频带选择开关电路和放大器的制作方法

本申请要求于2019年3月19日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0031404号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。

本公开涉及一种频带选择开关电路和放大器。

背景技术：

通常，应用于处理多个通信频带的通信系统的放大器可包括频带选择开关。基于所需的功率，通信频带可被分类为高频带(hb)功率等级2(pc2)和低频带(lb)功率等级3(pc3)。

高频带功率等级2(pc2)是在2016年获得3gpp证书以改进2.5ghz长期演进时分双工(ltetdd)通信范围的lte功率标准。由于通常需要更高的功率以更远地传输移动装置的传输信号，因此高频带功率等级2(pc2)已成为新标准。

对于低频带(lb)功率等级3(pc3)(其中功率被限制在便携式装置和频带41中的中继器之间约23dbm的传统通信系统中的标准)，需要26dbm或更高功率(低频带(lb)功率等级3(pc3)的最大功率的两倍)的高频带(hb)功率等级2(pc2)已被定义为第三代合作伙伴项目(3gpp)中的新标准。高频带(hb)功率等级2(pc2)的输出功率的增加可补偿较高时分双工(tdd)频带的传输损耗，并且可允许在不建立新的基础设施的情况下维持单元覆盖。

处理高频带功率等级2(pc2)和低频带功率等级3(pc3)两者的通用放大器电路可包括放大器电路、阻抗匹配电路和频带选择开关。然而，由于高频带功率等级2(pc2)所需的最大功率不同于低频带功率等级3(pc3)所需的最大功率，因此负载阻抗也需要不同。

由于在一般的负载匹配电路中电容值和电感值通常被固定以匹配高频带功率等级2(pc2)和低频带功率等级3(pc3)中的一个，因此可能无法适当地匹配不同功率等级的阻抗。

放大器(例如，pam)可能需要的规范是接收端口(rx端口)的电压驻波比(vswr)，其可针对不同的客户而变化，并且可具有严格的标准(例如，vswr<1.5：1)。由于频带选择开关可包括多个晶体管(tr)，并且每个晶体管可具有寄生电容并且还可具有放大器的rf馈线的寄生电容，因此在接收端口(rx端口)中出现的失配可能增大，这可能会降低vswr或者可能导致失配损耗。

技术实现要素：

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍选择的构思，将在以下的具体实施方式中进一步描述这些构思。本发明内容不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总体方面中，一种用于具有阻抗匹配电路的放大器的频带选择开关电路包括频带选择开关和阻抗补偿电路。所述频带选择开关包括：信号端口开关，被配置为选择公共发送端口、发送和接收(txrx)端口以及接收端口之间的端口连接；以及阻抗端口开关，被配置为选择性地使所述接收端口中的一个以及所述公共发送端口与阻抗端口连接。所述阻抗补偿电路包括连接到所述阻抗端口的阻抗元件。

所述阻抗端口开关可被配置为在第一功率模式下处于断开状态，并且在第二功率模式下与所述信号端口开关的选择性连接互锁。所述第二功率模式的功率可低于所述第一功率模式的功率。

所述阻抗端口开关可被配置为在所述第二功率模式下选择性地将所述阻抗端口连接到通过所述信号端口开关选择的相应端口。

所述信号端口开关可包括：第一信号开关，连接在所述公共发送端口和所述txrx端口中的第一txrx端口之间；第二信号开关，连接在所述公共发送端口和所述txrx端口中的第二txrx端口之间；第三信号开关，连接在所述公共发送端口和所述txrx端口中的第三txrx端口之间；第四信号开关，连接在所述第一txrx端口和所述接收端口中的第一接收端口之间；以及第五信号开关，连接在所述第二txrx端口和所述接收端口中的第二接收端口之间。

所述阻抗端口开关可包括：第一阻抗开关，连接在所述阻抗端口和所述公共发送端口之间；第二阻抗开关，连接在所述阻抗端口和所述第一接收端口之间；以及第三阻抗开关，连接在所述阻抗端口和所述第二接收端口之间。

所述第一阻抗开关可被配置为在所述第二功率模式期间在所述第一信号开关处于接通状态时处于接通状态。所述第二阻抗开关可被配置为在所述第二功率模式期间在所述第四信号开关处于接通状态时处于接通状态。所述第三阻抗开关可被配置为在所述第二功率模式期间在所述第五信号开关处于接通状态时处于接通状态。

所述阻抗元件可以是具有基于相关通信频带确定的电感值的电感元件。

在另一总体方面中，一种放大器包括：发送放大器电路；阻抗匹配电路，选择性地连接到所述发送放大器电路；频带选择开关；以及阻抗补偿电路。所述频带选择开关包括：信号端口开关，被配置为选择公共发送端口、发送和接收(txrx)端口以及接收端口之间的端口连接；以及阻抗端口开关，被配置为选择性地使所述接收端口中的一个以及所述公共发送端口与阻抗端口连接。所述阻抗补偿电路包括连接到所述阻抗端口的阻抗元件。

所述放大器还可包括：切换控制电路，被配置为响应于多个功率模式中的一个和多个通信频带中的一个来控制所述信号端口开关和所述阻抗端口开关。

所述切换控制电路可被配置为在所述多个功率模式中的第一功率模式下控制所述阻抗端口开关处于断开状态，并且在所述多个功率模式中的第二功率模式下控制所述阻抗端口开关在与所述信号端口开关的选择性连接互锁时的选择性连接。所述第二功率模式的功率可低于所述第一功率模式的功率。

所述阻抗端口开关可被配置为在所述第一功率模式下处于断开状态，并且在所述第二功率模式下在与所述信号端口开关的选择性连接互锁时进行操作。

所述阻抗端口开关可被配置为在所述第二功率模式下选择性地将所述阻抗端口连接到通过所述信号端口开关选择的相应端口。

所述信号端口开关可包括：第一信号开关，连接在所述公共发送端口和所述txrx端口中的第一txrx端口之间；第二信号开关，连接在所述公共发送端口和所述txrx端口中的第二txrx端口之间；第三信号开关，连接在所述公共发送端口和所述txrx端口中的第三txrx端口之间；第四信号开关，连接在所述第一txrx端口和所述接收端口中的第一接收端口之间；以及第五信号开关，连接在所述第二txrx端口和所述接收端口中的第二接收端口之间。

所述阻抗端口开关可包括：第一阻抗开关，连接在所述阻抗端口和所述公共发送端口之间；第二阻抗开关，连接在所述阻抗端口和所述第一接收端口之间；以及第三阻抗开关，连接在所述阻抗端口和所述第二接收端口之间。

所述第一阻抗开关可被配置为在所述第二功率模式期间在所述第一信号开关处于接通状态时处于接通状态。所述第二阻抗开关可被配置为在所述第二功率模式期间在所述第四信号开关处于接通状态时处于接通状态。所述第三阻抗开关可被配置为在所述第二功率模式期间在第五信号开关处于接通状态时处于接通状态。

所述阻抗元件可以是具有基于相关通信频带确定的电感值的电感元件。

根据以下具体实施方式和附图，其他特征和方面将是显而易见的。

附图说明

图1是示出频带选择开关电路的示例的示图。

图2是示出放大器的示例的示图。

图3是示出阻抗补偿电路的示例的示图。

图4是示出示出通过使用阻抗补偿电路获得的阻抗特性的史密斯圆图的示例的示图。

图5描绘了示出通过使用阻抗补偿电路获得的插入损耗特性的曲线图。

图6描绘了示出通过使用阻抗补偿电路获得的电压驻波比特性的曲线图。

图7描绘了示出通过使用阻抗补偿电路获得的效率特性的曲线图。

在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记表示相同的元件。附图可不按比例绘制，并且为了清楚、说明和方便，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的操作顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作外，可做出在理解本申请的公开内容之后将显而易见的改变。而且，为了增加清楚性和简洁性，可省略对本领域中已知的特征的描述。

在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，提供在此描述的示例仅为示出在理解本申请的公开内容之后将显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些。

在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件“上”、直接“连接到”另一元件或直接“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。

尽管可在此使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此所描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不用于限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则单数形式也旨在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数字、操作、构件、元件和/或其组合，但不排除存在或附加一个或更多个其他特征、数字、操作、构件、元件和/或其组合。

在此描述的示例的特征可以以在理解本申请的公开内容之后将显而易见的各种方式组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种配置，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的其他配置也是可行的。

在附图中，将使用相同的附图标记来描述在整个描述中具有相同功能的相同元件。

图1是示出频带选择开关电路的示例的示图。图2是示出放大器的示例的示图。

参照图1，频带选择开关电路可用于为具有阻抗匹配电路100的放大器10选择通信频带。

参照图1和图2，放大器10可包括发送放大器电路50、阻抗匹配电路100、频带选择开关200和阻抗补偿电路300。放大器10还可包括切换控制电路400。

发送放大器电路50可连接在输入端子in和阻抗匹配电路100之间，并且可放大通过输入端子in输入的射频信号并将放大的射频信号输出到阻抗匹配电路100。

阻抗匹配电路100可选择性地连接在发送放大器电路50和频带选择开关200之间，并且可被配置为针对不同功率等级中的一个(例如，高频带功率等级2(pc2))执行阻抗匹配。因此，阻抗匹配电路100可针对高频带功率等级2(pc2)执行阻抗匹配。

例如，当具有不同功率等级的放大器以高频带功率等级2(pc2)操作时，可适当地执行阻抗匹配，并且当功率等级改变为低频带功率等级3(pc3)时，可通过切换频带选择开关200和阻抗补偿电路300执行阻抗补偿以对应于低频带功率等级3(pc3)。

切换控制电路400可响应于预定功率模式和确定的通信频带来控制信号端口开关210和阻抗端口开关220。稍后将进一步描述切换控制电路400的控制操作。

频带选择开关200可包括信号端口开关210和阻抗端口开关220。

信号端口开关210可响应于切换控制电路400的控制而选择性地从连接到阻抗匹配电路100的公共发送端口p10、多个发送和接收(txrx)端口p21、p22和p23以及多个接收端口p31和p32中的一个选择端口连接。作为示例，公共发送端口p10可通过信号端口开关210连接到多个txrx端口p21、p22和p23中的一个，或者可通过信号端口开关210连接到多个接收端口p31和p32中的一个。

阻抗端口开关220可选择性地选择公共发送端口p10以及多个接收端口p31和p32中的一个与阻抗端口p40之间的端口连接。作为示例，阻抗端口p40可通过频带选择开关200选择性地连接到公共发送端口p10或者可通过频带选择开关200连接到多个接收端口p31和p32中的一个。

阻抗补偿电路300可包括连接到阻抗端口p40的阻抗元件z3。作为示例，阻抗元件z3可以是具有针对相关通信频带预定的电感值的电感元件。

作为示例，将进一步描述示例实施例的放大器应用于其中使用第一功率模式(功率等级2)和第二功率模式(功率等级3)的通信装置的示例。

当在第一功率模式功率等级2和第二功率模式功率等级3之间切换时，切换控制电路400可控制阻抗端口开关220在第一功率模式功率等级2下处于断开状态。

切换控制电路400可与信号端口开关210的选择操作互锁，并且可控制信号端口开关210在第二功率模式功率等级3下的选择操作，第二功率模式功率等级3具有比第一功率模式功率等级2的功率低的功率。

响应于切换控制电路400的控制，阻抗端口开关220可在第一功率模式功率等级2下处于断开状态，并且可在第二功率模式功率等级3下在与信号端口开关210的选择操作互锁的同时操作，第二功率模式功率等级3具有比第一功率模式功率等级2的功率低的功率。

例如，阻抗端口开关220可在第二功率模式功率等级3下允许阻抗端口p40连接到由信号端口开关210选择的相应端口，第二功率模式功率等级3下的功率低于第一功率模式功率等级2的功率。将参照图3进一步描述配置。

关于附图，将不提供由相同附图标记表示并且具有相同功能的元件的不必要的重复描述，并且将描述附图之间的差异。

图3是示出阻抗补偿电路的示例的示图。

参照图3，信号端口开关210可包括第一信号开关sw11、第二信号开关sw12、第三信号开关sw13、第四信号开关sw21和第五信号开关sw22。

第一信号开关sw11可选择性地连接在多个txrx端口p21、p22和p23中的第一txrx端口p21与公共发送端口p10之间。

第二信号开关sw12可选择性地连接在多个txrx端口p21、p22和p23中的第二txrx端口p22与公共发送端口p10之间。

第三信号开关sw13可选择性地连接在多个txrx端口p21、p22和p23中的第三txrx端口p23与公共发送端口p10之间。

第四信号开关sw21可选择性地连接在多个接收端口p31和p32中的第一接收端口p31与第一txrx端口p21之间。

第五信号开关sw22可选择性地连接在多个接收端口p31和p32中的第二接收端口p32与第二txrx端口p22之间。

阻抗端口开关220可包括第一阻抗开关sw41、第二阻抗开关sw42和第三阻抗开关sw43。

第一阻抗开关sw41可连接在阻抗端口p40和公共发送端口p10之间。

第二阻抗开关sw42可连接在阻抗端口p40和第一接收端口p31之间。

第三阻抗开关sw43可连接在阻抗端口p40和第二接收端口p32之间。

例如，图2中所描绘的切换控制电路400可分别使用第一控制信号s11、第二控制信号s12、第三控制信号s13、第四控制信号s21和第五控制信号s22控制第一信号开关sw11、第二信号开关sw12、第三信号开关sw13、第四信号开关sw21和第五信号开关sw22。

切换控制电路400还可使用第七控制信号s41、第八控制信号s42和第九控制信号s43控制第一阻抗开关sw41、第二阻抗开关sw42和第三阻抗开关sw43。

例如，当切换控制电路400在第二功率模式功率等级3期间控制第一信号开关sw11处于接通状态时，切换控制电路400可与控制操作互锁并且可控制第一阻抗开关sw41处于接通状态。

此外，当切换控制电路400在第二功率模式功率等级3期间控制第四信号开关sw21处于接通状态时，切换控制电路400可与控制操作互锁并且可控制第二阻抗开关sw42处于接通状态。

当切换控制电路400在第二功率模式功率等级3期间控制第五信号开关sw22处于接通状态时，切换控制电路400可与控制操作互锁并且可控制第三阻抗开关sw43处于接通状态。

根据切换控制电路400的控制操作，当第一信号开关sw11在第二功率模式功率等级3期间处于接通状态时，第一阻抗开关sw41可处于接通状态。

根据切换控制电路400的控制操作，当第四信号开关sw21在第二功率模式功率等级3期间处于接通状态时，第二阻抗开关sw42可处于接通状态。

根据切换控制电路400的控制操作，当第五信号开关sw22在第二功率模式功率等级3期间处于接通状态时，第三阻抗开关sw43可处于接通状态。

因此，响应于切换控制电路400的控制操作，阻抗端口开关220可在第一功率模式功率等级2下处于断开状态，并且在第二功率模式功率等级3下，可与信号端口开关210的端口连接操作互锁，并且可执行到相应端口的连接操作以进行阻抗补偿。

作为示例，例如，多个txrx端口p21、p22和p23中的第一txrx端口p21可以是b41_trx，第二txrx端口p22可以是b40_trx，并且第三txrx端口p23可以是b7_trx。

多个接收端口p31和p32中的第一接收端口p31可以是b41_rx，并且第二接收端口p32可以是b40_rx。

根据上述阻抗补偿操作，阻抗特性、插入损耗特性和电压驻波比特性及其效率将得到改善。将参照图4、图5、图6和图7描述该配置。

图4是示出史密斯圆图的示例的示图，史密斯圆图示出通过使用阻抗补偿电路获得的阻抗特性。图5描绘了示出通过使用阻抗补偿电路获得的插入损耗特性的曲线图。图6描绘了示出通过使用阻抗补偿电路获得的电压驻波比特性的曲线图。图7描绘了示出通过使用阻抗补偿电路获得的效率特性的曲线图。

当第一txrx端口p21b41_trx在图3中所示的第四信号开关sw21处于接通状态时连接到第一接收端口p31b41_rx并且第二阻抗开关sw42处于接通状态时，阻抗补偿电路300所连接的阻抗端口p40可连接到第一接收端口p31。

在该示例中，可针对第一接收端口p31执行阻抗补偿，并且可参照图4至图7进一步描述通过阻抗补偿获得的性能改进。

在图4中所示的示出阻抗特性的史密斯圆图中，当将未执行阻抗补偿的一般技术的阻抗点m11与示例实施例的阻抗点m12进行比较时，示例实施例的阻抗点m12比阻抗点m11更接近史密斯圆图的中心线cl(阻抗匹配线)，这表示在示例实施例中阻抗匹配得到改善。

在图5中所示的示出插入损耗特性的曲线图中，当将未执行阻抗补偿的一般技术的插入损耗曲线图g11与示例实施例的插入损耗曲线图g12进行比较时，示例实施例的插入损耗曲线图g12中的插入损耗相对低于插入损耗曲线图g11的插入损耗，这表示在示例实施例中阻抗匹配得到改善。

在示出电压驻波比特性的图6中，当将未执行阻抗补偿的一般技术的电压驻波比曲线图g21与示例实施例的电压驻波比曲线图g22进行比较时，电压驻波比曲线图g22中的阻抗匹配得到改善。

在图7中的示出功率效率特性的曲线图中，当将未执行阻抗匹配的一般技术的功率效率曲线图g31与示例实施例的功率效率曲线图g32进行比较时，在示例实施例的功率效率曲线图g32中的功率效率(％)比功率效率曲线图g31中的功率效率(％)高。

在图1至图7中的放大器10的切换控制电路400可在计算环境中实现，在计算环境中处理器(例如，中央处理器(cpu)、图形处理(gpu)、微处理器、专用ic(asic)、现场可编程门阵列(fpga)等)、存储器(例如，易失性存储器(例如，ram)、非易失性存储器(例如，rom、闪存等))、输入装置(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入装置、触摸输入装置、红外相机、视频输入装置等)、输出装置(例如，显示器、扬声器、打印机等)以及通信连接装置(例如，调制解调器、网络接口卡(nic)、集成网络接口、无线频率发送器/接收器、红外端口、usb连接装置等)彼此互连(例如，外围组件互连(pci)、usb、固件(ieee1394)、光学总线结构、网络等)。

仅作为非穷举示例，在此描述的计算环境可以是移动装置，诸如，蜂窝电话、智能电话、可穿戴智能装置(诸如，戒指、手表、一副眼镜、手环、踝链、腰带、项链、耳环、头带、头盔或嵌入衣服的装置)、便携式个人电脑(pc)(诸如，膝上型电脑、笔记本电脑、小型笔记本电脑、上网本、或超移动pc(umpc))、平板pc(平板)、平板手机、个人数字助理(pda)、数码相机、便携式游戏机、mp3播放器、便携式/个人多媒体播放器(pmp)、手持电子书、全球定位系统(gps)导航装置或传感器，或固定装置(诸如，台式pc、高清电视(hdtv)、dvd播放器、蓝光播放器、机顶盒或家用电器)或配置为执行无线或网络通信的任意其他移动装置或固定装置。在一个示例中，可穿戴装置是设计为可直接安装在用户身体上的装置，诸如，一副眼镜或手环。在另一示例中，可穿戴装置是使用附接装置安装在用户身体上的任意装置，诸如，使用臂带附接到用户的手臂或使用挂绳挂在用户的颈部周围的智能电话或平板。

根据前述示例实施例，可使用单个阻抗补偿元件(例如，安装组件或传输线)选择性地对公共发送端口p10和多个接收端口中的每个执行阻抗补偿以补偿放大器(例如，pam)的寄生电容值，并且因此，可改善不同功率等级的阻抗匹配。

此外，示例实施例可应用于具有相对高的最大功率水平的高频带的功率放大模块(hbpam)，并且在这种情况下，通过根据改变的最大功率水平适当地调节阻抗，可改善功率效率。

此外，示例实施例还可应用于需要相对高的电压驻波比(vswr)性能标准的放大器，并且在这种情况下，可通过调节阻抗来满足相应的性能条件。

虽然本公开包括特定的示例，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式和细节上的各种改变。在此所描述的示例将仅被视为描述性意义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，和/或用其他组件或者它们的等同物来替换或者补充描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化将被解释为被包括在本公开中。