專利名稱：Pin二極管電路裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一個PIN二極管電路裝置，特別在移動無線電話的發(fā)送級中實現(xiàn)或作為天線在發(fā)送和接收之間的轉換開關。
PIN二極管在高頻范圍內用作衰減目的的可調整電阻和用作無損耗開關。根據(jù)小的二極管規(guī)格、低的插入電感和低的隔直流電容給出在高頻范圍內PIN二極管的應用。
已知，必需以負的截止電壓偏置必需較大高頻功率接通(HF開關)的PIN二極管處于截止狀態(tài)，該截止電壓至少有必需接通的高頻電壓的高度(峰值電壓)，以便避免信號失真、諧波形成和高頻衰減。例如需要14V偏置電壓，以便在3.6V電源電壓的移動電話中接通2瓦高頻功率。
對于必需的負截止電壓的產(chǎn)生目前使用通常的直流電壓變流器，比如開關變流器或電荷泵(開關電容器)。
特別對于電池供電的設備以直流電壓變流器產(chǎn)生相對高的負電壓兼有高復雜性以及高成本，此外供給直流電壓變流器的輔助能量降低了電池供電的設備的運行時間。
此外在電路裝置中的變壓器具有與現(xiàn)今電子設備并且特別是移動無線電話的尺寸相比較大的空間需求，這阻礙了建立較小尺寸和便攜移動無線電話的趨勢和經(jīng)濟的必要性。
因此本發(fā)明的任務是，給出一種新型并高效的、根據(jù)種類形式的電路裝置，可以低成本并不復雜地實現(xiàn)該電路裝置。
通過具有權利要求1的特征的電路裝置解決該任務。
本發(fā)明包括這種想法，為了抑制由并聯(lián)于信號路徑的開關二極管形成的(整流)電流流過和與此聯(lián)系的諧波產(chǎn)生和高頻衰減，PIN二極管在截止狀態(tài)通過高阻開關與其電源分離。對此PIN二極管通過其自整流被偏壓到高頻峰值電壓，否則外部分配的負偏壓是必需的。因此不可能出現(xiàn)不希望的信號失真。此外抑制諧波形成和高頻衰減。通過根據(jù)本發(fā)明的解決方案兼有高復雜性、高成本并且特別兼有較大空間需求的變壓器的應用是多余的。
一個理想的PIN二極管功能象一個通過直流控制的可變電阻。一個理想的PIN二極管此外還擁有非線性特性，該特性依賴于附寄信號的頻率和幅度在高信號電平(也就是在二極管的截止狀態(tài))的情況下PIN二極管整流一部分附寄的信號電壓。如果對于截止的PIN二極管存在一個直流路徑(例如經(jīng)過BIAS電路)，則整流電流流過。這導致在信號電壓中的諧波形成，因為對于PIN二極管整流電流處于導通方向，并且導致PIN二極管電阻的下降，并且因此導致增加的高頻衰減。根據(jù)本發(fā)明的解決方案包含上面描述的直流路徑的高阻中斷(不同于在目前的解決方案中截止的二極管的有源偏壓)以及“存儲”由PIN二極管在高頻扼流(L和C)的隔直流電容器C中產(chǎn)生的負峰值電壓。
為了在PIN二極管的“斷開”狀態(tài)中能夠如此高阻地產(chǎn)生偏置電阻，一個高阻開關連接在電源上。
主要一個雙極雙晶體管用作如此的高阻開關，可是也可以使用場效應晶體管和MOSFETs，只要其漏電流是足夠小的。
此外從屬權利要求以及下面根據(jù)圖2的實施例的描述中得出本發(fā)明的另外的優(yōu)點和實用性。圖示

圖1根據(jù)現(xiàn)技術狀況的PIN二極管控制的電路摘要，圖2在移動電話的功率放大器級中根據(jù)本發(fā)明的PIN二極管電路裝置的實施例。
圖1指出了通常的PIN二極管控制，在該控制中一個二極管D作為“搜索”開關，PIN二極管D高頻上并聯(lián)于信號路徑。二極管D在開關S的斷開狀態(tài)經(jīng)過電阻Rv獲得通過直流電壓變流器產(chǎn)生的負截止電壓-，其至少具有必需開關的高頻電壓的高度。PIN二極管D然后截止處于無源狀態(tài)，并且附寄負電壓。因此避免出現(xiàn)信號失真。在開關S1的“閉合”狀態(tài)電流IBIAS流經(jīng)PIN二極管，其電阻降低并且經(jīng)過電容C2短路信號路徑。
圖2-以突出與本發(fā)明關聯(lián)的主要功能元件的圖解描述-指出具有高頻功率放大器A的移動無線電話的功率放大器級。在高頻功率放大器A的輸出端上并且并聯(lián)于信號路徑電接通一個電容C1，以便高頻放大器的匹配網(wǎng)絡轉換到另一個頻率范圍。PIN二級管與電容C1串聯(lián)并且以陰極k接地。此外預先規(guī)定一個電源UBATT，在該電源上發(fā)射極側連接第一晶體管V1。第一晶體管V1集電極側通過一個無源RLC濾波器與PIN二極管D并聯(lián)。因此晶體管V1與PIN二極管D一起用作分壓器。電容器C2并聯(lián)于偏置電阻RBias。該偏置電阻按工作電壓的高度限制電流。電容C2用作高頻隔直流電容器。預先規(guī)定第二晶體管V2，在該晶體管中截止電流也是V1的基極電流，并且發(fā)射極側接地。通過第二晶體管V2在第一晶體管V1的基極上存在控制電壓。
經(jīng)過開關S1，在此作為雙極雙晶體管對V1、V2實現(xiàn)，接通PIN二極管(RBIAS限制電流)，以便電容C1高頻上接地。為了從信號路徑中切斷C1，根據(jù)本發(fā)明僅需要開關S1“斷開”，不需要負的電源電壓。PIN二極管自身偏壓于信號電壓的負的峰值(在C2上可測量)，避免諧波形成和高頻衰減。
本發(fā)明不僅僅局限于所描述的實施例，而是-分別在重視具體要求的情況下-也可以在多種變形中實施，這由專業(yè)人員決定。
權利要求
1.具有一個PIN二極管的PIN二極管電路裝置，特別適合于移動無線設備的發(fā)送和/或接收級，其特征在于，一個高阻開關(S1)，該開關使PIN二極管(D)在其截止狀態(tài)與其電源分離，其中PIN二極管(D)通過自整流偏置于一個直流電壓，該電壓大約與高頻電壓的負峰值一致，以便抑制諧波形成和高頻衰減。
2.按照權利要求1的PIN二極管電路裝置，其特征在于，高阻開關(S1)具有一個雙級雙晶體管(V1)。
3.按照權利要求1的PIN二極管電路裝置，其特征在于，預先規(guī)定場效應晶體管、特別是MOSFET、作為高阻開關。
4.按照上述權利要求之一的PIN二極管電路裝置，其特征在于，不為PIN二極管預先規(guī)定輔助電壓源。
5.按照上述權利要求之一的PIN二極管電路裝置，其特征在于，在高阻開關(S)和PIN二極管(D)之間預先規(guī)定一個無源濾波器，特別是一個RLC濾波器，其中電容(C)用作PIN二極管的自整流直流電壓的電荷存儲器。
6.具有按照上述權利要求之一的PIN二極管電路裝置的移動無線設備，該PIN電路裝置用作高頻功率放大器的頻率范圍轉換設備。
7.具有按照上述權利要求之一的PIN二極管電路裝置的移動無線設備，該PIN電路裝置用作天線轉換設備。
全文摘要
PIN二極管電路裝置,特別適合于移動無線電話的發(fā)送級,其中PIN二極管在截止狀態(tài)中通過高阻開關(S)與其電源分離,并且由此通過其自整流偏置于高頻電壓,以便抑制諧波產(chǎn)生和高頻衰減。
文檔編號H03K17/74GK1390386SQ00815503
公開日2003年1月8日 申請日期2000年11月8日 優(yōu)先權日1999年11月9日
發(fā)明者R·赫爾茨貝格 申請人:西門子公司