用于rf前端的模擬開(kāi)關(guān)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于RF前端的模擬開(kāi)關(guān)
[0001]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年8月7日提交的共同擁有的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.13/961,852的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用明確包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開(kāi)涉及用于射頻(RF)電路的模擬開(kāi)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0004]現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)設(shè)備通常被設(shè)計(jì)為支持用于多個(gè)頻帶和操作模式的無(wú)線(xiàn)電處理。例如，單個(gè)智能電話(huà)可能需要連接到廣域網(wǎng)(WAN)、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)和/或其他射頻(RF)通信鏈路，諸如藍(lán)牙等。為了適應(yīng)該特性，通常提供多個(gè)開(kāi)關(guān)(例如，串聯(lián)和/或分路(shunt)開(kāi)關(guān))以在用于各個(gè)頻帶和模式的電路之間共享一個(gè)或多個(gè)天線(xiàn)。
[0005]在特定情形下，跨這樣的多個(gè)開(kāi)關(guān)的大振幅電壓的存在(例如，由于通過(guò)發(fā)射或TX信號(hào)路徑生成的高功率電壓而導(dǎo)致的)可能不期望地導(dǎo)致非線(xiàn)性失真，這可能干擾由設(shè)備對(duì)期望信號(hào)進(jìn)行的準(zhǔn)確發(fā)射和接收。用于改善開(kāi)關(guān)線(xiàn)性度的現(xiàn)有技術(shù)包括當(dāng)期望將相應(yīng)的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，將開(kāi)關(guān)晶體管的柵極和襯底偏置電壓二者設(shè)置為比預(yù)期的大幅度電壓負(fù)得多。理想地，作為提供這樣的負(fù)偏置電壓的結(jié)果，沒(méi)有電流應(yīng)當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)。然而，在實(shí)踐中，不期望的漏電流仍然可能流動(dòng)例如通過(guò)晶體管襯底。
[0006]因此，期望提供用于改善沒(méi)有遭受現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的多個(gè)開(kāi)關(guān)的線(xiàn)性度的有效技術(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1圖示了可以實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)的技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的設(shè)計(jì)的框圖。
[0008]圖2圖不了利用多個(gè)開(kāi)關(guān)的RF如端的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0009]圖3圖示了分路開(kāi)關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)電路實(shí)現(xiàn)。
[0010]圖4和圖5進(jìn)一步圖示了襯底偏置電壓和漏電流對(duì)輸入信號(hào)功率的依賴(lài)性。
[0011]圖6圖示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，其中負(fù)整流器用于解決上述問(wèn)題。
[0012]圖7圖示了本公開(kāi)的包含特定增益元件和負(fù)二極管整流器的示例性實(shí)施例。
[0013]圖8圖示了負(fù)二極管整流器的示例性實(shí)施例。
[0014]圖9圖示了示出在負(fù)二極管整流器的輸入波形和輸出波形之間的關(guān)系的示例性波形。
[0015]圖10圖示了本公開(kāi)的包含特定增益元件和負(fù)電壓倍增整流器的替代示例性實(shí)施例。
[0016]圖11圖示了負(fù)電壓倍增整流器的示例性實(shí)施例。
[0017]圖12圖示了本公開(kāi)的替代示例性實(shí)施例，其中采用閉環(huán)技術(shù)。
[0018]圖13圖示了包含示例性比較電路的閉環(huán)技術(shù)的示例性實(shí)施例。
[0019]圖14圖示了根據(jù)本公開(kāi)的方法的示例性實(shí)施例。
[0020]圖15圖示了本公開(kāi)的替代示例性實(shí)施例，其中負(fù)整流器的輸出電壓被直接耦合到襯底偏置電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本公開(kāi)的各種方面在下文中參考附圖被更全面地描述。然而，本公開(kāi)可以以許多不同的形式被實(shí)現(xiàn)并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于在本公開(kāi)中呈現(xiàn)的任何具體結(jié)構(gòu)或功能。相反，提供這些方面以使得本公開(kāi)將是徹底的和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)本公開(kāi)的范圍?；诒疚牡慕虒?dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本公開(kāi)的范圍旨在覆蓋本文公開(kāi)的公開(kāi)內(nèi)容的任何方面，無(wú)論其是獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的還是結(jié)合本發(fā)明的任何其他方面實(shí)現(xiàn)的。例如，可以使用本文闡述的任何數(shù)目的方面來(lái)實(shí)現(xiàn)裝置或可以實(shí)踐方法。此外，本公開(kāi)的范圍旨在覆蓋使用作為本文闡述的公開(kāi)的各種方面的附加或除此之外的其他結(jié)構(gòu)、功能或結(jié)構(gòu)和功能來(lái)實(shí)踐的這樣的裝置或方法。應(yīng)當(dāng)理解，本文所公開(kāi)的公開(kāi)內(nèi)容的任何方面可以由權(quán)利要求的一個(gè)或多個(gè)要素來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0022]以下結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述意在作為本發(fā)明的示例性方面的描述，并且不意在表示可以實(shí)踐本發(fā)明的唯一示例性方面。在本描述中使用的術(shù)語(yǔ)“示例性”指“用作示例、實(shí)例或說(shuō)明”，并且不應(yīng)被解釋為優(yōu)于或勝過(guò)其他示例性方面。具體描述包括出于提供對(duì)本發(fā)明的示例性方面的全面理解的目的的特定細(xì)節(jié)。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明的示例性方面可以在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)踐。在一些情況下，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖的形式示出，以避免模糊本文中所呈現(xiàn)的示例性方面的新穎性。在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“模塊”和“塊”可以互換地使用，以表示被配置為執(zhí)行所描述的操作的實(shí)體。
[0023]圖1圖示了可以實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)的技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備100的設(shè)計(jì)的框圖。圖1示出了示例性收發(fā)器設(shè)計(jì)。通常，在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中的信號(hào)的調(diào)節(jié)可以由一級(jí)或多級(jí)放大器、濾波器、上變頻器、下變頻等來(lái)執(zhí)行。這些電路塊可以與圖1所示的配置不同地被布置。此外，還可以使用圖1中未示出的其他電路塊來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中的信號(hào)。除非另有說(shuō)明，圖1中或者在附圖中的任何其他圖中的任何信號(hào)可以是單端或差分的。圖1中的一些電路塊也可以省略。
[0024]在圖1中所示的設(shè)計(jì)中，無(wú)線(xiàn)設(shè)備100包括收發(fā)器120和數(shù)據(jù)處理器110。數(shù)據(jù)處理器110可以包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序代碼的存儲(chǔ)器(未示出)。收發(fā)器120包括支持雙向通信的發(fā)射機(jī)130和接收機(jī)150。通常，無(wú)線(xiàn)設(shè)備100可以包括用于任何數(shù)目的通信系統(tǒng)和頻帶的任何數(shù)目的發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)。收發(fā)器120的全部或一部分可以在一個(gè)或多個(gè)模擬集成電路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信號(hào)1C等中實(shí)現(xiàn)。
[0025]發(fā)射機(jī)或接收機(jī)可以通過(guò)超外差架構(gòu)或直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在超外差架構(gòu)中，信號(hào)以多級(jí)方式，例如對(duì)于接收機(jī)在一級(jí)中從射頻(RF)到中頻(IF)，并且然后在另一級(jí)中從IF到基帶，在RF和基帶之間進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。在直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)中，信號(hào)在一級(jí)中、在RF和基帶之間進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換。超外差和直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)可以使用不同電路塊和/或具有不同的要求。在圖1所示的設(shè)計(jì)中，發(fā)射機(jī)130和接收機(jī)150通過(guò)該直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0026]在發(fā)射路徑中，數(shù)據(jù)處理器110處理要發(fā)射的數(shù)據(jù)，并且向發(fā)射機(jī)130提供I和Q模擬輸出信號(hào)。在示出的示例性實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理器110包括數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 114a和114b，用于將由數(shù)據(jù)處理器110生成的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成I和Q模擬輸出信號(hào)，例如I和Q輸出電流，以用于進(jìn)一步處理。
[0027]在發(fā)射機(jī)130內(nèi)，低通濾波器132a和132b分別對(duì)I和Q模擬輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，以移除由于現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的不期望的圖像。放大器(Amp) 134a和134b分別放大來(lái)自低通濾波器132a和132b的信號(hào)，并且提供I和Q基帶信號(hào)。上變頻器140用來(lái)自TX L0信號(hào)生成器190的I和Q發(fā)射(TX)本地振蕩器(L0)信號(hào)來(lái)上變頻I和Q基帶信號(hào)，并且提供上變頻的信號(hào)。濾波器142對(duì)該上變頻的信號(hào)進(jìn)行濾波，以移除由于頻率上轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的不期望的圖像以及接收頻帶中的噪聲。功率放大器(PA) 144放大來(lái)自濾波器142的信號(hào)，以獲得期望的輸出功率電平并且提供發(fā)射RF信號(hào)。發(fā)射RF信號(hào)被路由通過(guò)雙工器或開(kāi)關(guān)146并且經(jīng)由天線(xiàn)148被發(fā)射。
[0028]在接收路徑中，天線(xiàn)148接收由基站發(fā)射的信號(hào)，并且提供接收的RF信號(hào)，該接收的RF信號(hào)被路由通過(guò)雙工器或開(kāi)關(guān)146，并且被提供給低噪聲放大器(LNA) 152。雙工器146被設(shè)計(jì)為利用特定RX到TX雙工器頻率分離進(jìn)行操作，使得RX信號(hào)與TX信號(hào)隔離。接收到的RF信號(hào)由LNA 152放大并且通過(guò)濾波器154被過(guò)濾，以獲得期望的RF輸入信號(hào)。下變頻混合器161a和161b將濾波器154的輸出與來(lái)自RX L0信號(hào)生成器180的I和Q接收(RX)LO信號(hào)(即，L0_I和L0_Q)混合，以生成I和Q基帶信號(hào)。I和Q基帶信號(hào)通過(guò)放大器162a和162b來(lái)放大，并且進(jìn)一步通過(guò)低通濾波器164a和164b來(lái)濾波，以獲得I和Q模擬輸入信號(hào)，