[发明专利]一种单芯片GSM射频天线开关模块及GSM射频前端

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种单芯片GSM射频天线开关模块及GSM射频前端。

背景技术

GSM(Global System for Mobile Communication)是世界上应用最为广泛的移动通信标准之一。GSM手持设备的出货量，占据了目前所有移动通信设备出货量的绝大多数，而更小尺寸、更低成本的射频前端模块是GSM手机终端的发展趋势。射频天线开关是GSM手机终端射频前端模块的重要组成部分，用于将GSM手机终端的天线接入到射频发射通路和射频接收通路。

一个典型的用于GSM/UMTS双模移动通信的射频天线开关模块如图1所示。由图1可以看到，所述GSM/UMTS双模射频天线开关模块101是一个单刀九掷射频开关，其单刀射频端口连接到了天线105，九掷分别接到了9个射频信号端口：GSM低频段发射信号GSM_TX，GSM高频段发射信号DCS_TX，GSM第一接收信号GSM_RX1，GSM第二接收信号GSM_RX2，GSM第三接收信号GSM_RX3，GSM第四接收信号GSM_RX4，UMTS第一发射接收信号UMTS_TRX1，UMTS第二发射接收信号UMTS_TRX2，UMTS第三发射接收信号UMTS_TRX3。射频天线开关模块101还连接到供电电源VDD及4个控制信号Vc1、Vc2、Vc3、Vc4，并且这4个控制信号的不同逻辑组态控制射频天线开关模块中天线端口连接到不同射频通路。在GSM手机终端中，射频天线开关的GSM低频段发射信号GSM_TX和GSM高频段发射信号DCS_TX分别连接到了GSM低频段功率放大器和GSM高频段功率放大器的输出端。为了满足GSM移动通信标准对于天线发射信号中谐波分量的抑制要求，如图1所示，通常需要在GSM_TX信号、DCS_TX信号与射频开关端口之间分别接入低通滤波器103、104，以滤除带外谐波信号。

射频天线开关模块中的射频天线开关，如图1中所示的射频天线开关102，通常采用半导体工艺技术制造为一颗管芯，如采用GaAs pHEMT工艺或SOI工艺等制造。理论上，滤波器103和滤波器104也可以采用同样的半导体工艺技术与射频开关制造于同一颗管芯上，以提高集成度；但是由于滤波器中的电感元件会占用较大的管芯面积，将使得集成滤波器的射频开关管芯不具备成本优势；并且，通常半导体工艺技术中的电感品质因子(Q值)较低，使得滤波器的插入损耗较大，恶化了整个射频发射前端的性能。现有技术实现射频天线开关模块的方式主要有两种。第一种为采用专用的滤波器制造工艺技术(如SAW、BAW等工艺)制造分立的滤波器，然后再将分立制造的滤波器与射频开关管芯封装在同一个模块中；这种多管芯模块的实现方式通常会使得射频天线开关模块尺寸较大，不利于GSM手机终端的小型化，如GSM单刀九掷射频天线开关产品RDAES95就采用了这种实现方式，其外形尺寸为3.2×4.5mm。第二种为采用低温共烧陶瓷(LTCC)或类似技术，在封装基板中集成埋入其中的滤波器，然后将射频开关管芯封装在该基板上；这种实现方式可以得到小型化的射频天线开关，如GSM单刀九掷射频天线开关产品ESHS-P085C9就采用了这种实现方式，其外形尺寸仅为2.5×2.5mm；但是由于LTCC基板造价高昂，并且通常还需要在LTCC基板上贴装一些额外的表面贴装无源器件，使得这种实现方式不具备成本优势。

因此，迫切需要一种GSM射频天线开关模块，其具有较小的外形尺寸和较高的集成度，并且同时具有低廉的制造成本和高性能。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种单芯片GSM射频天线开关模块及射频前端。

本发明提供了一种单芯片GSM射频天线开关模块，包括射频天线开关、逻辑控制器、对GSM低频段发射信号进行滤波的第一低通滤波器以及对GSM高频段发射信号进行滤波的第二低通滤波器；所述射频天线开关、逻辑控制器、第一低通滤波器及第二低通滤波器集成在管芯上；所述第一低通滤波器和第二低通滤波器网络中至少有一个串联电感是由所述管芯上金属走线及键合线实现；所述逻辑控制器中包括电平移位电路，所述逻辑控制器用于根据逻辑信号导通或断开射频天线开关。

在一个示例中，第一低通滤波器或第二低通滤波器包括第一端口，第二端口，第一电感，第二电感，第三电感，第一电容，第二电容；

第一电感连接在第一端口和第二端口之间；第一电容的一端连接第一端口，第一电容的另一端经第二电感接地；第二电容的一端连接第二端口，第二电容的另一端经第三电感接地。