通信配置700通过对第二伴随模块720加电而不对第一伴随模块710、基本模块730或单独的开关模块加电而允许第二伴随模块720的发射信号和反射信号的度量从基本模块730的耦合器端子703输出。基本模块730的发射信号和反射信号的度量可从基本模块730的耦合器端子703输出，而无需对伴随模块710、720或单独的开关模块加电。
[0098]图8示出在一些实施例中，一些或全部无线通信系统(例如，图1-7所示的那些)可以全部或部分地实施在模块中。这样的模块可以是例如前端模块(FEM)。在图8的示例中，模块1000可包括封装衬底1002，并且多个部件可安装在这样的封装衬底上。例如，FE-PMIC部件1004、功率放大器组件(assembly) 1006、匹配部件1008和双工器组件1010可安装和/或实施在封装衬底1002上和/或内。功率放大器组件1006可包括开关模块1007，诸如上面关于图1-7描述的那些。诸如多种SMT器件1014和天线开关模块(ASM) 1012之类的其它部件也可安装在封装衬底1002上。虽然各种部件中的全部都示为被布局在封装衬底1002上，但是将理解的是，某个或某些部件可实施在其它部件之上。
[0099]在一些实施方式中，具有一个或多个这里描述的特征的器件和/或电路可被包括在诸如无线装置之类的RF装置中。这样的装置和/或电路可直接实施在无线装置中，以这里描述的模块形式实施，或者以它们的某种组合实施。在一些实施例中，这样的无线装置可包括例如蜂窝电话、智能电话、具有或没有电话功能的手持式无线装置、无线平板等。
[0100]图9示出具有这里描述的一个或多个有利特征的示例无线装置1100。在具有这里描述的一个或多个特征的模块的上下文中，这样的模块可由虚线框1000—般地表示，并且可实施为例如前端模块(FEM)。
[0101]参照图9，功率放大器(PA)1120可从收发机1110接收其相应的RF信号，收发机1110可以以已知方式配置和操作以生成将要放大和发射的RF信号，并且处理接收到的信号。收发机1110示为与基带子系统1108交互，基带子系统1108配置为提供适于用户的数据和/或话音信号与适于收发机1110的RF信号之间的转换。收发机1110还可与功率管理部件1106通信，功率管理部件1106配置为管理用于无线装置1100的操作的功率。这样的功率管理还可控制基带子系统1108和模块1000的操作。
[0102]基带子系统1108示为连接到用户接口1102以便于提供到和接收自用户的话音和/或数据的各种输入和输出。基带子系统1108还可连接到存储器1104，存储器1104配置为储存数据和/或指令以便于无线装置的操作，和/或提供用户信息的储存。
[0103]在示例无线装置1100中，PA 1120的输出示为被(经由相应的匹配电路1122)匹配和路由到其相应的双工器1124。这样放大和滤波后的信号可通过天线开关1114路由到主天线1116以供发射。在一些实施例中，双工器1124可允许使用公共天线(例如，1116)同时执行发射和接收操作。在图9中，接收信号示为被路由到“Rx”路径(未示出)，其可包括例如低噪声放大器(LNA)。
[0104]多种其它无线装置配置可利用这里描述的一个或多个特征。例如，无线装置不需要是多频带装置。在另一示例中，无线装置可包括:附加天线，诸如分集天线；以及附加连接特征，诸如W1-F1、蓝牙和GPS。
[0105]如这里所述，当实施在诸如与图9的无线装置相关的系统之类的系统中时，本申请的一个或多个特征可提供多种优点。例如，所公开的实施例可用模块之间最少的输入/输出(I/O)实现开关控制。作为另一示例，RF和DC控制可在相同导体上实施。作为另一示例，不需要附加软件命令或分立I/O来控制复用开关。
[0106]除非上下文清楚地另有要求，否则贯穿说明书和权利要求书，要按照与排它性或穷尽性的意义相反的包括性的意义，也就是说，按照“包括但不限于”的意义来阐释术语“包括(comprise)”、“包含(comprising)”等。如在这里一般使用的术语“親接”是指可以直接连接的、或者借助于一个或多个中间元件连接的两个或更多元件。另外，当在本申请中使用时，术语“在这里”、“上面”、“下面”和相似含义的术语应该是指作为整体的本申请，而不是本申请的任何具体部分。在上下文允许时，使用单数或复数的以上说明书中的术语也可以分别包括复数或单数。提及两个或更多项目的列表时的术语“或”，这个术语涵盖该术语的全部以下解释:列表中的任何项目、列表中的所有项目、和列表中项目的任何组合。
[0107]本发明实施例的以上详细描述不意欲是穷尽性的，或是将本发明限于上面所公开的精确形式。尽管上面出于说明性的目的描述了本发明的具体实施例和用于本发明的示例，但是如本领域技术人员将认识到的，在本发明范围内的各种等效修改是可能的。例如，尽管按照给定顺序呈现了处理或块，但是替换的实施例可以执行具有不同顺序的步骤的处理，或采用具有不同顺序的块的系统，并且一些处理或块可以被删除、移动、添加、减去、组合和/或修改。可以按照各种不同的方式来实现这些处理或块中的每一个。同样地，尽管有时将处理或块示出为串行地执行，但是相反地，这些处理或块也可以并行地执行，或者可以在不同时间进行执行。
[0108]可以将在这里提供的本发明的教导应用于其它系统，而不必是上述的系统。可以对上述的各个实施例的元素和动作进行组合，以提供进一步的实施例。
[0109]尽管已经描述了本发明的一些实施例，但是已经仅仅借助于示例呈现了这些实施例，并且所述实施例不意欲限制本申请的范围。其实，可以按照多种其它形式来实施在这里描述的新颖方法和系统;此外，可以做出在这里描述的方法和系统的形式上的各种省略、替换和改变，而没有脱离本申请的精神。附图和它们的等效物意欲涵盖如将落入本公开的范围和精神内的这种形式或修改。
【主权项】
1.一种开关模块，包括: 第一输入端子； 第二输入端子；以及 输出端子，配置为响应于在所述第一输入端子或所述第二输入端子上接收到的输入信号包括正直流DC电压而输出该输入信号的射频RF分量。2.如权利要求1所述的开关模块，还包括: 第一晶体管，具有经由第一电容器耦接到所述第一输入端子的漏极、经由第一电阻器耦接到所述第一输入端子的栅极、以及耦接到所述输出端子的源极；以及 第二晶体管，具有经由第二电容器耦接到所述第二输入端子的漏极、经由第二电阻器耦接到所述第二输入端子的栅极、以及耦接到所述输出端子的源极。3.如权利要求2所述的开关模块，还包括: 第三晶体管，具有耦接到所述第一输入端子的漏极、经由所述第二电阻器耦接到所述第二输入端子的栅极、以及耦接到所述开关模块的地端子的源极；以及 第四晶体管，具有耦接到所述第二输入端子的漏极、经由所述第一电阻器耦接到所述第一输入端子的栅极、以及耦接到所述地端子的源极。4.如权利要求2所述的开关模块，还包括: 第三电容器，设置在所述第一晶体管的栅极和所述开关模块的地端子之间；以及 第四电容器，设置在所述第二晶体管的栅极和所述地端子之间。5.如权利要求3所述的开关模块，还包括: 第五晶体管，具有耦接到所述第一输入端子的漏极、耦接到所述偏置电压输出的栅极、以及耦接到所述地端子的源极；以及 第六晶体管，具有耦接到所述第二输入端子的漏极、耦接到所述偏置电压输出的栅极、以及耦接到所述地端子的源极。6.如权利要求5所述的开关模块，还包括具有耦接到所述输出端子的输出的电路系统。7.如权利要求6所述的开关模块，其中，所述电路系统包括控制器，所述控制器配置为经由所述偏置电压输出选择性地提供偏置电压。8.如权利要求7所述的开关模块，其中，所述控制器包括电源转换器，所述电源转换器用于将电池电压转换为所述偏置电压。9.如权利要求6所述的开关模块，其中，所述电路系统包括定向耦合器，所述定向耦合器具有耦接到所述输出端子的第一输出。10.如权利要求9所述的开关模块，其中，所述电路系统包括耦接所述定向耦合器的输入的功率放大器。11.如权利要求9所述的开关模块，其中，所述电路系统包括发射/反射开关，所述发射/反射开关设置在所述定向耦合器的第一输出与所述输出端子之间并且设置在所述定向耦合器的第二输出与所述输出端子之间。12.如权利要求1所述的开关模块，其中，在所述第一输入端子或所述第二输入端子上接收到的第一输入信号响应于在所述第一输入端子或所述第二输入端子中的另一个上接收到的第二输入信号包括正直流DC电压而经由接地端接电阻器被端接。13.如权利要求1所述的开关模块，还包括第三输入端子，所述输出端子配置为响应于在所述第三输入端子上接收到的输入信号包括正直流DC电压而输出该输入信号的射频RF分量。14.一种发射模块，包括: 定向耦合器，设置在射频RF输入端子和射频RF输出端子之间； 直流DC部件，配置为生成DC电压；以及 耦合器端子，配置为输出所述DC电压和所述定向耦合器的RF输出的组合。15.如权利要求14所述的发射模块，还包括发射/反射开关，所述发射/反射开关设置在所述定向耦合器的第一 RF输出与所述耦合器端子之间并且设置在所述定向耦合器的第二RF输出与所述输出端子之间。16.如权利要求14所述的发射模块，其中，所述DC部件实施在配置为控制所述发射/反射开关的控制器中。17.如权利要求14所述的发射模块，其中，所述DC部件包括电源转换器，所述电源转换器配置为从所接收的电池电压生成所述DC电压。18.—种无线装置，包括: 收发机，配置为生成第一射频RF信号； 第一前端模块FEM，与所述收发机通信，所述第一 FEM包括配置为容纳多个部件的第一封装衬底，所述第一 FEM还包括实施在所述第一封装衬底上的第一发射系统和开关模块，所述第一发射系统配置为放大所述第一RF信号，所述开关模块具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，所述输出端子配置为响应于在所述第一输入端子或所述第二输入端子上接收到的输入信号包括正直流DC电压而输出该输入信号的射频RF分量；以及 第一天线，与所述第一 FEM通信，所述第一天线配置为发射放大后的第一 RF信号。19.如权利要求18所述的无线装置，其中，所述发射系统还包括定向耦合器，所述定向耦合器具有耦接到所述输出端子的输出。20.如权利要求18所述的无线装置，还包括与所述收发机通信的第二FEM模块，所述第二FEM包括配置为容纳多个部件的第二封装衬底，所述第二 FEM还包括第二发射系统，所述第二发射系统配置为放大从所述收发机接收到的第二 RF信号，所述无线装置还包括与所述第二FEM通信的第二天线，所述第二天线配置为发射放大后的第二RF信号，所述第二FEM模块具有耦合器端子，所述耦合器端子配置为输出DC电压和耦接到所述第二天线的定向耦合器的RF输出的组合，所述耦合器端子耦接到所述第一输入端子。
【文档编号】H03K17/693GK105897234SQ201610085458
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月15日
【发明人】乔尔·A·潘蒂柯夫, 普拉迪普·A·巴拉勒曼
【申请人】天工方案公司