用于偏置射频开关的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方案涉及电子系统，更特别地涉及射频开关的偏置。
【背景技术】
[0002]射频(RF)系统可以包括用于各种用途的RF开关。
[0003]在一个实施例中，诸如移动设备或基站的RF系统可以包括利用RF开关实现的天线开关模块(ASM)。另外，天线开关模块能够用来将天线与系统的特定的发送或接收路径电连接，从而允许多个部件访问天线。
[0004]在另一实施例中，RF系统可以包括数字步进衰减器(DSA)，DSA可以包括接通或关断以控制由DSA提供的衰减量的RF开关。
【发明内容】
[0005]在一个方案中，一种射频(RF)开关电路包括:一个或多个场效应晶体管(FET)开关，包括第一 FET开关；以及自适应开关偏置电路，其构造为控制第一 FET开关的栅极电压和沟道电压。自适应开关偏置电路构造为接收开关启用信号。另外，自适应开关偏置电路构造为:当开关启用信号处于第一状态时，通过接通电压来偏置第一 FET开关以接通第一FET开关，而当开关启用信号处于第二状态时，通过关断电压来偏置第一 FET开关以关断第一 FET开关。自适应开关偏置电路构造为由高功率电源电压和低功率电源电压供电。自适应开关偏置电路构造为基于高功率电源电压和低功率电源电压之间的电压差来控制接通电压的量值和关断电压的量值。
[0006]在另一方案中，提供了一种偏置RF开关的电子实现方法。该方法包括:利用高功率电源电压和低功率电源电压来为自适应开关偏置电路供电；基于高功率电源电压和低功率电源电压之间的电压差来控制接通电压的量值和关断电压的量值；接收开关启用信号作为自适应开关偏置电路的输入；以及利用自适应开关偏置电路来控制第一 FET开关的栅极电压和沟道电压。控制第一 FET开关的栅极电压和沟道电压包括:当开关启用信号处于第一状态时，利用接通电压来偏置第一 FET开关，而当开关启用信号处于第二状态时，利用关断电压来偏置第一 FET开关。
[0007]在另一方案中，提供了一种RF系统。RF系统包括:FET开关，其电连接在RF系统的信号路径中；以及自适应开关偏置电路，其构造为控制FET开关的栅极电压和沟道电压。自适应开关偏置电路构造为接收开关启用信号。另外，自适应开关偏置电路构造为:当开关启用信号处于第一状态时，通过接通电压来偏置FET开关以接通FET开关，而当开关启用信号处于第二状态时，通过关断电压来偏置FET开关以关断FET开关。自适应开关偏置电路构造为由高功率电源电压和低功率电源电压供电，自适应开关偏置电路构造为基于高功率电源电压和低功率电源电压之间的电压差来控制接通电压的量值和关断电压的量值。
【附图说明】
[0008]图1是依照本文教导的可以包括一个或多个RF开关电路的射频(RF)系统的一个实施例的示意图。
[0009]图2是根据一个实施方案的RF开关电路的电路图。
[0010]图3A是根据另一实施方案的RF开关电路的电路图。
[0011]图3B是根据另一实施方案的RF开关电路的电路图。
[0012]图4A是根据另一实施方案的RF开关电路的电路图。
[0013]图4B是根据另一实施方案的RF开关电路的电路图。
[0014]图5是根据另一实施方案的RF开关电路的电路图。
[0015]图6是接通状态沟道电阻和关断状态功率使用对栅极-源极电压的曲线图的一个实施例。
【具体实施方式】
[0016]下面对实施方案的详细说明提供了本发明的具体实施方案的各方面描述。然而，本发明可以通过如权利要求所限定和涵盖的多种不同方式来具体实施。在该说明书中，参考了附图，在附图中相似的附图标记可以表示相同或功能上相似的元件。
[0017]本文提供了用于射频(RF)开关的装置和方法。在一些实现中，RF开关电路包括自适应开关偏置电路，其控制一个或多个场效应晶体管(FET)开关的栅极电压和/或沟道电压。另外，自适应开关偏置电路由高功率电源电压和低功率电源电压供电，并且能够用来基于一个或多个开关启用信号的状态来选择性地接通或关断FET开关。自适应开关偏置电路基于高功率电源电压和低功率电源电压之间的电压差来自适应地偏置FET开关以提供适用于两种以上不同电源电压电平的开关偏置。例如，自适应开关偏置电路可以基于高功率电源电压和低功率电源电压之间的电压差来控制开关接通电压的量值和开关关断电压的量值。
[0018]通过自适应地偏置FET开关，RF开关电路能够在各种电子系统和/或应用中使用。例如，当利用不同电压电平的外部电源电压供电时，自适应开关偏置电路能够向FET开关提供不同的偏置电压电平。通过提供以此方式自适应偏置的RF开关电路，RF开关电路能够在使用不同外部电源电压电平的应用中使用，同时避免了制造与适用于特定的外部电源电压电平的不同RF开关设计相关联的多个集成电路或芯片变型例的需要。
[0019]自适应开关偏置能够用来实现接通状态阻抗与关断状态功率使用之间的期望的权衡，这能够有助于满足或超越与插入损耗、功率使用、线性、失真和/或RF隔离相关联的性能规格。而且，自适应开关偏置电路能够用来将栅极偏置电压和/或沟道偏置电压控制到与晶体管最大过压和/或可靠性约束相符合的电平。
[0020]图1是依照本文教导的可以包括一个或多个RF开关电路的RF系统10的一个实施例的示意图。
[0021]虽然RF系统10图示出了可以包括如本文所述的RF开关电路的电子系统的一个实施例，但是RF开关电路可以在其他电子系统配置中使用。另外，虽然在图1中示出了特定的部件配置，但是RF系统可以按各种方式进行改造和改进。例如，RF系统10可以包括更多或更少的接收和/或发送路径。另外，RF系统10能够改进以包括更多或更少的部件和/或不同的部件布置，包括例如RF开关电路的不同布置。
[0022]在图示的配置中，RF系统10包括基带处理器1、I/Q调制器2、I/Q解调器3、第一数字步进衰减器4a、第二数字步进衰减器4b、滤波器5、功率放大器6、天线开关模块7、低噪声放大器8和天线9。
[0023]如图1所示，基带处理器1生成同相(I)发送信号和正交相位(Q)发送信号，这些信号提供给I/Q调整器2。另外，基带处理器1接收来自I/Q解调器3的I接收信号和Q接收信号。I发送信号和Q发送信号对应于特定振幅、频率和相位的正弦波或发送信号的信号分量。例如，I发送信号和Q发送信号分别代表同相正弦分量和正交相位正弦分量，并且可以是发送信号的等同表征。另外，I接收信号和Q接收信号对应于特定振幅、频率和相位的接收信号的信号分量。
[0024]在一些实现中，I发送信号、Q发送信号、I接收信号和Q接收信号可以是数字信号。另外，基带处理器1可以包括数字信号处理器、微处理器或其组合，用来处理数字信号。
[0025]Ι/Q调制器2接收来自基带处理器1的I发送信号和Q发送信号且处理它们以生成调制RF信号。在一些配置中，Ι/Q调整器2可以包括:DAC，其配置为将I发送信号和Q发送信号转换成模拟格式；混频器，其将I发送信号和Q发送信号升频转换成射频；以及信号组合器，其用来将经升频转换的I信号和Q信号组合成经调制的RF信号。
[0026]第一数字步进衰减器4a接收经调制的RF信号，并且衰减调制RF信号以生成经衰减的RF信号。第一数字步进衰减器4a能够有助于获得与发送相关联的期望增益和/或功率电平。在图示的配置中，第一数字步进衰减器4a包括第一 RF开关电路20a。第一数字步进衰减器4a图示出了可以包括依照本文教导的一个或多个RF开关电路的电路的一个实施例。例如，第一数字步进衰减器4a可以包括衰减器级的级联，其中每个可以利用RF开关电路来旁通以有助于提供数字可调量的衰减。
[0027]滤波器5接收来自第一数字步进衰减器4a的经衰减的RF信号，并且将经滤波的RF信号提供给功率放大器6的输入。在一些配置中，滤波器可以是配置为提供带通滤波的带通滤波器。然而，滤波器5可以是低通滤波器、带通滤波器或高通滤波器，取决于应用。
[0028]功率放大器6能够放大经滤波的RF信号以生成经放大的RF信号，该经放大的RF信号提供给天线开关模块7。天线开关模块7进一步与天线9以及与低噪声放大器8的输入电连接。天线开关模块7能够用来将天线9与功率放大器6的输出或者与低噪声放大器8的输入选择性地连接。
[0029]在图示的配置中，天线开关模块7包括第二 RF开关电路20b。天线开关模块7图示出可以包括依照本文教导的一个或多个RF开关电路的电路的另一实施例。例如，天线开关模块7可以包括实现为单刀多掷开关的RF开关电路。虽然图1图示出天线开关模块7作为双刀单掷开关的配置，天线开关模块7可以被改造以包括额外的刀和/或掷。
[0030]LNA8接收来自天线开关模块7的天线接收信号，并且生成放大的天线接收信号，该放大的天线接收信号提供给第二数