用于TD-SCDMA系統(tǒng)的集成CMOS對稱式收/發(fā)開關的設計
摘 要：本文用TSMC 0.35μm CMOS工藝設計實現(xiàn)了一種應用于TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)的全集成對稱式串并結構的射頻收/發(fā)開關,詳細分析了影響這種射頻收/發(fā)開關性能的各種因素,并采用了相應的優(yōu)化方案。
關鍵詞：TD-SCDMA;射頻CMOS開關;收/發(fā)開關
引言
TD-SCDMA使用的是時分雙工方式(TDD)。對于TDD通信系統(tǒng)來說,高質(zhì)量的收/發(fā)開關是RF前端電路的關鍵模塊。為了提高集成度,收/發(fā)開關可以采用全集成的形式來取代傳統(tǒng)的GaAsMOSFET和PIN二極管等分立元件。
使用CMOS收/發(fā)開關取代GaAs MOSFET收/發(fā)開關的好處之一是CMOS開關電路不需要負的控制電壓。而且,如果能用標準CMOS工藝來完成,開關電路就可以和收發(fā)器中其它RF模塊集成在一起,這將降低成本。
TD-SCDMA系統(tǒng)規(guī)劃使用的頻段主要為1900MHz-1920MHz和2010MHz-2025MHz。本文采用TSMC 0.35m CMOS工藝來制作射頻收/發(fā)開關。通過優(yōu)化設計,該開關電路在2GHz處取得了較好的仿真結果。
圖1 對稱式收/發(fā)開關電路示意圖
圖2 MOSFET導通時的等效電路圖
圖3 開關截止一側的小信號等效電路
(a) 插入損耗
(b) 隔離度
圖4 開關截止一側的小信號等效電路
優(yōu)化設計
圖1是對稱式串并結構NMOS射頻開關的電路示意圖。串聯(lián)的晶體管M1和M2完成主要的開關功能。并聯(lián)的晶體管M3和M4通過將截止晶體管一側的射頻信號導通到地來提高開關電路的隔離度�？刂齐妷篤ctrl和用于控制晶體管M1和M2的開與合。當Vctrl為高電平時,M1導通,M2截止,開關處于發(fā)射狀態(tài);當為高電平時,M1截止,M2導通,開關處于接收狀態(tài)。該開關電路還包括旁通電容
