优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路及芯片的制作方法

本发明涉及一种优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路，同时也涉及包括该射频开关电路的芯片及相应的电子设备，属于射频集成电路。

背景技术：

1、在通信技术领域中，射频开关电路作为射频前端模块中的重要组成部分之一，其作用是准确切换射频信号的传输路径，选通相应的射频通路；在无线通信系统共用天线的情况下，可以实现射频信号的接收和发射；还可以应用于天线阻抗调谐从而提高天线效率。

2、在现有技术中，射频开关电路通常会工作在高电压和高功率的工作场景中，需要承受较大的电压波动。提高射频开关电路的耐受功率和耐压能力的方法一般采用开关晶体管的堆叠结构，即射频开关电路由多级开关晶体管串联形成。但这种堆叠结构的射频开关电路中存在电压分布不均衡的现象，从而产生大量谐波，使得射频开关电路的耐受功率和耐压能力受限。影响射频收发机的信号处理能力，导致通信系统的通信质量降低，以及射频开关电路用于天线阻抗调谐时使得天线效率降低。

3、在申请号为202210880652.3的中国专利申请中，公开了一种支持高功率模式的射频开关电路、芯片及其电子设备。该射频开关电路由多级开关晶体管单元串联组成；在每级开关晶体管单元中，第一晶体管的栅极与栅极偏置电阻连接，栅极偏置电阻的另一端连接栅极偏置电压；第一晶体管的漏极与前一级开关晶体管单元中的第一晶体管的源极连接，第一晶体管的源极与后一级开关晶体管单元中的第一晶体管的漏极连接；通路电阻的两端分别与第一晶体管的漏极和源极连接，第一晶体管的体极分别与第二晶体管的源极、第三晶体管的源极连接；第二晶体 管的栅极与第一晶体管的源极连接，第三晶体管的栅极与第一晶体管的漏极连接。该射频开关电路通过改善开关链路上电压分布的均匀性，使得功率输出能力得到明显提高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路。

2、本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包括该射频开关电路的芯片及相应的电子设备。

3、为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

4、根据本发明实施例的第一方面，提供一种优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路，该射频开关电路由n个开关晶体管源漏链接堆叠构成，n为正整数并且n≥3；其中，

5、每个所述开关晶体管的源端和漏端均通过一个源漏偏置电阻连接；每个所述开关晶体管的体端均与一个体端偏置电阻连接，n个所述体端偏置电阻依次串联连接后，首端与体端偏置电压源连接；

6、同时，第一级所述开关晶体管的体端通过一条或两条均由x个二极管正负串联构成的支路与第二级所述开关晶体管的漏端连接；

7、中间偶数级所述开关晶体管的体端各自分别通过一条由x个或者y个二极管正负串联构成的支路与各自开关晶体管的源端及漏端连接；中间奇数级所述开关晶体管的体端各自分别通过一条由x个二极管正负串联构成的支路与前一级所述开关晶体管的源端及后一级所述开关晶体管的漏端连接；

8、第n级所述开关晶体管的体端通过一条或两条均由x个二极管正负串联构成的支路与第n－1级所述开关晶体管的源端连接；

9、其中，x、y均为正整数，并且x≥1、y≤x；二极管正负串联构成的支路的正端均与所述开关晶体管的体端连接。

10、其中较优地，所述射频开关电路处于关断状态时，当所述开关晶体管的源漏端电压差达到串联二极管支路的导通电压时，该串联二极管支路导通后成为低阻通路，所述开关晶体管的体端泄露电流通过该低阻通路流到自身开关晶体管的源端和漏端或者相邻开关晶体管的源端和漏端后相互抵消，避免了所述开关晶体管的体端偏置电压被抬高后导致的所述射频开关电路性能的恶化，优化了堆叠开关管电压分布的均衡性。

11、其中较优地，所述射频开关电路处于导通状态时，所述串联二极管支路两端的电压相等而被短接，处于开路状态。

12、其中较优地，每个所述开关晶体管的栅端均与一个栅端偏置电阻连接，n个所述栅端偏置电阻依次串联连接后，首端与栅端偏置电压源连接。

13、其中较优地，当所述开关晶体管的源漏电压差满足所述奇数级开关晶体管体端的串联二极管支路的导通条件，而不满足偶数级所述开关晶体管体端的串联二极管支路的导通条件时，奇数级所述开关晶体管体端的串联二极管支路首先导通，偶数级所述开关晶体管的体端泄露电流先通过一级体端串联电阻再通过奇数级所述开关晶体管体端的串联二极管支路流到射频开关电路晶体管的源漏节点。

14、其中较优地，当所述开关晶体管的源漏电压差同时满足奇数级所述开关晶体管和偶数级所述开关晶体管体端的串联二极管支路的导通条件时，奇数级所述开关晶体管与偶数级所述开关晶体管体端的串联二极管支路同时导通，所述开关晶体管的体端泄露电流通过低阻通路流到射频开关电路晶体管的源漏节点。

15、其中较优地，所述开关晶体管体端连接的串联二极管支路中，所述二极管的数量根据串联二极管支路的导通电压与所述开关晶体管源漏电压差确定。

16、根据本发明实施例的第二方面，提供一种集成电路芯片，该集成电路芯片中包括上述优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路。

17、根据本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，该电子设备中包括上述优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路。

18、与现有技术相比较，本发明所提供的优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路，通过在各级开关晶体管的体端设置串联二极管支路，将各极开关晶体管产生的体端泄露电流引入射频主通路并且相互抵消掉的技术方案，实现了对堆叠开关管电压分布的均衡性的优化，进一步提高了射频开关电路的线性化及功率承受能力。因此，本发明所提供的优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路具有结构设计巧妙合理、设计成本较低，以及电路性能优异等有益效果。

技术特征：

1.一种优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路，其特征在于该射频开关电路由n个开关晶体管源漏链接堆叠构成，n为正整数并且n≥3；其中，

2.如权利要求1所述的优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路，其特征在于：

3.如权利要求1所述的优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路，其特征在于：

4.如权利要求2或3所述的优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路，其特征在于：

5.如权利要求1所述的优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路，其特征在于：

6.如权利要求1所述的优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路，其特征在于：

7.如权利要求1所述的优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路，其特征在于：

8.一种集成电路芯片，其特征在于包括权利要求1～7中任意一项所述优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路。

9.一种电子设备，其特征在于包括权利要求1～7中任意一项所述优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路。

技术总结
本发明公开了一种优化堆叠开关管电压分布均衡性的射频开关电路及芯片。该射频开关电路由N个开关晶体管源漏链接堆叠构成，N为正整数并且N≥3；其中，每个开关晶体管的源端和漏端均通过一个源漏偏置电阻连接；每个开关晶体管的体端均与一个体端偏置电阻连接，N个体端偏置电阻依次串联连接后，首端与体端偏置电压源连接；同时，偶数级开关晶体管体端连接的串联二极管支路连接到自身开关晶体管的源漏端，奇数级开关晶体管体端连接的串联二极管支路连接到相邻开关晶体管的源漏端。当射频开关电路关断时，各级开关晶体管产生的体端泄露电流通过串联二极管支路流入射频主通路并且相互抵消掉，实现了对堆叠开关管电压分布的均衡性的优化。

技术研发人员：杨艳梅,李艳丽,王峰
受保护的技术使用者：上海唯捷创芯电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19