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历经146年,从有线通信到无线通信,无线通信历经1G到5G,人类的通讯方式发生了极大改变。如今,人们衣食住行都可通过手机购买或预定。在新冠疫情下,行程卡真实反映个人行踪,健康码实时更新个人感染状态,这些都离不开基站和手机,射频前端电路是基站和手机收发信息的关键。射频开关是射频前端的重要组成部分。射频开关在频段选择、多天线技术的路径选择、手机及其他便携电子设备的多功能选择等多种应用中都扮演着关键角色。射频开关控制器是射频开关的控制模块,其根据给定的控制信号向射频开关功率管提供合适的直流偏置电压来控制射频开关的工作模式。一个性能良好的射频开关控制器能在保持低功耗的同时,提供给射频开关稳定的偏置,并保持快的建立和切换时间。高性能的射频开关控制器的研究与设计是十分必要的。本文首先介绍了射频开关的常见架构及直流偏置方式,进而介绍了控制器所需要实现的功能及组成架构。紧接着以体硅CMOS工艺为对比,阐述SOI CMOS工艺在射频开关及射频开关控制器设计上的优势。然后,基于0.18μm SOI CMOS工艺,设计了一款DPDT射频开关控制器,该设计集成了带隙电压基准电路、低压差线性稳压器、负压产生器、三值逻辑驱动电路等。电源电压为2.8V,负压建立6.12μs,转换速率为4μs,开关稳态操作时功耗为44.4μA。版图设计面积为0.75×0.35 mm~2。对芯片进行实测,负压建立时间为6.5μs,开关稳态操作时静态功耗为55.9μA。最后,基于0.18μm SOI CMOS工艺,本文还设计了一款SPDT射频开关控制器,该设计电源电压仅为1.8V,由于其为低电源电压,为了得到较快的建立及转换速度和较低的功耗,本文提出了一种新型可跳频倍压电路。传统的电荷泵电路使用恒定频率的时钟供给电荷泵,快的建立时间和恢复时间需要高的时钟频率,而高时钟频率又会带来大电流,导致高的功耗损失。而所提出的新型可跳频倍压电路仅在建立以及开关转换时有着较高的时钟频率以加快建立或恢复,而在一段时间后该时钟频率会下降以减少功耗。最终设计的SPDT开关控制器正压输出建立时间为3.795μs,控制信号转换时恢复时间为1.396μs;负压输出建立时间为5.293μs,控制信号转换时恢复时间为2.257μs,开关稳态工作时直流功耗16.81μA。在保持几乎相等的转换速率的情况下,该设计比传统倍压电路节省了28.6%的功耗,在开关进入稳态操作后,电流功耗降低36.7%。