一种多天线模式的射频前端电路和集成电路模块

技术领域

本发明属于电路领域，具体涉及一种多天线模式的射频前端电路和集成电路模块。

背景技术

在通信领域中，射频前端电路的主要作用是将小信号功率放大后通过天线辐射出去，或者将天线接收到的小信号，通过低噪声放大器进行放大，并传输给基带信号电路进行处理。射频前端电路一般会采用多个天线实现信号发射与接收。比较常见的一种天线工作模式为半双工通信模式，在该模式下，收发信息分时工作。

但目前的整机系统中，往往需要实现收发并行功能，即将发射信号切换至不同的天线完成发射的同时，能够利用其它天线实现信号接收。并且，在完成上述功能的同时，需要最大限度地减小信号的损失，这就需要提高电路的隔离度，以及减小插入损耗。

因此，如何实现一种满足上述需求的多天线模式的射频前端电路，是本领域内亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种多天线模式的射频前端电路和集成电路模块。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，本发明实施例提出了一种多天线模式的射频前端电路，包括：

顺次连接的射频信号输入端、第一隔离器、第一温度补偿器、推动级放大器、第一滤波器、单刀N掷开关和N路并联的发射通道，每路发射通道与所述单刀N掷开关的一个输出端口连接，每路发射通道包括依次连接的末级放大器、双节环形器、第二滤波器和天线；每路发射通道通过所述双节环形器对应连接一接收通道，用于接收该路发射通道对应的天线的输入信号；

其中，所述单刀N掷开关用于选择一个输出端口与输入端口连接并输出接收到的射频信号，以实现导通一个发射通道，所述单刀N掷开关未导通的发射通道中的天线接收输入信号并传输给对应的接收通道；所述单刀N掷开关包括耦合电感电路以及晶体管控制电路，利用所述耦合电感电路实现端口隔离，利用所述晶体管控制电路调节导通的输出端口的负载；N为大于3的自然数。

可选的，所述接收通道包括：

顺次连接的限幅器、低噪声放大器、第二温度补偿器、第二隔离器、接收信号输出端，其中，所述限幅器的输入端与所述双节环形器的一个输出端连接。

可选的，N为4；

所述单刀N掷开关还包括：

输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口以及第四输出端口；

耦合电感电路，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输入端口连接，所述第二电感线圈连接在所述第一输出端口与所述第二输出端口之间，所述第三电感线圈连接在所述第三输出端口与所述第四输出端口之间；

晶体管控制电路，包括分别与所述第一输出端口、所述第二输出端口、所述第三输出端口、所述第四输出端口连接的第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，选择一个输出端口实现与所述输入端口导通，以及利用与各个输出端口连接的电感线圈、除该输出端口之外的其余输出端口所连接的控制电路，配置该输出端口的负载，以实现该输出端口的负载匹配。

可选的，所述单刀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晶体管的漏极与所述第n输出端口并联，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，所述输入端口与所述第一输出端口导通。

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，所述输入端口与所述第二输出端口导通。

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、所述第二晶体管以及所述第四晶体管开关导通，所述输入端口与所述第三输出端口导通。

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，所述输入端口与所述第四输出端口导通。

第二方面，本发明实施例提供了一种集成电路模块，包括：上述任一种多天线模式的射频前端电路。

本发明实施例提供的多天线模式的射频前端电路，通过切换末前级的单刀N掷开关，可以将不同的射频信号切换至对应发射通道的天线进行发射，可以在整机工作时，分时对外辐射信号；每个天线均有独立的接收通道，实现其中一个天线对外辐射信号的同时，其它接收通道正常、同时地接收多方向信息，实现收发并行处理，能够完成多天线模式下的半双工工作模式，即通过一天线发射射频信号时，同时利用其它天线实现实时信号接收功能。因此可以完成数据链组网通信，为数据分发提供实时硬件平台。并且本发明实施例的末前级的单刀N掷开关为小功率开关，可以减少通道中的开关噪声，提高开关速率；每个单刀N掷开关通过利用耦合电感电路实现端口隔离，能够提高隔离度，利用晶体管控制电路调节导通的输出端口的负载，实现负载匹配，能够达到减小插入损耗的目的。

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多天线模式的射频前端电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种多天线模式的射频前端电路的接收通道的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种多天线模式的射频前端电路的单刀四掷开关的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种多天线模式的射频前端电路的单刀四掷开关的具体结构示意图；

图5～图8为本发明实施例提供的一种多天线模式的射频前端电路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。

为了在射频前端电路中实现多天线收发并行，满足低插入损耗和高隔离度。本发明实施例提供了一种多天线模式的射频前端电路和集成电路模块。下面，首先对该多天线模式的射频前端电路进行介绍。

第一方面，本发明实施例提出了一种多天线模式的射频前端电路。参见图1，图1为本发明实施例提供的一种多天线模式的射频前端电路的结构示意图，包括：

顺次连接的射频信号输入端1、第一隔离器2、第一温度补偿器3、推动级放大器4、第一滤波器5、单刀N掷开关6和N路并联的发射通道，每路发射通道与单刀N掷开关6的一个输出端口连接，每路发射通道包括依次连接的末级放大器7、双节环形器8、第二滤波器9和天线10；每路发射通道通过双节环形器8对应连接一接收通道，用于接收该路发射通道对应的天线10的输入信号；

其中，单刀N掷开关6用于选择一个输出端口与输入端口连接并输出接收到的射频信号，以实现导通一个发射通道，单刀N掷开关6未导通的发射通道中的天线10接收输入信号并传输给对应的接收通道；单刀N掷开关6包括耦合电感电路以及晶体管控制电路，利用耦合电感电路实现端口隔离，利用晶体管控制电路调节导通的输出端口的负载；N为大于3的自然数。

以下，结合信号发射过程和信号接收过程，对本实施例中的各个部件进行介绍：

射频信号经射频信号输入端1输入，经第一隔离器2与输入端匹配之后，经第一温度补偿器3进行温度补偿，减小因温度变化导致的器件工作状态漂移和信号损耗；之后经过推动级放大器4进行初级功率放大；然后进入第一滤波器5初步滤除前级通道放大的通信频带以外的底噪信号；之后进入单刀N掷开关6的输入端口，单刀N掷开关6在N个输出端口中选择一个与输入端口连接，实现开关导通，从而将接收的射频信号切换至不同的发射通道，实现导通一个发射通道，将射频信号进入导通的发射通道中的末级放大器7进行功率放大；之后经过双节环形器8保证良好的输出端匹配和端口隔离；再经过第二滤波器9滤除杂波信号，最后通过天线10发射出去。

由于每个天线10有独立对应的接收通道，在其中一个发射通道导通用于发射的射频信号时，单刀N掷开关6未导通的发射通道中的天线10可以接收输入信号并传输给对应的接收通道；具体的，一天线10接收到输入信号后，经由对应发射通道中的第二滤波器9进行滤波处理，再经由双节环形器8中与接收通道连接的输出端口，将输入信号传输至该天线10对应的接收通道。其中接收通道对输入信号的处理主要包括功率放大以及滤波等。本领域技术人员可以理解的是，其实第二滤波器9和双节环形器8也可以视为接收通道的一部分。在本发明实施例中，当单刀多掷开关6选通某一路发射通道向外发送射频信号的时候，其余多路天线能够同时接收不同方向的输入信号，可以理解的是用于向外发送射频信号的天线不能够同时接收输入信号。

可选的一种实施方式中，参见图2，图2为本发明实施例提供的一种多天线模式的射频前端电路的接收通道的结构示意图；该接收通道包括：

顺次连接的限幅器11、低噪声放大器12、第二温度补偿器13、第二隔离器14、接收信号输出端15，其中，限幅器11的输入端与双节环形器8的一个输出端连接。

针对于上述接收通道，工作过程包括：天线10接收到的信号经过第二滤波器9后，经双节环形器8进入限幅器11，再经过低噪声放大器12、第二温度补偿器13、第二隔离器14后，输出至接收信号输出端15输出，以进行后续基带信号处理等。

其中，需要说明的是，与限幅器11的输入端连接的双节环形器8的输出端，是双节环形器8与末级放大器7和第二滤波器9连接的端口之外的另一个端口。关于接收通道中各个模块的作用请参见现有技术理解，在此不再赘述。

针对本发明实施例中的单刀N掷开关进行补充说明，该单刀N掷开关有一个输入端口，N个输出端口，每个输出端口连接一个发射通道中的末级放大器7；且每个单刀N掷开关包括耦合电感电路和晶体管控制电路，其利用耦合电感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。并且，该单刀N掷开关位于推动级功率放大器5的输出端，接收的信号功率较小，因此，相比于大功率开关，本发明实施例中的单刀N掷开关可以减少通道中的开关噪声，提高开关速率，具备快速切换能力。

本发明实施例提供的多天线模式的射频前端电路，通过切换末前级的单刀N掷开关，可以将不同的射频信号切换至对应发射通道的天线进行发射，可以在整机工作时，分时对外辐射信号；每个天线均有独立的接收通道，实现其中一个天线对外辐射信号的同时，其它接收通道正常、同时地接收多方向信息，实现收发并行处理，能够完成多天线模式下的半双工工作模式，即通过一天线发射射频信号时，同时利用其它天线实现实时信号接收功能。因此可以完成数据链组网通信，为数据分发提供实时硬件平台。并且本发明实施例的末前级的单刀N掷开关为小功率开关，可以减少通道中的开关噪声，提高开关速率；每个单刀N掷开关通过利用耦合电感电路实现端口隔离，能够提高隔离度，利用晶体管控制电路调节导通的输出端口的负载，实现负载匹配，能够达到减小插入损耗的目的。

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单刀N掷开关的结构具体说明，多天线模式的射频前端电路中的其余结构不再赘述。请参见图3，图3为本发明实施例提供的一种多天线模式的射频前端电路的单刀四掷开关的结构示意图；图3具体以N为4进行示例性说明，即图3中的单刀四掷开关代表本发明实施例的单刀N掷开关6。其余N的取值情况请参见图3进行理解。

可选的一种实施方式中，该单刀四掷开关，包括：

输入端口P1、第一输出端口P2、第二输出端口P3、第三输出端口P4以及第四输出端口P5；

耦合电感电路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与输入端口P1连接，第二电感线圈L2连接在第一输出端口P2与第二输出端口P3之间，第三电感线圈L3连接在第三输出端口P4与第四输出端口P5之间；可以理解的是，耦合电感电路100能够利用电感线圈将输入端口P1、第一输出端口P2、第二输出端口P3、第三输出端口P4以及第四输出端口P5隔离起来，提高端口之间的隔离度。

晶体管控制电路，包括分别与第一输出端口P2、第二输出端口P3、第三输出端口P4、第四输出端口P5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与第一输出端口P2连接，第二控制电路120与第二输出端口P3连接，第三控制电路130与第三输出端口P4连接，第四控制电路140与第四输出端口P5连接。晶体管控制电路基于各个控制电路的电平信号，选择一个输出端口实现与输入端口导通，以及利用与各个输出端口连接的电感线圈、除该输出端口之外的其余输出端口所连接的控制电路，配置该输出端口的负载，以实现该输出端口的负载匹配。

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，从而在第二输出端口P3、第三输出端口P4以及第四输出端口P5中，选择一个输出端口与输入端口P1导通，实现导通一个发射通道的目的。并且，在导通某个输出端口后，利用第二电感线圈L2、第三电感线圈L3、其余未选通的输出端口所连接的控制电路，配置该导通的输出端口的负载，以实现该导通的输出端口的负载匹配。本发明实施例针对导通的不同输出端口，配置的输出负载是不同的，从而可以减小每个导通的发射通道的插入损耗。

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，实现小型化开关。

本发明实施例提供的多天线模式的射频前端电路中的单刀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，选择一个输出端口实现发射通道切换。并且针对导通的不同的输出端口，利用负载切换技术对应配置该输出端口的输出负载，以实现负载匹配，达到减小插入损耗的目的，因此，能够保证本发明实施例提出的多天线模式的射频前端电路具备低插入损耗和高隔离度性能。

以下，对本发明实施例提供的多天线模式的射频前端电路中的单刀N掷开关结构的可选的实施方式进行说明，请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种多天线模式的射频前端电路中的单刀四掷开关的具体结构示意图。关于N为其余取值的情况请参见图4理解，在此不再赘述。

可选的实施方式中，本发明实施例中的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Rsubn，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输出端口并联，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。

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的漏极与第一输出端口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的漏极与第二输出端口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的漏极与第三输出端口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的漏极与第四输出端口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用于提高信号隔离度。

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，能够把输入端口P1的信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除。

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

图5～图8为本发明实施例提供的一种多天线模式的射频前端电路的单刀四掷开关在不同电平信号下的等效电路图。为了简化，图中未示出多天线模式的射频前端电路其他模块与单刀四掷开关的连接关系。

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，输入端口P1与第一输出端口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5。

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等效为第一输出端口P2的旁路电容，实现电平信号从输入端口P1传输到第一输出端口P2；晶体管导通电阻Ron2等效为第二输出端口P3的负载，晶体管导通电阻Ron2把第二输出端口P3短路到地，因此输入端口P1与第二输出端口P3断开；晶体管导通电阻Ron3等效为第三输出端口P4的负载，晶体管导通电阻Ron3把第三输出端口P4短路到地，因此输入端口P1与第三输出端口P4断开；晶体管导通电阻Ron4等效为第四输出端口P5的负载，晶体管导通电阻Ron4把第四输出端口P5短路到地，因此输入端口P1与第四输出端口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的寄生电容作为第一输出端口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，输入端口P1与第二输出端口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6。

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等效为第二输出端口P3的旁路电容，实现电平信号从输入端口P1传输到第二输出端口P3；晶体管导通电阻Ron1等效为第一输出端口P2的负载，晶体管导通电阻Ron1把第一输出端口P2短路到地，因此输入端口P1与第一输出端口P2断开；晶体管导通电阻Ron3等效为第三输出端口P4的负载，晶体管导通电阻Ron3把第三输出端口P4短路到地，因此输入端口P1与第三输出端口P4断开；晶体管导通电阻Ron4等效为第四输出端口P5的负载，晶体管导通电阻Ron4把第四输出端口P5短路到地，因此输入端口P1与第四输出端口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的寄生电容作为第二输出端口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，输入端口P1与第三输出端口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7。

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等效为第三输出端口P4的旁路电容，实现电平信号从输入端口P1传输到第三输出端口P4；晶体管导通电阻Ron1等效为第一输出端口P2的负载，晶体管导通电阻Ron1把第一输出端口P2短路到地，因此输入端口P1与第一输出端口P2断开；晶体管导通电阻Ron2等效为第二输出端口P3的负载，晶体管导通电阻Ron2把第二输出端口P3短路到地，因此输入端口P1与第二输出端口P3断开；晶体管导通电阻Ron4等效为第四输出端口P5的负载，晶体管导通电阻Ron4把第四输出端口P5短路到地，因此输入端口P1与第四输出端口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的寄生电容作为第三输出端口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，输入端口P1与第四输出端口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8。

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等效为第四输出端口P5的旁路电容，实现电平信号从输入端口P1传输到第四输出端口P5；晶体管导通电阻Ron1等效为第一输出端口P2的负载，晶体管导通电阻Ron1把第一输出端口P2短路到地，因此输入端口P1与第一输出端口P2断开；晶体管导通电阻Ron2等效为第二输出端口P3的负载，晶体管导通电阻Ron2把第二输出端口P3短路到地，因此输入端口P1与第二输出端口P3断开；晶体管导通电阻Ron3等效为第三输出端口P4的负载，晶体管导通电阻Ron3把第三输出端口P4短路到地，因此输入端口P1与第三输出端口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的寄生电容作为第四输出端口P5的负载。

为了证实本发明实施例提供的射频前端电路的工作效果，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开关模块，可以实现：应用频段包括40GHz～50GHz。在应用频段内，输入端口P1与各个输出端口的插入损耗的不匹配度小于0.22dB，输入端口P1与各个输出端口的插入损耗小于2.3dB，输入端口P1与各个输出端口的隔离度大于23.1dB。

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1～3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模块，包括上述的多天线模式的射频前端电路。

本发明实施例提供的集成电路模块，包括多天线模式的射频前端电路，其通过切换末前级的单刀N掷开关，可以将不同的射频信号切换至对应发射通道的天线进行发射，可以在整机工作时，分时对外辐射信号；每个天线均有独立的接收通道，实现其中一个天线对外辐射信号的同时，其它接收通道正常、同时地接收多方向信息，实现收发并行处理，能够完成多天线模式下的半双工工作模式，即通过一天线发射射频信号时，同时利用其它天线实现实时信号接收功能。因此可以完成数据链组网通信，为数据分发提供实时硬件平台。并且本发明实施例的末前级的单刀N掷开关为小功率开关，可以减少通道中的开关噪声，提高开关速率；每个单刀N掷开关通过利用耦合电感电路实现端口隔离，能够提高隔离度，利用晶体管控制电路调节导通的输出端口的负载，实现负载匹配，能够达到减小插入损耗的目的。

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。