射频收发切换电路、通信装置的制作方法

本申请涉及射频电路技术领域，尤其涉及一种射频收发切换电路、通信装置。

背景技术：

多载波收发切换开关通常采用芯片级开关切换，有多种方式来提升此类开关的线性度。一般通过两个或多个电压控制开关芯片的开启关断，从而实现单刀双掷、多刀多掷功能。单载波采用PIN二极管作为射频开关产品应用时，非线性主要表现为谐波，需要在天线口与开关之间增加低通滤波器，接收和发射共用一个低通滤波器，从而滤除谐波成分。

但是，能够满足线性度要求的集成开关价格昂贵，且控制信号较PIN二极管开关更复杂，芯片级别的开关功率承受容量有限。多载波时，PIN二极管开关的线性度不能满足要求，且单载波时需要在在天线口与开关之间增加低通滤波器，此低通滤波器会带来额外的前端损耗，影响接收灵敏度。

因此，有必要提出一种射频收发切换电路、通信装置以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本申请主要解决的技术问题是提供一种射频收发切换电路、通信装置，能够改善射频收发切换电路的线性度及接收灵敏度。

为解决上述技术问题，本申请第一方面提供一种射频收发切换电路，包括：射频信号发射电路、天线、射频信号接收电路以及射频切换电路；所述射频切换电路包括第一二极管以及第二二极管，所述第一二极管的阴极分别与所述射频信号发射电路以及所述第二二极管的阳极耦接；所述天线分别与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极以及所述射频信号接收电路耦接；所述第一二极管的阳极用于与外接控制信号耦接，所述第二二极管的阴极接地；其中，所有所述第一二极管以及所有所述第二二极管的导通极性相同。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能实施方式中，所述射频切换电路的级数包括多级，上一级所述射频切换电路的第二二极管的阴极与下一级所述射频切换电路的第一二极管的阳极耦接，第一级所述射频切换电路的所述第一二极管的阳极用于与外接控制信号耦接，最后一级所述射频切换电路的所述第二二极管的阴极接地。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能实施方式中，所述射频切换电路还包括一个第一隔直电容，所述第一隔直电容的一端与所述射频信号发射电路耦接，另一端与所述第二二极管的阳极耦接。

结合第一方面的第一种可能实施方式，在第一方面的第三种可能实施方式中，所述射频收发切换电路还包括数量与所述射频切换电路级数相同的第一隔直电容；每一所述第一隔直电容的一端与所述射频信号发射电路耦接，另一端与对应级数的所述射频切换电路的第二二极管的阳极耦接。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能实施方式中，所述射频切换电路还包括第二隔直电容，所述第二隔直电容的一端与所述第二二极管的阴极耦接，另一端与所述天线耦接。

结合第一方面，在第一方面的第五种可能实施方式中，所述射频切换电路还包括第三隔直电容，所述第三隔直电容的一端与所述第一二极管的阳极耦接，另一端与所述天线耦接。

结合第一方面，在第一方面的第六种可能实施方式中，所述射频收发切换电路还包括第一扼流电感，所述第一扼流电感的一端与所述第一二极管的阳极耦接，所述第一扼流电感的另一端用于与所述外接控制信号耦接。

结合第一方面，在第一方面的第七种可能实施方式中，所述射频收发切换电路还包括第二扼流电感，所述第二扼流电感的一端与所述射频信号接收电路耦接，所述第二扼流电感的另一端与所述第二二极管的阴极耦接。

结合第一方面的第七种可能实施方式，在第一方面的八种可能实施方式中，所述射频收发切换电路还包括第四隔直电容，所述第四隔直电容的一端与所述第二扼流电感的一端耦接，另一端与所述射频信号接收电路耦接。

为解决上述技术问题，本申请第二方面提供一种通信装置，包括第一方面及第一方面的第一种可能实施方式至第八种可能实施方式的射频收发切换电路。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的射频收发切换电路包括射频信号发射电路、天线、射频信号接收电路以及射频切换电路；射频切换电路包括第一二极管以及第二二极管，第一二极管的阴极分别与射频信号发射电路以及第二二极管的阳极耦接；天线分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极以及射频信号接收电路耦接；第一二极管的阳极用于与外接控制信号耦接，第二二极管的阴极接地。通过设置第一二极管和第二二极管，能使分别通过第一二极管和第二二极管后叠加的射频信号中的部分非线性成分相互抵消，进而能够改善射频收发切换电路的线性度及接收灵敏度。

附图说明

图1是现有技术中射频收发切换电路的原理示意图；

图2是本申请提供的射频切换电路第一实施方式的原理示意图；

图3是本申请提供的射频切换电路第二实施方式的原理示意图；

图4是本申请提供的射频收发切换电路第一实施方式的原理示意图；

图5是本申请提供的射频收发切换电路第二实施方式的原理示意图；

图6是本申请提供的射频收发切换电路的控制方法一实施方式的具体流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

由于PIN二极管的非线性，通过PIN二极管进行射频信号的发射时会产生较大的非线性成分。当发射单一频率的正弦波信号时主要表现为谐波成分，当发射多个频率的正弦波信号时主要表现为互调杂散和谐波。为了改善射频收发切换电路的线性度，本申请的射频收发切换电路包括第一二极管和第二二极管，且第一二极管的阳极与第二二极管的阴极耦接，第一二极管的阴极与第二二极管的阳极耦接。以下，结合附图进行详细说明。

请参阅图1，图1是现有技术中射频收发切换电路的原理示意图。如图1所示，当外接控制信号Bias的电压为两个PIN二极管Q1和Q2的导通电压时，即外接控制信号Bias经电感L后传输至PIN二极管Q1和Q2，此时图1中的射频收发切换电路为信号的发射阶段，射频信号从射频信号发射电路Transmitter发出经过电容Cap后，再经PIN二极管Q1传输到天线Antenna；改变外接控制信号Bias使两个PIN二极管Q1和Q2截止时，此时图1中的射频收发切换电路为信号的接收阶段，射频信号从天线Antenna传送到射频信号接收电路Receiver。然而，由于PIN二极管Q1的非线性，多载波时其线性度不满足要求，单载波时需要在天线Antenna与PIN二极管Q1之间增加低通滤波器(图1中未示出)，此低通滤波器会带来额外的前端损耗，进而影响射频信号的接收灵敏度。

请参阅图2，图2是本申请提供的射频切换电路第一实施方式的原理示意图。如图2所示，射频切换电路包括第一二极管D1和第二二极管D2，且第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极耦接于点P，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极耦接于点Q。

进一步地，第一二极管D1的阳极与第三隔直电容C3的一端耦接，第三隔直电容C3的另一端耦接于点P，第二二极管D2的阴极与第二隔直电容C2的一端耦接，第二隔直电容C2的另一端耦接于点P，第一二极管D1的阴极以及第二二极管D2的阳极均与第一隔直电容C1的一端耦接，第一隔直电容C1的另一端耦接于点Q，点P和点Q分别与天线和射频信号发射电路耦接(图2中未示出天线和射频信号发射电路)。第一二极管D1的阳极用于与外接控制信号耦接，第二二极管D2的阴极接地。当射频信号从Q点经第一隔直电容C1后分别经第一二极管D1和第二二极管D2，再传输至点P时，射频信号中的部分非线性成分能相互抵消。以第一二极管D1和第二二极管D2为两个型号参数相同的二极管为例来进行说明。二极管伏安曲线的肖克莱方程为：

其中，I代表经二极管输出的射频信号，VA代表二极管两端的外加电压，I0代表二极管的反向饱和电流，VT代表温度T下的热电势，a、b、c、d分别代表系数。当射频信号V从第二二极管D2的阳极输入，从第二二极管D2的阴极输出，则输出的射频信号为：

当射频信号V从第一二极管D1的阴极输入，从第一二极管D1的阳极输出，则输出的射频信号为：

则当射频信号V经第一隔直电容C1分别从第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阳极输入，传输至点P处的射频信号为：

由上述过程可以得知，当第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极耦接于点P，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极耦接于点Q，通过第一二极管D1的射频信号的相位与通过第二二极管D2的射频信号的相位相差180度，则可以将射频信号中的部分非线性成分相互抵消掉，进而能够改善射频收发切换电路的线性度。同时，由于线性度得到了改善，就能取消天线与二极管之间的低通滤波器，从而有利于提升射频信号接收的灵敏度。

请参阅图3，图3是本申请提供的射频切换电路第二实施方式的原理示意图。与上一实施方式的不同之处在于，本实施方式的射频切换电路的级数为多级。如图3所示，第一级射频切换电路包括第一二极管D1和第二二极管D2，且第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极耦接于点P，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极耦接于点Q，点P和点Q分别与天线和射频信号发射电路耦接(图2中未示出天线和射频信号发射电路)；最后一级射频切换电路包括第一二极管D2n-1和第二二极管D2n，且第一二极管D2n-1的阳极与第二二极管D2n的阴极耦接于点P，第一二极管D2n-1的阴极与第二二极管D2n的阳极耦接于点Q。并且，上一级射频切换电路的第二二极管的阴极与下一级射频切换电路的第一二极管的阳极耦接；第一级射频切换电路的第一二极管D1的阳用于与外接控制信号耦接；最后一级射频切换电路的第二二极管D2n的阴极接地。

进一步地，在第一级射频切换电路中，第一二极管D1的阳极与第三隔直电容C1的一端耦接，第三隔直电容C1的另一端耦接于点P，第二二极管D2的阴极与第二隔直电容C2的一端耦接，第二隔直电容C2的另一端耦接于点P，第一二极管D1的阴极以及第二二极管D2的阳极均与第一隔直电容C11的一端耦接，第一隔直电容C11的另一端耦接于点Q；在最后一级射频切换电路中，第一二极管D2n-1的阳极与第三隔直电容C2n-1的一端耦接，第三隔直电容C2n-1的另一端耦接于点P，第二二极管D2n的阴极与第二隔直电容C2n的一端耦接，第二隔直电容C2n的另一端耦接于点P，第一二极管D2n-1的阴极以及第二二极管D2n的阳极均与第一隔直电容Cnn的一端耦接，第一隔直电容Cnn的另一端耦接于点Q。

当射频信号经Q点传输至每一级射频切换电路的第一隔直电容后，再分别传输至对应级数的射频切换电路中的第一二极管和第二二极管，最后传输至点P，则射频信号中的部分非线性成分能相互抵消，具体原理过程上述已详细描述，此处不再赘述。

请参阅图4，图4是本申请提供的射频收发切换电路第一实施方式的原理示意图。如图4所示，射频收发切换电路包括射频信号发射电路TX、天线ANT、射频信号接收电路RX以及射频切换电路，图4中虚线框内为射频切换电路。射频切换电路包括第一二极管D1以及第二二极管D2，且第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极耦接于点P，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极耦接于点Q，点P和点Q分别与天线ANT和射频信号发射电路TX耦接。

进一步地，第一二极管D1的阳极与第三隔直电容C3的一端耦接，第三隔直电容C3的另一端耦接于P点，第二二极管D2的阴极与第二隔直电容C2的一端耦接，第二隔直电容C2的另一端耦接于P点，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极均与第一隔直电容C1的一端耦接，第一隔直电容C1的另一端耦接于点Q。天线ANT分别与第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阴极以及射频信号接收电路RX耦接；第一二极管D1的阳极用于与外接控制信号Vctrl耦接，第二二极管D2的阴极接地。

在一实施方式中，外接控制信号Vctrl为直流信号，射频信号为交流信号。

本申请中，第一二极管D1与第二二极管D2的导通极性相同，即外接控制信号Vctrl为高电压时，直流信号均从第一二极管D1和第二二极管D2的阳极输入，并从第一二极管D1和第二二极管D2的阴极输出，第一二极管D1和第二二极管D2同时处于导通状态；当外接控制信号Vctrl为低电压不能使第一二极管D1和第二二极管D2导通时，第一二极管D1和第二二极管D2同时处于截止状态。

本实施例中，第一隔直电容C1的一端与射频信号发射电路TX耦接，另一端分别与第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阳极耦接。通过设置该第一隔直电容C1能防止外接控制信号Vctrl串入到射频信号发射电路TX；第二隔直电容C2的一端与第二二极管D2的阴极耦接，另一端与天线ANT耦接，通过设置第二隔直电容C2能防止外接控制信号Vctrl通过第二二极管D2后串入到天线ANT；第三隔直电容C3的一端与第一二极管D1的阳极耦接，另一端与天线ANT耦接，通过设置该第三隔直电容C3能防止外接控制信号Vctrl通过第一二极管D1后串入到天线ANT。

在一具体实施方式中，射频收发切换电路还包括第一扼流电感L1，第一扼流电感L1的一端与第一二极管D1的阳极耦接，第一扼流电感L1的另一端用于与外接控制信号Vctrl耦接。通过设置第一扼流电感L1能防止由射频信号发射电路TX发射的射频信号经第一二极管D1后串入到外接控制信号中。

在另一一具体实施方式中，射频收发切换电路还包括第二扼流电感L2，第二扼流电感L2的一端与射频信号接收电路RX耦接，第二扼流电感L2的另一端与第二二极管D2的阴极耦接。通过设置第二扼流电感L2能防止由射频信号发射电路TX发射的射频信号经第二二极管D2后串入到外接控制信号中。

在其他实施方式中，射频收发切换电路还包括一个电阻R，电阻R的一端与第一扼流电感L1耦接，电阻R的另一端用于与外接控制信号耦接。通过增加电阻R能对射频收发切换电路起到限流保护的作用。

在另一具体实施方式中，射频收发切换电路还包括第三二极管D3，第三二极管D3的阳极与第二扼流电感L2耦接，第三二极管D3的阴极接地。通过设置第三二极管D3的阴极接地，从而让外接控制信号形成通路。

本实施例中，第一二极管D1和第二二极管D2为PIN二极管；外接控制信号形成的通路包括电阻R、第一扼流电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第二扼流电感L2、第三二极管D3。

在一具体实施方式中，射频收发切换电路还包括第四隔直电容C4，第四隔直电容C4的一端与第三二极管D3以及第二扼流电感L2耦接，另一端与射频信号接收电路RX耦接。通过设置第四隔直电容C4能避免传输至第二扼流电感L2处的外接控制信号串入到射频信号接收电路RX。

在另一具体实施方式中，射频收发切换电路还包括一个滤波电容C0，滤波电容C0的一端分别与电阻R和第一扼流电感L1耦接，滤波电容C0的另一端接地。由于实际使用的外接控制信号一般是直流信号中混杂有少量的交流信号，而这少量的交流信号易串入到射频信号中。通过增加一个滤波电容C0，并将滤波电容C0接地，能让这少量的交流信号通过C0传输到地线，即能将这少量的交流信号滤掉，从而避免其串入到射频信号中。

射频收发切换电路可以进行射频信号的接收和发射。当进行射频信号的发射时，即外接控制信号Vctrl的电压为第一二极管D1和第二二极管D2的导通电压时，外接控制信号Vctrl经电阻R、第一扼流电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第二扼流电感L2、第三二极管D3、地线形成通路。射频信号发射电路TX发射的射频信号经第一隔直电容C1进行隔直处理，即射频信号中若混杂有少量的直流信号，则这少量的直流信号不能通过第一隔直电容C1，从而能避免这少部分的直流信号串入到外接控制信号中。通过第一隔直电容C1后的射频信号分成两条支路，这两条支路在点P处汇合。其中的一条支路经第一二极管D1的阴极到阳极，再经第三隔直电容C3至点P，传输至点P处的射频信号为I反；另一条支路经第二二极管D2的阳极到阴极，再经第二隔直电容C2至点P，传输至点P处的射频信号为I正；则射频信号I正和射频信号I反在点P处叠加后得到的射频信号为IP；再通过天线ANT将射频信号IP发射出去。由于设置有第一扼流电感L1和第二扼流电感L2，则能防止射频信号串入到直流通路中。射频信号I正与射频信号I反的相位相差180度，从而在点P处I正与I反能相互抵消掉部分非线性分量，进而改善射频信号的线性度。

当进行射频信号的接收时，外接控制信号Vctrl的电压为低电压，此低电压不能使第一二极管D1和第二二极管D2导通，即第一二极管D1和第二二极管D2处于截止状态。从天线ANT发射的射频信号经第二隔直电容C2后，再经第二扼流电感L2、第四隔直电容C4传输至射频信号接收电路RX。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的射频收发切换电路包括射频信号发射电路、天线、射频信号接收电路以及射频切换电路；射频切换电路包括第一二极管以及第二二极管，第一二极管的阴极分别与射频信号发射电路以及第二二极管的阳极耦接；天线分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极以及射频信号接收电路耦接；第一二极管的阳极用于与外接控制信号耦接，第二二极管的阴极接地。通过设置第一二极管和第二二极管，能使分别通过第一二极管和第二二极管后叠加的射频信号中的部分非线性成分相互抵消，进而能够改善射频收发切换电路的线性度及接收灵敏度。

请参阅图5，图5是本申请提供的射频收发切换电路第二实施方式的原理示意图。与上一实施方式的不同之处在于，本实施方式中的射频切换电路的级数为多级，每一级射频切换电路与图4中虚线框内的射频切换电路相同。每上一级射频切换电路的第二二极管的阴极与下一级射频切换电路的第一二极管的阳极耦接；第一级射频切换电路的第一二极管D1的阳极用于与外接控制信号Vctrl耦接，最后一级射频切换电路的第二二极管D2n的阴极接地。其中，第一级射频切换电路包括第一二极管D1、第二二极管D2、第一隔直电容C11、第二隔直电容C2、第三隔直电容C1；最后一级射频切换电路包括第一二极管D2n-1、第二二极管D2n、第一隔直电容Cnn、第二隔直电容C2n、第三隔直电容C2n-1；其他级数的射频切换电路依此类推。第一级射频切换电路中经过第一二极管D1和第二二极管D2的射频信号的相位相差180度，分别经过第一二极管D1和第二二极管D2的射频信号在点P处能相互抵消掉部分非线性分量；最后一级射频切换电路中经过第一二极管D2n-1和第二二极管D2n的射频信号的相位相差180度，分别经过第一二极管D2n-1和第二二极管D2n的射频信号在点P处能相互抵消掉部分非线性分量；其他级数的射频切换电路依此类推。

在一具体实施方式中，射频切换电路的级数与第一隔直电容的数量相同，即每一级射频切换电路中包括一个第一隔直电容，第一级射频切换电路包括第一隔直电容C11，第二级射频切换电路包括第一隔直电容C22，最后一级射频切换电路包括第一隔直电容Cnn。每一个第一隔直电容的一端与射频信号发射电路TX耦接，另一端与对应级数的射频切换电路的第二二极管的阳极耦接。

在其他具体实施方式中，射频收发切换电路还包括滤波电容C0、电阻R、第一扼流电感L1、第二扼流电感L2、第四隔直电容C2n+1、第三二极管D2n+1，其作用在上述已进行详细描述，此处不再赘述。

当进行信号的发射时，射频信号从射频信号发射电路TX经每一级射频切换电路中的第一隔直电容后，再经每一级射频切换电路中第一、第二二极管后传输至节点P，最后通过天线ANT将射频信号发射出去；当进行信号的接收时，射频信号经节点P后，再经过第二隔直电容C2n、第二扼流电感L2、第四隔直电容C2n+1后传输至射频信号接收电路RX。

请参阅图6，图6是本申请提供的射频收发切换电路的控制方法一实施方式的具体流程示意图。

步骤601：射频切换电路检测外接控制信号是否为第一电压；其中，第一电压为射频切换电路中第一二极管与第二二极管的导通电压。

通过外接控制信号来控制二极管的导通或截止，当控制二极管为导通状态时，射频收发切换电路进行射频信号的发射；当控制二极管为截止状态时，射频收发切换电路进行射频信号的接收。其中，第一电压为第一二极管与第二二极管的导通电压。即外接控制信号为第一电压时，外接控制信号分别从第一二极管和第二二极管的阳极输入，并分别从阴极输出，第一二极管和第二二极管均处于导通状态。

步骤602：如果外接控制信号为第一电压，控制射频信号发射电路通过第一二极管和第二二极管将待发射信号传输至天线。

如果外接控制信号为非第一电压，第一二极管与第二二极管处于截止状态，则接收天线传输的射频信号，并将该射频信号发送至射频信号接收电路。具体地，如图4所示，当外接控制信号Vctrl为非第一电压，第一二极管D1和第二二极管D2均截止时，从天线ANT发出的射频信号经第二隔直电容C2后，再经第二扼流电感L2和第四隔直电容C4传输至射频信号接收电路RX；如果外接控制信号Vctrl为第一电压，则获取射频信号发射电路TX的待发射信号；将待发射信号通过第一隔直电容C1进行隔直处理，并将处理后的信号分别经过第一二极管D1和第二二极管D2后传输至天线ANT。

图4中给出的射频切换电路是其级数为一级的情形，图5中是有多级射频切换电路的情形。如图5所示，进行射频信号的发射时，由射频信号发射电路TX发射的射频信号分别通过每一级射频切换电路后，在点P处进行信号的叠加后传输至天线ANT，由天线ANT将信号发射出去；进行射频信号的接收时，由天线ANT将射频信号依次传输至第二隔直电容C2n、第二扼流电感L2、第四隔直电容C2n+1后传到射频信号接收电路RX。

本申请还提供了一种通信装置，该通信装置包括上述实施方式中的任一射频收发切换电路。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的射频收发切换电路包括射频信号发射电路、天线、射频信号接收电路以及射频切换电路；射频切换电路包括第一二极管以及第二二极管，第一二极管的阴极分别与射频信号发射电路以及第二二极管的阳极耦接；天线分别与第一二极管的阳极、第二二极管的阴极以及射频信号接收电路耦接；第一二极管的阳极用于与外接控制信号耦接，第二二极管的阴极接地。通过设置第一二极管和第二二极管，能使分别通过第一二极管和第二二极管后叠加的射频信号中的部分非线性成分相互抵消，进而能够改善射频收发切换电路的线性度及接收灵敏度。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。