CN107408942B - 具有分布式开关的射频切换电路 - Google Patents

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Abstract

一种RF切换装置，其具有沿传输线分布的分布式分路开关，以提高装置的信号隔离性以及RF带宽。分路开关可以在物理上定位在传输线的两侧，以保持集成电路(IC)设计基本对称，以便提供可预测且可靠的操作特性。一些实施方式包括堆叠的FET分路开关和串联开关，以容忍高电压。在一些实施方式中，每个FET分路开关的栅极电阻器都被分成两个或更多个部分。

Description

具有分布式开关的射频切换电路
背景
(1)技术领域
本发明总体涉及电子信号切换装置，并且更具体地涉及电子射频信号切换装置。
(2)背景技术
电子信号开关被使用于各种各样的应用中。常用的一种类型的信号开关是场效应晶体管(FET)，场效应晶体管(FET)通过栅极端子被有源地控制，以阻断或传递与FET的源级端子和漏极端子串联连接的电信号 (在另一操作模式中，FET也可以被用于响应于栅极端子上的变化的信号而对电信号进行调制)。
场效应晶体管可以用各种技术(例如，标准体硅、绝缘体上硅、蓝宝石上硅、GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)、GaAs赝配高电子迁移率晶体管(pHEMT)以及MESFET工艺)制造，并且在示意图中通常被表示为理想化装置。然而，在许多应用中，尤其在射频(RF)电路中，FET开关的结构和材料可以对其自身操作具有显著影响(例如，关于带宽、隔离性和功率容量)，并且FET开关的存在可以对电路中的其他部件具有显著影响。这样的影响部分地出现，这是因为“闭合”/“接通”的(低阻抗)FET具有非零电阻，并且“张开”/“关断”的(高阻抗)FET由于从各种半导体结构附近、尤其是靠近集成电路(IC)的范围内产生的寄生电容而表现为电容器。还可能由FET的其他特性引起影响功率容量的大信号行为，例如，雪崩击穿、电流泄漏、累积电荷等。因此，当设计基于FET的电路时，必须考虑FET的实际的在电路内的行为。
FET开关的一种用途是在RF频率信号切换装置内使用。例如，图 1A是现有技术的3端口反射信号切换装置100的示意图，该3端口反射信号切换装置100用于将两个终端端口102A、102B(被示出为串联连接到各自的外部负载RF1、RF2)中的一个选择性地耦接到公共端口104(被示出为串联连接到外部负载RFC)。因此，信号切换装置100可以被视为单刀双掷(SPDT)开关。在其他配置中，可以包括多于两个的终端端口 (1×N开关)和不止一个公共端口(M×N开关)。在公共端口104和每个终端端口102A、102B之间的是相应的FET串联开关106A、106B；FET 串联开关106A、106B的尺寸可能不同，例如以适应不同的功率水平。在每个终端端口102A、102B和其相应的串联开关106A、106B之间的是被耦接至电路地的、相应的FET分路开关(shunt switch)108A、108B。这种切换装置100可以被用于例如将RF信号在分别连接到终端端口 102A、102B的两个天线与连接到公共端口104的发送和/接收电路之间选择性地耦合。对于RF信号，每个负载/源阻抗RF1、RF2、RFC按照惯例通常会具有50ohm(欧姆)的额定阻抗。
在操作中，当终端端口102A要耦接到公共端口104时，借助耦接到 FET串联开关106A的栅极的控制电路(未示出)而将串联开关106A设置成低阻抗“接通”状态。同时，分路开关108A被设置成高阻抗“关断”状态。在这种状态下，信号可以在终端端口102A和公共端口104之间传递。
对于其他终端端口102B，串联开关106B被设置成高阻抗“关断”状态以将终端端口102B与公共端口104解耦，并且相对应的分路开关108B 被设置成低阻抗“接通”状态。将分路开关108B设置成“接通”状态、因此将相关联的终端端口102B耦接到电路地的一个目的是提高通过相对应的串联开关106B的相关联的终端端口102B(以及耦接的电路元件，例如天线)的隔离性。对于具有多于两个终端端口的切换装置，针对“不使用”(解耦)的终端端口到公共端口的信号路径的串联开关和分路开关设置通常会被设置成相似的状态。
图1B是示出了图1A的现有技术的3端口信号切换装置的等效电路模型的图。所示的是电路配置120，其中，终端端口102A耦接到了公共端口104；因此，串联开关106A和分路开关108B被设置成低阻抗“接通”状态，而串联开关106B和分路开关108A被设置成高阻抗“关断”状态。在这个配置中，串联开关106A被模型化为具有Ron的电阻值(即 FET的“闭合”或“接通”状态电阻)的电阻器126A，分路开关108A 被模型化为具有Cshunt的电容(即FET的“张开”或“关断”状态电容) 的电容器128A，串联开关106B被模型化为具有Coff的电容的电容器 126B，并且分路开关108B被模型化为具有Rshunt的电阻值的电阻器 128B。如在图1A中那样，使用所示的电路配置，信号可以在终端端口 102A和公共端口104之间传递。
图1C是示出了与图1B中所示的电路配置120相对应的简化等效电路模型130的图。串联开关106B(在图1B中被模型化为电容器126B) 是“关断”的。对应的分路开关108B(在图1B中被模型化为电阻器128B) 是“接通”的，因此其具有非常低的阻抗并且将终端端口102B耦接到电路地。由于Rshunt具有非常低的阻抗，因此图1B中的电阻器等效128B 可以被更简单地模型化为到电路地的导体(短路)，并且因而以虚线的电阻器形式示出。因此，图1B的两个等效电路元件126B、128B可以被模型化为具有Coff的电容的单个电容器126B’。类似地，由于串联开关106A (在图1B中被模型化为电阻器126A)是“接通”的并且Ron是非常低的阻抗，因此串联开关106A可以被更简单地模型化为导体。因此，图1B 中的电阻器等效126A以虚线的电阻器形式示出，留下与外部负载RF1 并联连接的、“关断”的分路开关108A(被模型化为具有Cshunt的电容的电容器128A)。如图1A和图1B中那样，使用所示的电路配置，信号可以如虚线信号路径132所示在终端端口102A和公共端口104之间传递。
简化的等效电路模型130可以被用于评估电路模型130的***损耗 (IL)带宽。在该示例中，3dB IL带宽与1/(Rport*(Coff+Cshunt))成比例(其中，Rport是在RF1端口和RFC端口处的负载电阻)，其在目前的硅IC技术中通常被限制为低于13GHz。
图1A、图1B和图1C中所示的类型的传统射频切换装置的带宽受到来自Cshunt等效部件的寄生电容的限制。本发明在各种实施方式中解决了该限制，以提高RF切换装置的带宽，并且改进这些切换装置的信号隔离和功率容量。
发明内容
本发明的实施方式使用沿传输线分布的分布式分路开关(或可以包括其他的电感性的阻抗补偿部件)，以提高相对于***损耗的RF带宽，并且改善隔离性。另外，分路开关可以在物理上定位在传输线的两侧，以保持集成电路(IC)设计基本对称，以便提供可预测且可靠的操作特性。一些实施方式包括堆叠的FET分路开关和串联开关，以容忍高电压。在一些实施方式中，每个FET分路开关的栅极电阻器都被分成两个或更多个部分，以节省传输线附近的IC区域，或者以优化性能参数，例如，功率容量、隔离性或低频特性。
在下面的附图和描述中给出了本发明的一个或更多个实施方式的细节。根据描述和附图以及根据权利要求，本发明的其他特征、目的和益处将变得明显。
附图说明
图1A是用于选择性地将两个终端端口中的一个耦接到公共端口的、现有技术的3端口反射信号切换装置的示意图。
图1B是示出了图1A的现有技术的3端口信号切换装置的等效电路模型的图。
图1C是示出了与图1B中所示的电路配置相对应的简化等效电路模型的图。
图2A是根据本公开内容的教导的、用于选择性地将两个终端端口中的一个耦接到公共端口的3端口信号切换装置的示意图。
图2B是传输线的单元长度(element length)的示意性表示。
图2C是示出了图2A的3端口信号切换装置的等效电路模型的图。
图3是示出了根据图2A的切换装置的三个变体的仿真结果的图形。
图4A是具有分布式的堆叠分路开关以及分布式的栅极电阻器的电路架构的示意图。
图4B是具有集中式的堆叠分路开关的电路架构的示意图。
图5是具有堆叠串联开关的电路架构的示意图。
图6是具有用于分路开关部件和串联开关部件的分布式堆叠开关的 RF切换电路的概念电路布局的图。
在各个附图中的相似的附图标记和标志表示相似的元件。
具体实施方式
图1A、图1B和图1C中所示的类型的传统射频(RF)切换装置的带宽受到来自Cshunt等效部件的寄生电容的限制。本发明的实施方式使用沿传输线分布的分布式分路开关(或可以包括其他的电感性的阻抗补偿部件)以提高相对于***损耗的RF带宽，并且改善隔离性。另外，分路开关可以在物理上定位在传输线两侧，以保持集成电路(IC)设计基本对称，以便提供可预测且可靠的操作特性。一些实施方式包括堆叠的FET 分路开关和串联开关，以容忍高电压。在一些实施方式中，每个FET分路开关的栅极电阻器被分成两个或更多个部分，以节省传输线附近的IC 区域，或者以优化性能参数，例如，功率容量、隔离性或低频特性。
分布式分路开关
图2A是根据本公开内容的教导的、用于选择性地将两个终端端口 102A、102B中的一个(被示出为串联连接到相应的外部负载RF1、RF2) 耦接到公共端口104(被示出为串联连接到外部负载RFC)的3端口信号切换装置200的示意图。因此，所示的信号切换装置200可以被视为单刀双掷(SPDT)开关。
在公共端口104和每个终端端口102A、102B之间的是以与图1A中的相对应的串联开关106A、106B基本相同的方式操作的、相应的主隔离 FET串联开关201A、201B。在其他配置中，仅一个终端端口可以被使用 (例如，单刀单掷开关中的仅终端端口102A)，可以包括多于两个的终端端口(例如，1×N开关)，并且可以包括不止一个公共端口(例如，M× N矩阵开关)。当包括三个或更多个终端端口(例如，102A、102B以及未示出的相似的第三端口)时，切换装置200可以被用作转换开关，其允许将信号从任何一个端口传送到任何其他端口、同时将不使用的端口与信号路径隔离(除非隔离串联开关被***到信号路径，否则在该情况下不使用公共端口104)。另外，在一些实施方式中，FET串联开关201A、201B 可以是不同的尺寸。所示的实施方式可以被有益地实施于绝缘体上硅 (SOI)集成电路(IC)基板上。
所公开的实施方式的重要方面是包括了电感性调谐部件，以补偿下面描述的分路开关单元204的“关断”状态电容Cshunt。提供这种电感性调谐部件的一种方法是使用传输线，该传输线包括耦接到至少一个分路电容性部件的至少一个串联电感性部件。在图2A中所示的实施方式中，每个FET串联开关201A、201B都被耦接到相对应的传输线202A、202B，传输线202A、202B可以被模型化成多个串联耦接的电感性调谐部件203 (在该示例中被描绘为矩形符号)。每条传输线202A、202B可以被实现成例如微带或共面波导。对于RF切换装置，传输线202A、202B按照惯例通常会被调节成具有50ohm的额定阻抗。图1A中所示的单个分路开关108A、108B各自被n个(其中n≥1)并联的FET分路开关单元204 的集合替代。与传统的单个分路开关108A、108B比较，分路开关单元 204的尺寸可以减小。
图2B是传输线的单元长度的示意性表示，其中Rdx、Ldx、Gdx和 Cdx分别是线的每单位长度的电阻、电感、电导和电容。这样的传输线的阻抗Zo是
Figure BDA0001364125350000061
分路开关单元204的“关断”状态电容Cshunt 与Cdx并联。为了实现对分路开关单元204的Cshunt的补偿，可以增加 Ldx，或者可以减少Cdx，或者上述增加和减少两者相对于彼此地进行，使得
Figure BDA0001364125350000062
(按照惯例，通常指定为50ohm)。
在所示的实施方式中，每个FET分路开关单元204的传导(源级- 漏极)通道都被耦接到电路地以及对应的成对的电感性调谐部件203之间，因此，形成了传输线的单元长度206，其示例被示出为由虚线盒界定。在一些实施方式中，电感性调谐部件203可以在相邻的分路开关单元204 之间共享，因此组成了传输线的两个单元长度的部分。然而，出于电路分析的目的，可能更简单的是将共享的电感性调谐部件203模型化成在相邻的分路开关单元204之间“分开”。
如下面更全面地说明的，主串联开关201A、201B和分路开关单元 204可以被多个串联耦接的FET开关替代，以比单个FET开关容忍更高的电压。FET开关的这种“堆叠”有助于减少有效Cshunt，同时允许较高的功率容量。
可以在传输线202A、202B的任一端或两端添加附加的补充电感性调谐部件207(也被标记为La和Lb)，以能够微调与传输线202A、202B无关的寄生效应，例如，I/O互连的焊盘电容和串联开关装置寄生电容。一条传输线的补充电感性调谐部件207(La、Lb)的值可以彼此相同或不同，并且可以与另一传输线的补充电感性调谐部件207(La、Lb)相同或不同。另外，在一些应用中，可能有用的是，在图2A和图2C中标记了“X”的每个节点处与传输线信号路径串联地***附加的辅助隔离串联FET开关，从而使得电路显得更加地电对称。通过将处于与不使用的终端端口(例如，102B)相关联的传输线(例如，202B)两端的主串联FET开关和辅助串联FET开关张开，该传输线将会与附接到这两端的任何电路完全隔离。辅助隔离串联FET开关可以是与主隔离开关201A、201B相同的尺寸，但并不必需相等的尺寸来保持提供益处。例如，模型化示出的是，辅助隔离串联FET开关相对于主隔离串联FET开关具有不同的尺寸可能是有益的。通常，添加辅助隔离串联FET开关最常会被应用于具有两个或更多个终端端口的切换装置，但是在下述情形中，添加辅助隔离串联FET 开关也可以被应用于具有单个终端端口的切换装置(例如，SPST开关)：正被切换的外部电路元件可能存在某一方面，在该方面中，在传输线信号路径的两侧具有更多的隔离是有帮助的(例如，当在去往电路地的分路配置中使用SPST实施方式时)。
在操作中，当终端端口102A要耦接到公共端口104时，借助耦接到 FET串联开关201A的栅极的控制电路(未示出)而将串联开关201A设置成低阻抗“接通”状态。因此，耦接到传输线202A的n个分路开关单元204的集合被设置成高阻抗“关断”状态。在该状态下，信号可以沿传输线202A在终端端口102A和公共端口104之间传递。
对于该示例中的另一终端端口102B，串联开关201B被设置成高阻抗“关断”状态，以使得传输线202B和终端端口102B与公共端口104解耦，并且耦接至传输线202B的n个对应的分路开关单元204的集合被设置成低阻抗“接通”状态，因此将相关联的终端端口102B耦接到电路地。
图2C是示出了图2A的3端口信号切换装置的等效电路模型的图。所示的是电路配置250，其中，如相对于图2A描述的，终端端口102A 耦接到了公共端口104。在该配置中，串联开关201A被模型化为具有Ron 的电阻值的电阻器210，并且串联开关201B被模型化为具有Coff的电容的电容器212。耦接到传输线202A的分路开关单元204各自被示出为被模型化为具有Cshunt/n的电容的电容220。耦接到传输线202B的分路开关单元204各自被示出为被模型化为具有Rshunt*n的电阻的电阻222。
如图2A中所示，使用所示的电路配置250，信号可以在终端端口102A 和公共端口104之间传递。对于RF信号，每个负载RF1、RF2、RFC按照惯例通常会具有50ohm的额定阻抗。如图2C中所示且如下面描述的，图2A中的每个电感性调谐部件203、207都具有相对应的电感La、Lb或 L1。电感性调谐部件203的值可以被选择为如上述地实现对分路开关单元 204的Cshunt的补偿。补充电感性调谐部件207(La、Lb)的值可以被选择为实现对“关断”信号路径的Coff和阻抗(下面描述的Zoffa)以及与信号互连相关联的寄生效应的补偿。
图2A和图2C中所示的实施方式的益处包括：(1)消除Coff的影响； (2)消除Cshunt的影响；以及(3)改善“关断”路径的隔离。
(1)消除Coff的影响
对于图2A中所示的配置，通过下面的公式给出“关断”路径(即，从串联开关201B至负载RF2的所有元件，如图2C中的虚线“Zoff”所示)的阻抗Zoff：
Zoff＝jω(La+L1)+1/jωCoff+Zoffa [等式1]
其中，Zoffa包括在第一个L1电感性调谐部件之后至负载RF2的“关断”路径的阻抗(如图2C中的虚线“Zoffa”所示)，并且其值在较高频率处接近n*Rshunt。
Zoff阻抗的谐振频率是
Figure BDA0001364125350000081
当Zoff低于其谐振频率时(即，
Figure BDA0001364125350000082
)(对于特定的应用通过选择电感性调谐部件203的值来实现)，随后在“接通”路径(即，从串联开关201A至负载RF1的所有元件)上的Coff电容的负载效应明显减弱，因此，与传统的设计相比较，提高了切换装置200的带宽。该特性可以被用于针对所有这种切换装置来改进在带宽、***损耗以及隔离性之间的设计权衡。
(2)消除Cshunt的影响
对于图2A中所示的配置，相对于“接通”路径，由下面的公式给出了“接通”路径的阻抗Zon(如虚线“Zon”所示)：
Figure BDA0001364125350000083
由下面的公式给出截止频率(半功率点)fc：
Figure BDA0001364125350000084
因此，Zon的半功率点(3dB)与L1、n以及Cshunt相关，并且可以通过添加附加的调谐网络级206(即，增加n)来调节。相对应的L1的值则通过等式2来确定，以保持恒定的Zon。如从等式2推导的，随着 n增加，相对应的L1的值与1/n成比例的减少。特别地，调谐网络206的数量n越大，截止频率越高。例如，图3是示出了根据图2A的切换装置的三个变体的仿真结果的图形，其中，n＝4、5或6，同时保持总的传输线202A长度以及总的Cshunt电容相同。在***损耗开始显著下降之前利用更保守的功率点，三个电路变体的1.5dB带宽(由对应的标记m1、 m2和m3表示)随着n增加从21.5GHz(n＝4，见线302)提高至25.4GHz (n＝5，见线304)以及提高至29.9GHz(n＝6，见线306)。
另外，使用等式等式2和等式3，Cshunt的值可以用期望的Zon、fc和网络的数量n来如下地表示：
Figure BDA0001364125350000091
因此，可以针对目标参数集合来计算最大的Cshunt。作为示例，对于50ohm的Zon、60GHz的截止频率、以及调谐网络206的数量为n＝6，结果是Cshunt＝318fF、Cshunt/n＝53fF以及L1＝66pH。
(3)改善“关断”路径的隔离性
对于图2A中所示的配置，如上述，分路开关单元204和对应的电感性调谐部件203(即，调谐网络206)的数量n越大，截止频率越高。另外，随着n增加，“关断”路径中存在的LR低通滤波器级数会越高，并且因此与传统的设计相比较，改善了“关断”路径(从RFC至RF2)的隔离性。
堆叠的开关结构
如上述，每个分路开关单元204和串联开关201A、201B都可以被多个串联耦接的FET开关替代。这种类型的“堆叠”架构允许电路比单个 FET开关容忍更高的电压。例如，图4A是具有分布式的堆叠分路开关以及分布式的栅极电阻器(下面会讨论栅极电阻器的方面)的电路架构的示意图。在该示例中，图2A的n个分路开关单元204中的每个都已被m个FET开关402的串联耦接堆叠替代，其中m≥2。
对于可能不需要分布式分路开关的一些实施方式，可以使用具有堆叠分路开关的集中式设计。例如，图4B是具有集中式的堆叠分路开关的电路架构的示意图。在该示例中，图2A的n个分路开关单元204被m个 FET开关404的单个串联耦接堆叠替代。
图2A中所示的串联开关201A、201B也可以被实现为堆叠开关，例如，图5是具有堆叠串联开关的电路架构500的示意图。图2A中所示的一个或更多个串联开关201A、201B可以被被配置成串联耦接堆叠的两个或更多个FET开关502替换。
对称布局
图2A中所示的切换装置结构可以与图4A、图4B和/或图5中所示的堆叠开关电路有益地结合，以提供基于切换装置的分布式的堆叠FET 开关，其提供了传输线202A、202B周围的大致均匀的电磁场分布，并且提供了更好的接地回路。
例如，图6是RF切换电路600的概念电路布局的图，该RF切换电路600具有用于分路开关部件和串联开关部件的分布式开关(其可以为堆叠开关)。在所示的实施方式中，两个终端端口102A、102B(被示出为串联连接到相应的外部负载RF1、RF2)通过相对应的传输线202A、202B 和串联开关602A、602B可连接到公共端口104(被示出为串联连接到外部负载RFC)。串联开关602A、602B可以为如图2A中所示的单个FET 开关，或如图5中所示的FET开关的堆叠。如图2A和图2C中所示，传输线202A、202B各自包括多个电感性调谐部件203，并且可选地包括补偿电感性调谐部件207(未示出)。
耦接到传输线202A、202B的是n个分路开关604的集合，每个分路开关604都可以被配置为如图2A(分布式)、图4A(堆叠分布式)或图 4B(集中分布式)中所示；在每个配置中，存在到电路地的内部连接(图 6中未示出)。如上述讨论的，具有n个分路开关单元的配置单独地或者与对电感性调谐部件203、207的电感值的控制相结合地给出了对切换电路600的截止频率的控制，并提供了消除Cshunt和Coff的影响的能力，并且改善了“关断”路径的隔离性。另外，通过针对n个分路开关单元中的每个使用m个FET开关的堆叠，可以容忍更高的电压水平。
重要地，在图6所示的配置中，分路开关604的集合在物理上放置在传输线202A、202B的两侧，并且传输线202A、202B以基本对称的方式被排列在IC布局上。分路开关604的集合的这种放置提供了在传输线 202A、202B周围的大致均匀的电磁场分布，并且由于到电路地的多个连接而提供了更好的接地回路；这两个特性在当设计吸收式开关时均有用。另外，这种物理分布通过使FET开关间隔开而改善了切换装置600的热特性，因此降低了功耗电路元件的面积集中度(areal concentration)。
如上述，在其他配置中，可以仅使用一个终端端口(例如，单刀单掷开关)，可以包括多于两个的终端端口(例如，1×N开关)，并且可以包括不止一个公共端口(例如，M×N矩阵开关)。因此，可以根据需要将更少的或附加的传输线以大致对称的方式排列于IC布局上，以容纳更少的或附加的端口，其中，分路开关604的集合在物理上放置在所添加的传输线的两侧。
栅极电阻区域的减小
通常，FET开关需要栅极电阻器以限制当FET被接通时拉出(draw) 的瞬时电流，以控制开关“接通”和“关断”的时间，并且总体上保持电磁完整性。在传统的IC FET(场效应晶体管)设计中，栅极电阻器在物理上位于靠近晶体管的栅极。然而，当实现图4A中所示的类型的分布式分路开关时，每个FET分路开关单元204都n倍地小于集中式设计中的 FET分路开关单元。因此，为了保持相同的低频特性，每个FET分路开关单元204的栅极电阻器的值必须n倍地大于集中式设计。另外，每个 FET分路开关单元204可以包括m个FET开关402。在该配置中，由于每个分路开关单元204存在m个堆叠元件，所以所有栅极电阻器的总尺寸在面积上m*n倍地大于集中式设计中的栅极电阻器。
为了减小所需的栅极电阻的总尺寸，在一些实施方式中，FET栅极电阻器可以被分成两个部分。再次参考图4A，每个FET开关402包括位于靠近每个FET的栅极以照顾所需的电磁完整性的、小的主电阻R1(例如，约从1000ohm至1000000ohm)。较大的次电阻R2(例如，约从10000 ohm至10000000ohm)则位于串联耦接到多个实例的小的主电阻R1(例如，n个FET分路开关单元204中的每个)的共同路径上，以保持期望的低频特性，但也可以在物理上位于远离小的主电阻R1附近(并且因此远离每个FET的栅极)。R1和R2的值被设置为使得R1/n+R2＝R，其中R是特定电路设计所需的总栅极电阻。可以通过针对感兴趣的频率进行实验或仿真而经验性地确定该值。因为较大的次电阻R2由多个FET 开关共享，因此集成电路制造所需的总面积将按R1与R2之比按比例减小。如应明显的，每个主电阻R1和次电阻R2可以包括两个或更多个实际的电阻性元件。
方法
本发明的另一方面包括用于配置射频切换装置的方法，该方法包括下列步骤：
步骤1：设置至少一个公共端口；
步骤2：设置至少一个场效应晶体管(FET)串联开关，每个场效应晶体管(FET)串联开关都被耦接到至少一个公共端口；
步骤3：设置至少一条传输线，每条传输线都被耦接到相应的FET 串联开关，每条传输线包括至少一个串联耦接的电感性调谐部件；
步骤4：设置至少一个终端端口，每个终端端口都耦接到相应的传输线；以及
步骤5：针对每条传输线设置至少一个FET分路开关单元，该FET 分路开关单元在调谐网络配置中被耦接到电路地并且被耦接到该传输线。
本发明的又一方面包括用于配置射频切换装置的方法，该方法包括下列步骤：
步骤1：设置至少一个公共端口；
步骤2：将至少一个场效应晶体管(FET)串联开关耦接到至少一个公共端口；
步骤3：将至少一条传输线耦接到相应的FET串联开关，每条传输线都包括至少一个串联耦接的电感性调谐部件；
步骤4：将至少一个终端端口耦接到传输线；以及
步骤5：将至少一个FET分路开关单元在调谐网络配置中耦接到电路地并且耦接到每条该传输线。
所述的方法可以被扩展成包括：将各对FET分路开关单元在物理上定位在至少一条传输线中的每条的两侧；以大致对称的方式将至少一条传输线布置在集成电路布局上；将至少一个FET分路单元配置成FET开关的串联耦接堆叠；将至少一个FET串联开关配置成FET开关的串联耦接堆叠；将至少一个主电阻器靠近FET分路单元中的每个FET的栅极而耦接到该栅极，并且设置多个次电阻器，每个次电阻器串联耦接到两个或更多个FET的主电阻器、但比耦接到每个该FET的栅极的主电阻器更远离每个该栅极；将至少一个辅助隔离FET串联开关耦接到至少一条传输线中的对应的一条与至少一个终端端口中对应的一个之间；以及将上述电路制造成集成电路。
如对本领域的技术人员应相当明显的，本发明的各种实施方式可以被实现为满足各种规格。因此，除非另有说明，否则选择适合的部件的值是设计选择的事情。开关和被动元件可以以任何适合的集成电路(IC)技术来实现，适合的技术包括但并不限制于MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和IGFET(绝缘栅场效应晶体管)结构。可以使用任何适合的基板和工艺来制造集成电路实施例，适合的基板和工艺包括但并不限制于标准体硅、绝缘体上硅(SOI)、蓝宝石上硅(SOS)、GaAs pHEMT 以及MESFET工艺。电压水平可以被调节，或者电压极性根据具体的规格和/或实现技术(例如，NMOS、PMOS或CMOS)而翻转。可以根据需要调整部件电压、电流和功率处理容量，例如，通过调节装置尺寸、“堆叠”部件以容忍更大的电压(包括如上所述的)、和/或使用多个并联部件以容忍更大的电流来进行上述调整。可以添加附加的电路部件以增强所公开的电路的能力和/或提供附加的功能而不会显著地改变所公开的电路的功能。
已描述了本发明的多个实施方式。应理解的是，可以不偏离本发明的主旨和范围地进行各种修改。例如，一些上述步骤在顺序上可以独立，并且因此可以按与所述顺序不同的顺序来进行。相对于上述方法描述的各种动作可以以重复方式、按顺序方式或并行方式执行。应理解的是，上面的描述旨在说明，而非限制本发明的范围，本发明的范围由下面的权利要求的范围限定，并且其他实施方式在权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种射频切换装置，其包括：
(a)至少一个公共端口；
(b)至少一个场效应晶体管FET串联开关，其每个都被耦接到至少一个公共端口；
(c)至少一个终端端口；
(d)至少一条传输线，每条传输线通过其两端被串联耦接在至少一个FET串联开关中的对应的一个与至少一个终端端口中的对应的一个之间，每条传输线包括至少一个串联耦接的电感性调谐部件，并且每条传输线排列于集成电路布局上以限定该传输线的第一侧和第二侧；以及
(e)针对每条传输线的至少两个FET分路开关单元以及多个次电阻器，所述至少两个FET分路开关单元在调谐网络配置中被耦接在电路地与该传输线之间，其中，成对的至少两个FET分路开关单元被定位成使得每对中的一个FET分路开关单元定位在所排列的该传输线的第一侧、并且每对中的另一个FET分路开关单元定位在所排列的该传输线的第二侧，并且其中，至少两个FET分路开关单元的每个FET开关包括靠近该FET开关的栅极而被耦接到该栅极的主电阻器，并且每个次电阻器被串联耦接到至少两个FET分路开关单元的两个或更多个FET开关的主电阻器、但比耦接到每个FET开关的栅极的主电阻器更远离每个栅极。
2.根据权利要求1所述的射频切换装置，其中，至少一条传输线以基本对称的方式被排列于集成电路布局上。
3.根据权利要求1所述的射频切换装置，其中，至少一个FET分路开关单元包括FET开关的串联耦接堆叠。
4.根据权利要求1所述的射频切换装置，其中，至少一个FET串联开关包括FET开关的串联耦接堆叠。
5.根据权利要求1所述的射频切换装置，其中，至少一条传输线进一步包括至少一个耦接的补充电感性调谐部件。
6.根据权利要求1所述的射频切换装置，其中，每个FET分路开关单元具有关断状态电容，并且所述调谐网络配置补偿所述关断状态电容。
7.根据权利要求1所述的射频切换装置，其进一步包括：至少一个辅助隔离FET串联开关，其每个都耦接于至少一条传输线中的对应的一条与至少一个终端端口中的对应的一个之间。
8.一种射频切换装置，其包括：
(a)至少一个公共端口；
(b)至少一个场效应晶体管FET串联开关，其每个都被耦接到至少一个公共端口；
(c)至少一个终端端口；
(d)至少一条传输线，每条传输线通过其两端被耦接在至少一个FET串联开关中的对应的一个与至少一个终端端口中的对应的一个之间，每条传输线包括一个或更多个补偿电感元件，并且每条传输线排列于集成电路布局上以具有相对的两侧；以及
(e)针对每条传输线的至少两个FET分路开关单元以及多个次电阻器，其中，成对的至少两个FET分路开关单元在物理上定位成使得每对的各个FET分路开关单元处于该传输线的相对侧、并且在调谐网络配置中被耦接在电路地与所述一个或更多个补偿电感元件之间，其中，每个FET分路开关单元具有关断状态电容并且调谐网络配置补偿该关断状态电容，并且其中，至少两个FET分路开关单元的每个FET开关包括靠近该FET开关的栅极而被耦接到该栅极的主电阻器，并且每个次电阻器被串联耦接到至少两个FET分路开关单元的两个或更多个FET开关的主电阻器、但比耦接到每个FET开关的栅极的主电阻器更远离每个栅极。
9.一种配置射频切换装置的方法，所述方法包括下列步骤：
(a)设置至少一个公共端口；
(b)将至少一个场效应晶体管FET串联开关耦接到至少一个公共端口；
(c)将至少一条传输线的第一端耦接到至少一个FET串联开关中的对应的一个，每条传输线包括至少一个串联耦接的电感性调谐部件；
(d)将至少一个终端端口耦接到至少一条传输线中的对应的一条的第二端；
(e)将每条传输线排列于集成电路布局上以具有相对的两侧；
(f)将至少两个FET分路开关单元在调谐网络配置中耦接在电路地与至少一条所排列的传输线中的对应的一条之间，其中，至少两个FET分路开关单元的每个FET开关包括靠近该FET开关的栅极而被耦接到该栅极的主电阻器；以及进一步将多个次电阻器分别串联耦接到至少两个FET分路开关单元的两个或更多个FET开关的主电阻器、但比耦接到每个FET开关的栅极的主电阻器更远离每个栅极；以及
(g)将成对的至少两个FET分路开关单元相对于对应的一条所排列的传输线定位，使得每对的各个FET分路开关单元处于该所排列的传输线的相对侧。
10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：以基本对称的方式将至少一条传输线排列于集成电路布局上。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，至少一个FET分路开关单元包括FET开关的串联耦接堆叠。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，至少一个FET串联开关包括FET开关的串联耦接堆叠。
13.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：将至少一个补充电感性调谐部件耦接到至少一条传输线。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，每个FET分路开关单元具有关断状态电容，并且所述调谐网络配置补偿所述关断状态电容。
15.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：将至少一个辅助隔离FET串联开关耦接于至少一条传输线中的对应的一条与至少一个终端端口中的对应的一个之间。
16.一种配置射频切换装置的方法，其包括下列步骤：
(a)设置至少一个公共端口；
(b)将至少一个场效应晶体管FET串联开关耦接到至少一个公共端口；
(c)将至少一条传输线的第一端耦接到至少一个FET串联开关中的对应的一个，每条传输线包括一个或更多个补偿电感元件；
(d)将至少一个终端端口耦接到至少一条传输线中的对应的一条的第二端；
(e)将每条传输线排列于集成电路布局上以具有相对的两侧；
(f)将至少两个FET分路开关单元耦接到至少一条所排列的传输线中的对应的一条，其中，每个FET分路开关单元在调谐网络配置中被耦接在电路地与所述一个或更多个补偿电感元件之间，其中，每个FET分路开关单元具有关断状态电容并且调谐网络配置补偿该关断状态电容，并且其中，至少两个FET分路开关单元的每个FET开关包括靠近该FET开关的栅极而被耦接到该栅极的主电阻器；以及进一步将多个次电阻器分别串联耦接到至少两个FET分路开关单元的两个或更多个FET开关的主电阻器、但比耦接到每个FET开关的栅极的主电阻器更远离每个栅极；以及
(g)将成对的至少两个FET分路开关单元定位成使得每对的各个FET分路开关单元处于对应的所排列的传输线的相对侧。
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