[发明专利]利用端口加载效应的半导体射频单刀双掷开关

说明书

本发明公开利用端口加载效应的半导体射频单刀双掷开关，属于基本电子电路的技术领域。该半导体射频单刀双掷开关包括：第一射频端口、第二射频端口、第三射频端口、第一开关臂、第二开关臂，摒弃采用长度为λ/4的传输线避免两个开关臂之间相互影响的方案，利用断开开关臂的加载效应与增加的短路电容形成谐振回路，通过在每个开关臂中增加晶体管与补偿电感形成的谐振单元，并通过级间耦合电感连接各谐振单元，改善处于导通状态下开关臂的回波损耗，将回波损耗提高至20dB以上，通过增加晶体管数量的方式在传输通带内增加传输极点，实现宽带高隔离特性。

技术领域

本发明涉及半导体射频单刀双掷开关，具体公开利用端口加载效应的半导体射频单刀双掷开关，涉及射频集成电路设计技术，属于基本电子电路的技术领域。

背景技术

射频单刀双掷开关是一种广泛应用于通信、雷达、探测等领域的控制电路，一般为三端口电路，一端连接天线，一端连接发射链路，另一端连接接收链路。基于场效应管的射频单刀双掷开关，由于栅极电流小，因此具有低功耗的优点。描述单刀双掷开关的主要技术指标有：工作带宽、导通支路损耗、断开支路隔离度、芯片尺寸、带内阻抗匹配、功率容量，但受设计工艺的限制，射频单刀双掷开关的发射支路和断开支路往往相互影响，导致很难同时实现低插入损耗和高隔离度的指标。

依照射频单刀双掷开关电路设计原理的不同，可将现有的射频单刀双掷开关分为以下三种：第一种是通过在开关臂之间增加补偿电路，进而改变开关组的输入阻抗，使其与输入传输线实现阻抗匹配。在实际电路设计过程中，补偿电路可以将端口阻抗匹配改善5个dB左右，回波损耗普遍低于15 dB，由于并不能解决处于断开状态下的开关臂对处于导通状态下开关臂的端口阻抗匹配的影响，因此，回波损耗无法超过20dB；第二种是在天线端口与连接发射链路的电路端口、天线端口与连接接收链路的电路端口之间分别加载一个长度为λ/4的传输线，用于避免两个开关臂之间的相互影响，由于使用了λ/4的传输线，该单刀双掷开关的尺寸普遍较大；第三种是在两个开关臂之间加载公共开路微带线来补偿各个开关臂之间的端口加载效应，因而可以在导通响应中观察到两个不够明显的传输极点，虽然可以扩展工作带宽，但是由于带内回波损耗较差，影响射频单刀双掷开关的导通损耗。

综上所述，现有的射频单刀双掷开关在以下两方面有待提高：（1）如何摒弃使用长度为λ/4波长传输线来避免两个开关臂之间的相互影响；（2）如何有效解决不同开关臂之间的端口加载效应以改善端口阻抗匹配，进而有效提高射频单刀双掷开关的回波损耗。

本发明旨在提出利用端口加载效应的半导体射频单刀双掷开关以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供利用端口加载效应的半导体射频单刀双掷开关，摒弃采用长度为λ/4的传输线避免两个开关臂之间的相互影响，通过在开关臂的输入端口增加与输入匹配电路相连的短路电容形成改善端口阻抗匹配的新的谐振回路，通过在开关臂中增加谐振单元有效改善回波损耗，解决现有射频单刀双掷开关的端口阻抗匹配方式不能有效提高射频单刀双掷开关的回波损耗以及需以增加电路面积为代价避免两个开关臂之间相互影响的技术问题，实现在保持芯片小型化的前提下改善端口阻抗匹配并提升射频单刀双掷开关回波损耗的发明目的。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种利用端口加载效应的半导体射频单刀双掷开关，包括第一射频端口、第二射频端口、第三射频端口、第1至第N直流端口、第N+1至N+M直流端口、短路电容、输入匹配电路、第一开关臂、第二开关臂；

第一射频端口与输入匹配电路的一端连接，输入匹配电路的另一端与短路电容的一极连接，短路电容的另一极接地；