CN112511132A - 一种毫米波滤波选频组件及集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种毫米波滤波选频组件，包括：第一单刀N掷开关，接收毫米波信号由其中一个非固定输出端口输出毫米波信号；滤波器组包括并联在两个开关之间的N‑1个介质滤波器；将第一单刀N掷开关输出的毫米波信号利用对应的一个介质滤波器进行滤波输出滤波信号；第二单刀N掷开关利用其中一个非固定输入端口接收滤波信号并由输出端口输出；第一单刀N掷开关和第二单刀N掷开关包括多耦合线圈电路和晶体管控制电路，利用多耦合线圈电路实现端口隔离，利用负载切换技术调整端口负载；第一单刀N掷开关有一个固定输出端口连接50欧姆负载，第二单刀N掷开关有一个固定输入端口连接50欧姆负载。本发明能实现低带外抑制、低插入损耗和高隔离度。

Description

一种毫米波滤波选频组件及集成电路

技术领域

本发明属于电路领域，具体涉及一种毫米波滤波选频组件及集成电路。

背景技术

目前的毫米波产品中，为了实现多信道选频，需要使用多个频段的滤波器，因此，通常在电路设计中采用开关连接多个频段的滤波器，构成滤波选频组件。

目前的毫米波滤波选频组件多采用微带滤波器，但由于微带是半开放结构，为了保证较低的带外抑制，通常会导致插入损耗较大。同时，现有的毫米波滤波选频组件中的开关大多采用PIN二极管开关或固态FET开关，并且为了追求高隔离度，往往采用多个开关并联的结构，但开关数目的增加会带来过多的插入损耗。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种毫米波滤波选频组件及集成电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明实施例提供了一种毫米波滤波选频组件，包括：

第一单刀N掷开关，用于接收毫米波信号，并由其中一个非固定输出端口输出所述毫米波信号；

滤波器组，包括并联在所述第一单刀N掷开关和所述第二单刀N掷开关之间的N-1个介质滤波器；用于将所述第一单刀N掷开关输出的毫米波信号利用对应的一个介质滤波器进行滤波，输出滤波信号；

第二单刀N掷开关，用于利用其中一个非固定输入端口接收所述滤波信号并由输出端口输出；

其中，所述第一单刀N掷开关和所述第二单刀N掷开关包括多耦合线圈电路和晶体管控制电路，并利用所述多耦合线圈电路实现端口隔离，利用负载切换技术调整端口负载；且所述第一单刀N掷开关有一个固定输出端口连接50欧姆负载，所述第二单刀N掷开关有一个固定输入端口连接50欧姆负载，N为大于3的自然数。

可选的，N为4；

相应的，所述第一单刀N掷开关或所述第二单刀N掷开关，包括：

第一端口、第二端口、第三端口、第四端口以及第五端口；其中所述第一端口在所述第一单刀N掷开关中为输入端口，在所述第二单刀N掷开关中为输出端口；所述第五端口在所述第一单刀N掷开关中为所述固定输出端口，在所述第二单刀N掷开关中为所述固定输入端口；所述第二端口、所述第三端口、所述第四端口在所述第一单刀N掷开关中为所述非固定输出端口，在所述第二单刀N掷开关中为所述非固定输入端口，所述第二端口、所述第三端口、所述第四端口连接有对应的介质滤波器；

多耦合线圈电路，包括第一电感线圈、第二电感线圈以及第三电感线圈；所述第一电感线圈与所述第一端口连接，所述第二电感线圈连接在所述第二端口与所述第三端口之间，所述第三电感线圈连接在所述第四端口与所述第五端口之间；

晶体管控制电路，包括与所述第二端口至所述第五端口分别连接的第n控制电路，其中n依次对应为一至四；所述晶体管控制电路基于各个控制电路的电平信号，在作为备选端口的所述第二端口至所述第五端口中，选择一个目标端口与所述第一端口导通，以及利用所述第二电感线圈、所述第三电感线圈、其余备选端口所连接的控制电路，配置所述目标端口的负载，以实现所述目标端口的负载匹配。

可选的，所述第一单刀N掷开关或所述第二单刀N掷开关还包括：

控制端口组，所述控制端口组包括第一控制端口，第二控制端口，第三控制端口以及第四控制端口；所述第一控制端口与所述第一控制电路连接，所述第二控制端口与所述第二控制电路连接，所述第三控制端口与所述第三控制电路连接，所述第四控制端口与所述第四控制电路连接，所述控制端口组用于为所述晶体管控制电路中的各个控制电路提供电平信号。

可选的，所述第n控制电路包括：第n晶体管、第n栅极偏置电阻以及所述第n晶体管的源极间的第n外接电阻，所述第n栅极偏置电阻连接在所述第n晶体管的栅极与所述第n控制端口之间，所述第n晶体管的漏极与第n+1端口并联，所述第n晶体管的源极接地，所述第n外接电阻的一端与所述第n晶体管的衬底连接，所述第n外接电阻的另一端接地。

可选的，所述第一控制端口提供第一电平信号，所述第二控制端口、所述第三控制端口以及所述第四控制端口提供第二电平信号，所述第一晶体管开关断开，所述第二晶体管、所述第三晶体管以及所述第四晶体管开关导通，所述第一端口与所述第二端口导通。

可选的，所述第二控制端口提供第一电平信号，所述第一控制端口、所述第三控制端口以及所述第四控制端口提供第二电平信号，所述第二晶体管开关断开，所述第一晶体管、所述第三晶体管以及所述第四晶体管开关导通，所述第一端口与所述第三端口导通。

可选的，所述第三控制端口提供第一电平信号，所述第一控制端口、所述第二控制端口以及所述第四控制端口提供第二电平信号，所述第三晶体管开关断开，所述第一晶体管、所述第二晶体管及所述第四晶体管开关导通，所述第一端口与所述第四端口导通。

可选的，所述第四控制端口提供第一电平信号，所述第一控制端口、所述第二控制端口以及所述第三控制端口提供第二电平信号，所述第一晶体管、所述第二晶体管以及所述第三晶体管开关导通，所述第四晶体管开关断开，所述第一端口与所述第五端口导通。

可选的，所述第一单刀N掷开关或所述第二单刀N掷开关还包括：

旁路电容，所述旁路电容一端与所述第一电感线圈相连，所述旁路电容的另一端接地。

第二方面，本发明实施例提供了一种集成电路，包括：上述任一种毫米波滤波选频组件。

本发明实施例提供的毫米波滤波选频组件，通过选用介质滤波器，能够实现减小插入损耗、提高带外抑制的目的。利用两个单刀N掷开关可以实现不同频段滤波器的多信道选频，并且，每个单刀N掷开关通过利用多耦合线圈电路能够提高端口隔离度；利用负载切换技术能够调整导通端口的负载，实现负载匹配，达到进一步减小插入损耗的目的。因此，本发明实施例提出的毫米波滤波选频组件能够实现低带外抑制、低插入损耗和高隔离度性能。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种毫米波滤波选频组件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种毫米波滤波选频组件中的单刀四掷开关的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种毫米波滤波选频组件中的单刀四掷开关的具体结构示意图；

图4～图7为本发明实施例提供的一种毫米波滤波选频组件中的单刀四掷开关在不同电平信号下的等效电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

为了实现毫米波滤波选频组件的低带外抑制、低插入损耗和高隔离度性能，本发明实施例提供了一种毫米波滤波选频组件及集成电路。

第一方面，本发明实施例提供了一种毫米波滤波选频组件。下面，对该毫米波滤波选频组件进行介绍。

参见图1，图1为本发明实施例提供的一种毫米波滤波选频组件的结构示意图，包括：

第一单刀N掷开关，用于接收毫米波信号，并由其中一个非固定输出端口输出毫米波信号；

滤波器组，包括并联在第一单刀N掷开关和第二单刀N掷开关之间的N-1个介质滤波器；用于将第一单刀N掷开关输出的毫米波信号利用对应的一个介质滤波器进行滤波，输出滤波信号；

第二单刀N掷开关，用于利用其中一个非固定输入端口接收滤波信号并由输出端口输出；

其中，第一单刀N掷开关和第二单刀N掷开关包括多耦合线圈电路和晶体管控制电路，并利用多耦合线圈电路实现端口隔离，利用负载切换技术调整端口负载；且第一单刀N掷开关有一个固定输出端口连接50欧姆负载，第二单刀N掷开关有一个固定输入端口连接50欧姆负载，N为大于3的自然数。

以下对各个部分具体说明：

在本发明实施例中，第一单刀N掷开关和第二单刀N掷开关的结构类似，但输入和输出反向设置，也就是说，第一单刀N掷开关和第二单刀N掷开关的结构沿两者间的竖直中线呈对称设置。

第一单刀N掷开关有一个输入端口，N个输出端口；这N个输出端口中，有一个是固定输出端口，用于连接50欧姆负载，以便于进行端口匹配实现良好的隔离度，并且用于非滤波器选择状态的电路实现。其余的N-1个输出端口为非固定输出端口，分别与后续的滤波器组中的一个介质滤波器对应连接。第一单刀N掷开关利用输入端口接收到毫米波信号后，选择其中一个非固定输出端口实现与自身输入端口的导通，并由导通的非固定输出端口输出毫米波信号至对应连接的介质滤波器。并且，第一单刀N掷开关包括多耦合线圈电路和晶体管控制电路，其利用多耦合线圈电路实现各端口之间的隔离，能够提高隔离度，以及，利用负载切换技术调整导通的非固定输出端口的负载，实现负载匹配，能够达到减小插入损耗的目的。

滤波器组，包括并联在第一单刀N掷开关和第二单刀N掷开关之间的N-1个介质滤波器，也就是说每个介质滤波器是串接在第一单刀N掷开关的一个非固定输出端口，与第二单刀N掷开关的一个非固定输入端口之间的，滤波器组利用其中一个介质滤波器将接收到的毫米波信号进行滤波，输出滤波信号。可以理解的是，滤波器组的N-1个介质滤波器的频段并不相同，因此在选择不同的介质滤波器时，可以实现多信道选频。

在现有技术中，毫米波选频组件多选用微带滤波器，虽然其电磁泄露小，但是由于微带是半开放的结构，所以在同样的带内插损下，带外抑制较低。本发明实施例采用介质滤波器，相比于微带滤波器可减小插入损耗、提高带外抑制。

并且，相比于有些现有技术采用LC滤波器，导致在-45℃～+85℃全温范围内温度特性差的问题，本发明实施例的介质滤波器还能够使得宽温度范围内的使用得到保障。

第二单刀N掷开关有一个输出端口，N个输入端口；这N个输入端口中，有一个是固定输入端口，用于连接50欧姆负载，以便于进行端口匹配实现良好的隔离度。其余的N-1个输入端口为非固定输入端口，分别与滤波器组中的一个介质滤波器对应连接。第二单刀N掷开关选择与输出滤波信号的介质滤波器所连接的非固定输入端口与自身输出端口导通，利用导通的非固定输入端口接收滤波信号，并利用自身的输出端口输出滤波信号。并且，第二单刀N掷开关包括多耦合线圈电路和晶体管控制电路，其利用多耦合线圈电路实现各端口之间的隔离，能够提高隔离度，以及，利用负载切换技术调整导通的非固定输入端口的负载，实现负载匹配，能够达到减小插入损耗的目的。

本发明实施例提供的毫米波滤波选频组件，通过选用介质滤波器，能够实现减小插入损耗、提高带外抑制的目的。利用两个单刀N掷开关可以实现不同频段滤波器的多信道选频，并且，每个单刀N掷开关通过利用多耦合线圈电路能够提高端口隔离度；利用负载切换技术能够调整导通端口的负载，实现负载匹配，达到进一步减小插入损耗的目的。因此，本发明实施例提出的毫米波滤波选频组件能够实现低带外抑制、低插入损耗和高隔离度性能。

可选的，可以在本发明实施例中的毫米波滤波选频组件外部设置密封盒体，密封盒体可以采用防腐蚀材料制成，比如防锈铝金属等。或者，密封盒体的外部可以涂覆有防腐层，通过上述手段之一均可以起到防腐蚀作用，达到保护内部器件的目的。

为了便于理解本发明实施例提供的单刀N掷开关的结构和工作原理，以下针对本发明实施例中的第一单刀N掷开关和第二单刀N掷开关的结构具体说明，其余结构不再赘述。请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种毫米波滤波选频组件中的单刀四掷开关的具体结构示意图；图2具体以N为4进行示例性说明，其余N的取值情况请参见图2进行理解。

图2中本发明实施例的第一单刀N掷开关和第二单刀N掷开关分别为第一单刀四掷开关和第二单刀四掷开关。

可选的一种实施方式中，第一单刀四掷开关或二单刀四掷开关，包括：

第一端口P1、第二端口P2、第三端口P3、第四端口P4以及第五端口P5；其中第一端口P1在第一单刀四掷开关中为输入端口，在第二单刀四掷开关中为输出端口；第五端口P5在第一单刀四掷开关中为固定输出端口，在第二单刀四掷开关中为固定输入端口；第二端口P2、第三端口P3、第四端口P4在第一单刀四掷开关中为非固定输出端口，在第二单刀四掷开关中为非固定输入端口，第二端口P2、第三端口P3、第四端口P4连接有对应的介质滤波器；

多耦合线圈电路100，包括第一电感线圈L1、第二电感线圈L2以及第三电感线圈L3；第一电感线圈L1与第一端口P1连接，第二电感线圈L2连接在第二端口P2与第三端口P3之间，第三电感线圈L3连接在第四端口P4与第五端口P5之间；可以理解的是，多耦合线圈电路100能够利用电感线圈将第一端口P1、第二端口P2、第三端口P3、第四端口P4以及第五端口P5隔离起来，提高端口之间的隔离度。

晶体管控制电路，包括与第二端口P2至第五端口P5分别连接的第n控制电路，其中n依次对应为一至四；即晶体管控制电路包括第一控制电路110、第二控制电路120、第三控制电路130、第四控制电路140。第一控制电路110与第二端口P2连接，第二控制电路120与第三端口P3连接，第三控制电路130与第四端口P4连接，第四控制电路140与第五端口P5连接。

晶体管控制电路基于各个控制电路的电平信号，在作为备选端口的第二端口P2至第五端口P5中，选择一个目标端口与第一端口P1导通，以及利用第二电感线圈L2、第三电感线圈L3、其余备选端口所连接的控制电路，配置目标端口的负载，以实现目标端口的负载匹配。

其中第一控制电路110、第二控制电路120、第三控制电路130、第四控制电路140均配置有对应的电平信号，在不同电平信号下可以实现不同的工作状态。本发明实施例可以通过配置上述各个控制电路的电平信号，进而控制它们的工作状态，从而在第二端口P2至第五端口P5中，选择一个目标端口与第一端口P1导通，实现在不同频段的滤波器之间选通的目的。并且，在选通某个目标端口后，利用第二电感线圈L2、第三电感线圈L3、其余未选通的备选端口所连接的控制电路，配置目标端口的输出负载，以实现目标端口的负载匹配。本发明实施例针对不同的目标端口，配置的输出负载是不同的，从而可以实现减小每个选通电路的插入损耗的目的。

并且，本领域内通常采用λ/4传输线进行负载匹配，但其需要较大的布板面积，不利于片上集成。但本发明实施例利用电感线圈和控制电路实现负载匹配，因此可以减小面积，有利于片上集成，实现小型化的毫米波开关。

本发明实施例提供的毫米波滤波选频组件中的单刀N掷开关，能够利用多个电感线圈实现各端口之间的高隔离度，并且能够基于各个控制电路的电平信号，选择一个目标端口实现电路切换，从而导通不同频段的滤波器实现多信道选频。并且针对导通的不同目标端口，利用负载切换技术对应配置该目标端口的输出负载，以实现负载匹配，达到减小插入损耗的目的，因此，本发明实施例提出的毫米波滤波选频组件能够实现低带外抑制、低插入损耗和高隔离度性能。

以下，对本发明实施例提供的一种毫米波滤波选频组件中的单刀N掷开关的可选的实施方式进行说明，请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种毫米波滤波选频组件中的单刀四掷开关的具体结构示意图。图3以N为4进行示例性，关于N为其余取值的情况请参见图3理解，在此不再赘述。

可选的实施方式中，本发明实施例中的第一单刀四掷开关或第二单刀四掷开关还包括：

控制端口组，控制端口组包括第一控制端口V1，第二控制端口V2，第三控制端口V3以及第四控制端口V4；第一控制端口V1与第一控制电路连接，第二控制端口V2与第二控制电路连接，第三控制端口V3与第三控制电路连接，第四控制端口V4与第四控制电路连接，控制端口组用于为晶体管控制电路中的各个控制电路提供电平信号。

可选的，第n控制电路包括：第n晶体管Mn、第n栅极偏置电阻Rn以及第n晶体管Mn的源极间的第n外接电阻Rsub n，第n栅极偏置电阻Rn连接在第n晶体管Mn的栅极与第n控制端口Vn之间，第n晶体管Mn的漏极与第n+1端口并联，第n晶体管Mn的源极接地，第n外接电阻Rsub n的一端与第n晶体管Mn的衬底连接，第n外接电阻Rsub n的另一端接地。需要说明的是，为了简化，附图中n对应的标号未以汉字示意，而是以阿拉伯数字示意。

具体的，当n依次对应为一至四时，第n控制电路对应为第一控制电路110、第二控制电路120、第三控制电路130以及第四控制电路140。第一控制端口V1、第二控制端口V2，第三控制端口V3以及第四控制端口V4分别为第一控制电路110、第二控制电路120、第三控制电路130以及第四控制电路140提供电平信号。

那么，对应于前述的第n控制电路的具体结构如下：

第一控制电路110包括第一晶体管M1、第一栅极偏置电阻R1以及第一晶体管M1的源极间的第一外接电阻Rsub1，第一栅极偏置电阻R1连接在第一晶体管M1的栅极与第一控制端口V1之间，第一晶体管M1的漏极与第二端口P2并联，第一晶体管M1的源极接地，第一外接电阻Rsub1的一端与第一晶体管M1的衬底连接，第一外接电阻Rsub1的另一端接地。

第二控制电路120包括第二晶体管M2、第二栅极偏置电阻R2以及第二晶体管M2的源极间的第二外接电阻Rsub2，第二栅极偏置电阻R2连接在第二晶体管M2的栅极与第二控制端口V2之间，第二晶体管M2的漏极与第三端口P3并联，第二晶体管M2的源极接地，第二外接电阻Rsub2的一端与第二晶体管M2的衬底连接，第二外接电阻Rsub2的另一端接地。

第三控制电路130包括第三晶体管M3、第三栅极偏置电阻R3以及第三晶体管M3的源极间的第三外接电阻Rsub3，第三栅极偏置电阻R3连接在第三晶体管M3的栅极与第三控制端口V3之间，第三晶体管M3的漏极与第四端口P4并连，第三晶体管M3的源极接地，第三外接电阻Rsub3的一端与第三晶体管M3的衬底连接，第三外接电阻Rsub3的另一端接地。

第四控制电路140包括第四晶体管M4、第四栅极偏置电阻R4以及第四晶体管M4的源极间的第四外接电阻Rsub4，第四栅极偏置电阻R4连接在第四晶体管M4的栅极与第四控制端口V4之间，第四晶体管M4的漏极与第五端口P5并连，第四晶体管M4的源极接地，第四外接电阻Rsub4的一端与第四晶体管M4的衬底连接，第四外接电阻Rsub4的另一端接地。

需要注意的是，第一栅极偏置电阻R1、第二栅极偏置电阻R2、第三栅极偏置电阻R3以及第四栅极偏置电阻R4用于提高开关射频信号与电平信号的隔离度。

第一外接电阻Rsub1、第二外接电阻Rsub2、第三外接电阻Rsub3以及第四外接电阻Rsub4用于减小与其连接的晶体管的衬底的电阻，能够减小插入损耗。

进一步的，本发明实施例提供的第一单刀四掷开关或第二单刀四掷开关还包括：旁路电容C1，旁路电容C1一端与第一电感线圈L1相连，旁路电容C1的另一端接地。

本领域技术人员可以理解的是，旁路电容可将混有高频电流和低频电流的交流信号中的高频成分旁路滤掉，能够把来自第一端口P1的信号中的高频噪声作为滤除对象，滤除高频杂波。

以下对本发明实施例的单刀四掷开关的工作状态进行介绍，以便于理解本发明的单刀多掷开关的工作原理。

图4～图7为本发明实施例提供的一种毫米波滤波选频组件中的单刀四掷开关在不同电平信号下的等效电路图。

电平信号是电平值表示的信号，包括高电平“1”以及低电平“0”。以下对各个状态分别说明：

1)第一控制端口V1提供第一电平信号，第二控制端口V2、第三控制端口V3以及第四控制端口V4提供第二电平信号，第一晶体管M1开关断开，第二晶体管M2、第三晶体管M3以及第四晶体管M4开关导通，第一端口P1与第二端口P2导通。

可选的实施方式为：第一电平信号为低电平，比如为0；第二电平信号为高电平，比如为1。该状态下的等效电路图请参见图4。

由于为第一控制端口V1提供低电平，所以第一控制电路110的电平信号也为低电平，由于为第二控制端口V2、第三控制端口V3以及第四控制端口V4提供高电平，所以第二控制电路120、第三控制电路130以及第四控制电路140的电平信号也为高电平。本领域技术人员可以理解的是，根据晶体管的工作原理，第一晶体管M1开关断开，此时第一晶体管M1等效为晶体管关断电容Coff1，第二晶体管M2、第三晶体管M3以及第四晶体管M4开关导通，此时第二晶体管M2等效为晶体管导通电阻Ron2，第三晶体管M3等效为晶体管导通电阻Ron3，第四晶体管M4等效为晶体管导通电阻Ron4，同时，也包括第二晶体管M2的寄生电容、第三晶体管M3的寄生电容以及第四晶体管M4的寄生电容。本领域技术人员可以理解的是，这时，晶体管关断电容Coff1等效为第二端口P2的旁路电容，实现电平信号从第一端口P1传输到第二端口P2；晶体管导通电阻Ron2等效为第三端口P3的负载，晶体管导通电阻Ron2把第三端口P3短路到地，因此第一端口P1与第三端口P3断开；晶体管导通电阻Ron3等效为第四端口P4的负载，晶体管导通电阻Ron3把第四端口P4短路到地，因此第一端口P1与第四端口P4断开；晶体管导通电阻Ron4等效为第五端口P5的负载，晶体管导通电阻Ron4把第五端口P5短路到地，因此第一端口P1与第五端口P5断开。并且，第二电感线圈L2、第三电感线圈L3、第二晶体管M2的寄生电容、第三晶体管M3的寄生电容以及第四晶体管M4的寄生电容作为第二端口P2的负载。

2)第二控制端口V2提供第一电平信号，第一控制端口V1、第三控制端口V3以及第四控制端口V4提供第二电平信号，第二晶体管M2开关断开，第一晶体管M1、第三晶体管M3以及第四晶体管M4开关导通，第一端口P1与第三端口P3导通。

可选的实施方式为：第一电平信号为低电平，比如为0；第二电平信号为高电平，比如为1。该状态下的等效电路图请参见图5。

由于为第二控制端口V2提供低电平，所以第二控制电路120的电平信号也为低电平，由于为第一控制端口V1、第三控制端口V3以及第四控制端口V4提供高电平，所以第一控制电路110、第三控制点路130以及第四控制电路140的电平信号也为高电平。本领域技术人员可以理解的是，根据晶体管的工作原理，第二晶体管M2开关断开，此时第二晶体管M2等效为晶体管关断电容Coff2，第一晶体管M1、第三晶体管M3以及第四晶体管M4开关导通，此时第一晶体管M1等效为晶体管导通电阻Ron1，第三晶体管M3等效为晶体管导通电阻Ron3，第四晶体管M4等效为晶体管导通电阻Ron4，同时，也包括第一晶体管M1的寄生电容、第三晶体管M3的寄生电容以及第四晶体管M4的寄生电容。这时，晶体管关断电容Coff2等效为第三端口P3的旁路电容，实现电平信号从第一端口P1传输到第三端口P3；晶体管导通电阻Ron1等效为第二端口P2的负载，晶体管导通电阻Ron1把第二端口P2短路到地，因此第一端口P1与第二端口P2断开；晶体管导通电阻Ron3等效为第四端口P4的负载，晶体管导通电阻Ron3把第四端口P4短路到地，因此第一端口P1与第四端口P4断开；晶体管导通电阻Ron4等效为第五端口P5的负载，晶体管导通电阻Ron4把第五端口P5短路到地，因此第一端口P1与第五端口P5断开。并且，第二电感线圈L2、第三电感线圈L3、第一晶体管M1的寄生电容、第三晶体管M3的寄生电容以及第四晶体管M4的寄生电容作为第三端口P3的负载。

3)第三控制端口V3提供第一电平信号，第一控制端口V1、第二控制端口V2以及第四控制端口V4提供第二电平信号，第三晶体管M3开关断开，第一晶体管M1、第二晶体管M2以及第四晶体管M4开关导通，第一端口P1与第四端口P4导通。

可选的实施方式为：第一电平信号为低电平，比如为0；第二电平信号为高电平，比如为1。该状态下的等效电路图请参见图6。

由于为第三控制端口V3提供低电平，所以第三控制点路130的电平信号也为低电平，由于为第一控制端口V1、第二控制端口V2以及第四控制端口V4提供高电平，所以第一控制电路110、第二控制电路120以及第四控制电路140的电平信号也为高电平。本领域技术人员可以理解的是，根据晶体管的工作原理，第三晶体管M3开关断开，此时第三晶体管M3等效为晶体管关断电容Coff3，第一晶体管M1、第二晶体管M2以及第四晶体管M4开关导通，此时第一晶体管M1等效为晶体管导通电阻Ron1，第二晶体管M2等效为晶体管导通电阻Ron2，第四晶体管M4等效为晶体管导通电阻Ron4，同时，也包括第一晶体管M1的寄生电容、第二晶体管M2的寄生电容以及第四晶体管M4的寄生电容。这时，晶体管关断电容Coff3等效为第四端口P4的旁路电容，实现电平信号从第一端口P1传输到第四端口P4；晶体管导通电阻Ron1等效为第二端口P2的负载，晶体管导通电阻Ron1把第二端口P2短路到地，因此第一端口P1与第二端口P2断开；晶体管导通电阻Ron2等效为第三端口P3的负载，晶体管导通电阻Ron2把第三端口P3短路到地，因此第一端口P1与第三端口P3断开；晶体管导通电阻Ron4等效为第五端口P5的负载，晶体管导通电阻Ron4把第五端口P5短路到地，因此第一端口P1与第五端口P5断开。并且，第二电感线圈L2、第三电感线圈L3、第一晶体管M1的寄生电容、第二晶体管M2的寄生电容以及第四晶体管M4的寄生电容作为第四端口P4的负载。

4)第四控制端口V4提供第一电平信号，第一控制端口V1、第二控制端口V2以及第三控制端口V3提供第二电平信号，第一晶体管M1、第二晶体管M2以及第三晶体管M3开关导通，第四晶体管M4开关断开，第一端口P1与第五端口(P5)导通。

可选的实施方式为：第一电平信号为低电平，比如为0；第二电平信号为高电平，比如为1。该状态下的等效电路图请参见图7。

由于为第四控制端口V4提供低电平，所以第四控制电路140的电平信号也为低电平，由于为第一控制端口V1、第二控制端口V2以及第三控制端口V3提供高电平，所以第一控制电路110、第二控制电路120以及第三控制点路130的电平信号也为高电平。本领域技术人员可以理解的是，根据晶体管的工作原理，第四晶体管M4开关断开，此时第四晶体管M4等效为晶体管关断电容Coff4，第一晶体管M1、第二晶体管M2以及第三晶体管M开关导通，此时第一晶体管M1等效为晶体管导通电阻Ron1，第二晶体管M2等效为晶体管导通电阻Ron2，第三晶体管M3等效为晶体管导通电阻Ron3，同时，也包括第一晶体管M1的寄生电容、第二晶体管M2的寄生电容以及第三晶体管M3的寄生电容。这时，晶体管关断电容Coff4等效为第五端口P5的旁路电容，实现电平信号从第一端口P1传输到第五端口P5；晶体管导通电阻Ron1等效为第二端口P2的负载，晶体管导通电阻Ron1把第二端口P2短路到地，因此第一端口P1与第二端口P2断开；晶体管导通电阻Ron2等效为第三端口P3的负载，晶体管导通电阻Ron2把第三端口P3短路到地，因此第一端口P1与第三端口P3断开；晶体管导通电阻Ron3等效为第四端口P4的负载，晶体管导通电阻Ron3把第四端口P4短路到地，因此第一端口P1与第四端口P4断开。并且，第二电感线圈L2、第三电感线圈L3、第一晶体管M1的寄生电容、第二晶体管M2的寄生电容以及第三晶体管M3的寄生电容作为第五端口P5的负载。

为了证实本发明实施例提供的毫米波滤波选频组件的工作效果，以下结合单刀四掷开关的具体参数和仿真结果进行说明。

一种可选的实施方式中，第一晶体管M1由6组场效应晶体管组成，且每组场效应晶体管包括有64个沟道，且沟道宽度为1μm，沟道长度为40nm；第二晶体管M2由6组场效应晶体管组成，且每组场效应晶体管包括有64个沟道，且沟道宽度为1μm，沟道长度为40nm；第三晶体管M3由6组场效应晶体管组成，且每组场效应晶体管包括有64个沟道，且沟道宽度为1μm，沟道长度为40nm；第四晶体管M4由6组场效应晶体管组成，且每组场效应晶体管包括有64个沟道，且沟道宽度为1μm，沟道长度为40nm。

第一栅极偏置电阻R1、第二栅极偏置电阻R2、第三栅极偏置电阻R3以及第四栅极偏置电阻R4的阻值均为3KΩ。

第一外接电阻Rsub1、第二外接电阻Rsub2、第三外接电阻Rsub3以及第四外接电阻Rsub4的阻值均为6KΩ，旁路电容C1的电容为40fF。

本实施例中，针对上述结构参数的单刀四掷开关，可以实现：应用频段包括30GHz～50GHz。在该应用频段内，第一端口P1与其余端口的插入损耗的不匹配度小于0.23dB，第一端口P1与其余端口的插入损耗小于2.3dB，第一端口P1与其余端口的隔离度大于24.3dB。

需要注意的是，本发明实施例提供的单刀四掷开关内的结构参数不局限于此，本领域技术人员能够想到根据使用条件不同使用不同参数的结构达到同样的效果。

本实施例中，利用晶体管在不同电平下导通或者关断的原理，通过控制控制端口组的电平信号，为其中一个控制电路的晶体管提供的电平信号与为其余控制电路的晶体管提供的电平信号相反，因此能够实现不同备选端口的切换。同时，通过对目标端口的负载进行配置，实现在不同目标端口导通时，均具有较低的插入损耗。

并且，相比于图1和2所示的单刀四掷开关，本发明实施例提供的单刀四掷开关，通过晶体管控制电路的栅极偏置电阻能够提高开关射频信号与电平信号的隔离度，通过外接电阻能够减小晶体管的衬底的电阻，达到减小插入损耗的目的，进一步保证了单刀四掷开关在不同工作状态下都具有较小的插入损耗以及较高隔离度的性能，能够端口良好匹配。

第二方面，本发明实施例提供了一种集成电路，包括上述的毫米波滤波选频组件。

本发明实施例中，可以利用毫米波滤波选频组件搭建一种包含该毫米波滤波选频组件的集成电路，该集成电路可以应用于射频接收或发射电路等电路。

本实施例提供的集成电路，其中包括毫米波滤波选频组件，其通过选用介质滤波器，能够实现减小插入损耗、提高带外抑制的目的。利用两个单刀N掷开关可以实现不同频段滤波器的多信道选频，并且，每个单刀N掷开关通过利用多耦合线圈电路能够提高端口隔离度；利用负载切换技术能够调整导通端口的负载，实现负载匹配，达到进一步减小插入损耗的目的。因此，本发明实施例提出的毫米波滤波选频组件能够实现低带外抑制、低插入损耗和高隔离度性能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种毫米波滤波选频组件，其特征在于，包括：

第一单刀N掷开关，用于接收毫米波信号，并由其中一个非固定输出端口输出所述毫米波信号；

滤波器组，包括并联在所述第一单刀N掷开关和所述第二单刀N掷开关之间的N-1个介质滤波器；用于将所述第一单刀N掷开关输出的毫米波信号利用对应的一个介质滤波器进行滤波，输出滤波信号；

第二单刀N掷开关，用于利用其中一个非固定输入端口接收所述滤波信号并由输出端口输出；

其中，所述第一单刀N掷开关和所述第二单刀N掷开关包括多耦合线圈电路和晶体管控制电路，并利用所述多耦合线圈电路实现端口隔离，利用负载切换技术调整端口负载；且所述第一单刀N掷开关有一个固定输出端口连接50欧姆负载，所述第二单刀N掷开关有一个固定输入端口连接50欧姆负载，N为大于3的自然数。

2.根据权利要求1所述的毫米波滤波选频组件，其特征在于，N为4；

相应的，所述第一单刀N掷开关或所述第二单刀N掷开关，包括：

第一端口(P1)、第二端口(P2)、第三端口(P3)、第四端口(P4)以及第五端口(P5)；其中所述第一端口(P1)在所述第一单刀N掷开关中为输入端口，在所述第二单刀N掷开关中为输出端口；所述第五端口(P5)在所述第一单刀N掷开关中为所述固定输出端口，在所述第二单刀N掷开关中为所述固定输入端口；所述第二端口(P2)、所述第三端口(P3)、所述第四端口(P4)在所述第一单刀N掷开关中为所述非固定输出端口，在所述第二单刀N掷开关中为所述非固定输入端口，所述第二端口(P2)、所述第三端口(P3)、所述第四端口(P4)连接有对应的介质滤波器；

多耦合线圈电路，包括第一电感线圈(L1)、第二电感线圈(L2)以及第三电感线圈(L3)；所述第一电感线圈(L1)与所述第一端口(P1)连接，所述第二电感线圈(L2)连接在所述第二端口(P2)与所述第三端口(P3)之间，所述第三电感线圈(L3)连接在所述第四端口(P4)与所述第五端口(P5)之间；

晶体管控制电路，包括与所述第二端口(P2)至所述第五端口(P5)分别连接的第n控制电路，其中n依次对应为一至四；所述晶体管控制电路基于各个控制电路的电平信号，在作为备选端口的所述第二端口(P2)至所述第五端口(P5)中，选择一个目标端口与所述第一端口(P1)导通，以及利用所述第二电感线圈(L2)、所述第三电感线圈(L3)、其余备选端口所连接的控制电路，配置所述目标端口的负载，以实现所述目标端口的负载匹配。

3.根据权利要求2所述的毫米波滤波选频组件，其特征在于，所述第一单刀N掷开关或所述第二单刀N掷开关还包括：

控制端口组，所述控制端口组包括第一控制端口(V1)，第二控制端口(V2)，第三控制端口(V3)以及第四控制端口(V4)；所述第一控制端口(V1)与所述第一控制电路连接，所述第二控制端口(V2)与所述第二控制电路连接，所述第三控制端口(V3)与所述第三控制电路连接，所述第四控制端口(V4)与所述第四控制电路连接，所述控制端口组用于为所述晶体管控制电路中的各个控制电路提供电平信号。

4.根据权利要求3所述的毫米波滤波选频组件，其特征在于，所述第n控制电路包括：第n晶体管(Mn)、第n栅极偏置电阻(Rn)以及所述第n晶体管(Mn)的源极间的第n外接电阻(Rsub n)，所述第n栅极偏置电阻(Rn)连接在所述第n晶体管(Mn)的栅极与所述第n控制端口(Vn)之间，所述第n晶体管(Mn)的漏极与第n+1端口并联，所述第n晶体管(Mn)的源极接地，所述第n外接电阻(Rsub n)的一端与所述第n晶体管(Mn)的衬底连接，所述第n外接电阻(Rsub n)的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的毫米波滤波选频组件，其特征在于，所述第一控制端口(V1)提供第一电平信号，所述第二控制端口(V2)、所述第三控制端口(V3)以及所述第四控制端口(V4)提供第二电平信号，所述第一晶体管(M1)开关断开，所述第二晶体管(M2)、所述第三晶体管(M3)以及所述第四晶体管(M4)开关导通，所述第一端口(P1)与所述第二端口(P2)导通。

6.根据权利要求4所述的毫米波滤波选频组件，其特征在于，所述第二控制端口(V2)提供第一电平信号，所述第一控制端口(V1)、所述第三控制端口(V3)以及所述第四控制端口(V4)提供第二电平信号，所述第二晶体管(M2)开关断开，所述第一晶体管(M1)、所述第三晶体管(M3)以及所述第四晶体管(M4)开关导通，所述第一端口(P1)与所述第三端口(P3)导通。

7.根据权利要求4所述的毫米波滤波选频组件，其特征在于，所述第三控制端口(V3)提供第一电平信号，所述第一控制端口(V1)、所述第二控制端口(V2)以及所述第四控制端口(V4)提供第二电平信号，所述第三晶体管(M3)开关断开，所述第一晶体管(M1)、所述第二晶体管(M2)以及所述第四晶体管(M4)开关导通，所述第一端口(P1)与所述第四端口(P4)导通。

8.根据权利要求4所述的毫米波滤波选频组件，其特征在于，所述第四控制端口(V4)提供第一电平信号，所述第一控制端口(V1)、所述第二控制端口(V2)以及所述第三控制端口(V3)提供第二电平信号，所述第一晶体管(M1)、所述第二晶体管(M2)以及所述第三晶体管(M3)开关导通，所述第四晶体管(M4)开关断开，所述第一端口(P1)与所述第五端口(P5)导通。

9.根据权利要求2所述的毫米波滤波选频组件，其特征在于，所述第一单刀N掷开关或所述第二单刀N掷开关还包括：

旁路电容(C1)，所述旁路电容(C1)一端与所述第一电感线圈(L1)相连，所述旁路电容(C1)的另一端接地。

10.一种集成电路，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的毫米波滤波选频组件。

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