CN116979942A - 天线调谐开关电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天线调谐开关电路，包括：在首端和尾端之间级联的N级晶体管单元组成的网络，N为大于等于2的自然数，首端连接天线；每级晶体管单元内包括至少一个晶体管；每个晶体管的源、漏端之间具有源漏偏置电阻；每级晶体管单元的栅极一侧的外部连接有外部栅极偏置电阻；每级晶体管单元的源漏偏置电阻一侧的外部连接有外部体端偏置电阻；从首端到尾端的各级晶体管单元的外部栅极偏置电阻的阻值和外部体端偏置电阻的阻值均逐渐减小。靠近天线端的晶体管单元的偏置电阻较大，增加靠近天线端的晶体管单元的等效关态电容，从而减小靠近天线端的晶体管单元的分压，使得整体电压分布均匀，总的射频击穿电压特性得到了改善。
Description
技术领域
本发明属于集成电路制造技术领域，具体涉及一种天线调谐开关电路。
背景技术
天线调谐开关适用于天线调谐、频段切换和阻抗调谐。天线调谐开关是连接发射端与天线的一种阻抗匹配网络，它能实现发射端与天线之间的阻抗匹配。天线调谐开关是射频开关的一种，与天线直接连接，主要用于调谐天线信号的传输性能使其在任何适用频率上均达到最优的效率；或者交换选择性能最优的天线信道。天线调谐开关电路中靠近天线的晶体管容易发生电压击穿现象，影响调谐质量，亟需改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天线调谐开关电路，从首端到尾端的各级晶体管单元的外部栅极偏置电阻的阻值和外部体端偏置电阻的阻值均逐渐减小，使得靠近天线端的等效关态电容(Coff)变大、分压变小，整体的电压分布更均匀，总的射频击穿电压特性得到了改善。
本发明提供一种天线调谐开关电路，
在首端和尾端之间级联的N级晶体管单元组成的网络，N为大于等于2的自然数，所述首端连接天线；
每级所述晶体管单元内包括至少一个晶体管；每个所述晶体管的源、漏端之间具有源漏偏置电阻；
每级所述晶体管单元的栅极一侧的外部连接有外部栅极偏置电阻；每级所述晶体管单元的所述源漏偏置电阻一侧的外部连接有外部体端偏置电阻；
从所述首端到所述尾端的各级所述晶体管单元的所述外部栅极偏置电阻的阻值和所述外部体端偏置电阻的阻值均逐渐减小。
进一步的，各级所述晶体管单元内的所述源漏偏置电阻均相等。
进一步的，所述天线调谐开关电路处于关状态时，所述尾端连接地；处于开状态时，所述尾端连接发射端或接收端。
进一步的，每级所述晶体管单元内均包括仅一个所述晶体管，每级的所述晶体管的栅极直接连接各自级的所述外部栅极偏置电阻，每级的所述晶体管的衬底电极直接连接各自级的所述外部体端偏置电阻。
进一步的，所述N级晶体管单元中，至少有一级的所述晶体管单元内包括至少两个级联的晶体管。
进一步的，每级所述晶体管单元内的每个所述晶体管的栅极直接连接各自级的所述外部栅极偏置电阻，每级所述晶体管单元内的每个所述晶体管的衬底电极直接连接各自级的所述外部体端偏置电阻。
进一步的，在每级所述晶体管单元内，每个所述晶体管的栅极连接有内部栅极偏置电阻，且每个所述晶体管的衬底电极连接有内部体端偏置电阻；
每级所述晶体管单元内的所述内部栅极偏置电阻连接各自级的所述外部栅极偏置电阻；
每级所述晶体管单元内的所述内部体端偏置电阻连接各自级的所述外部体端偏置电阻。
进一步的，每级所述晶体管单元内的每个所述内部栅极偏置电阻的阻值均相等；且每级所述晶体管单元内的每个所述内部体端偏置电阻的阻值也均相等。
进一步的，所述天线调谐开关电路为单刀单掷或单刀多掷的开关电路。
进一步的，各级的所述外部栅极偏置电阻远离所述晶体管单元的一端作为级联的第一公共端，所述第一公共端通过栅极电压供电；各级的所述外部体端偏置电阻远离所述晶体管单元的一端作为级联的第二公共端，所述第二公共端通过体区电压供电。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种天线调谐开关电路，包括：在首端和尾端之间级联的N级晶体管单元组成的网络，N为大于等于2的自然数，所述首端连接天线；每级所述晶体管单元内包括至少一个晶体管；每个所述晶体管的源、漏端之间具有源漏偏置电阻；每级所述晶体管单元的栅极一侧的外部连接有外部栅极偏置电阻；每级所述晶体管单元的所述源漏偏置电阻一侧的外部连接有外部体端偏置电阻；从所述首端到所述尾端的各级所述晶体管单元的所述外部栅极偏置电阻的阻值和所述外部体端偏置电阻的阻值均逐渐减小。靠近天线端的晶体管单元的偏置电阻较大，增加靠近天线端的晶体管单元的关态电容，从而减小靠近天线端的晶体管单元的分压，使得整体电压分布均匀，总的射频击穿电压特性得到了改善。
附图说明
图1为本发明一实施例的天线调谐开关电路示意图。
图2为本发明另一实施例的天线调谐开关电路示意图。
图3为本发明又一实施例的天线调谐开关电路示意图。
其中，附图标记如下：
10-天线；11-首端；12-尾端；13、14、15-晶体管单元；Rg1、Rg2、Rg3、RgN-外部栅极偏置电阻；Rb1、Rb2、Rb3、RbN-外部体端偏置电阻；Rg0-内部栅极偏置电阻；Rb0-内部体端偏置电阻；Rds-源漏偏置电阻；A-第一公共端；B-第二公共端。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
为了便于描述，本申请一些实施例可以使用诸如“在…上方”、“在…之下”、“顶部”、“下方”等空间相对术语，以描述如实施例各附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。应当理解的是，除了附图中描述的方位之外，空间相对术语还旨在包括装置在使用或操作中的不同方位。例如若附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或部件“下方”或“之下”的元件或部件，随后将被定位为在其它元件或部件“上方”或“之上”。下文中的术语“第一”、“第二”、等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。
本发明实施例提供了一种天线调谐开关电路，包括：
在首端和尾端之间级联的N级晶体管单元组成的网络，N为大于等于2的自然数，所述首端连接天线；
每级所述晶体管单元内包括至少一个晶体管；每个所述晶体管的源、漏端之间具有源漏偏置电阻；
每级所述晶体管单元的栅极一侧的外部连接有外部栅极偏置电阻；每级所述晶体管单元的所述源漏偏置电阻一侧的外部连接有外部体端偏置电阻；
从所述首端到所述尾端的各级所述晶体管单元的所述外部栅极偏置电阻的阻值和所述外部体端偏置电阻的阻值均逐渐减小。
以下结合图1至图3详细介绍本发明各实施例的天线调谐开关电路。
图1为本发明一实施例的天线调谐开关电路示意图。如图1所示，天线调谐开关电路，包括：
在首端11和尾端12之间级联的N级晶体管单元13组成的网络，N为大于等于2的自然数，首端11连接天线10。首端11到尾端12的各级晶体管单元13依次为第一级晶体管单元、第二级晶体管单元、第三级晶体管单元至第N级晶体管单元。
每级晶体管单元13内均包括仅一个晶体管，每个晶体管的源、漏端之间具有源漏偏置电阻Rds。各级晶体管单元内的源漏偏置电阻Rds均相等。每级晶体管单元13的栅极一侧的外部均连接有外部栅极偏置电阻。例如第一级晶体管单元的栅极一侧的外部连接有外部栅极偏置电阻Rg1，第二级晶体管单元的栅极一侧的外部连接有外部栅极偏置电阻Rg2，第三级晶体管单元的栅极一侧的外部连接有外部栅极偏置电阻Rg3，第N级晶体管单元栅极一侧的外部连接有外部栅极偏置电阻RgN。
每级晶体管单元13的源漏偏置电阻Rds一侧的外部连接有外部体端偏置电阻。例如第一级晶体管单元的源漏偏置电阻Rds一侧的外部连接有外部体端偏置电阻Rb1，第二级晶体管单元的源漏偏置电阻Rds一侧的外部连接有外部体端偏置电阻Rb2，第三级晶体管单元的源漏偏置电阻Rds一侧的外部连接有外部体端偏置电阻Rb3，第N级晶体管单元的源漏偏置电阻Rds一侧的外部连接有外部体端偏置电阻RbN。
每级的晶体管的栅极直接连接各自级的外部栅极偏置电阻，每级的晶体管的衬底电极直接连接各自级的外部体端偏置电阻。
各级的外部栅极偏置电阻远离晶体管单元13的一端作为级联的第一公共端A，第一公共端A通过栅极电压Vg供电。各级的外部体端偏置电阻远离晶体管单元13的一端作为级联的第二公共端B，第二公共端B通过体区(体端)电压Vb供电。天线调谐开关电路在开状态下Vg＝Vdd，Vb＝0；关状态下Vg＝﹣Vdd，Vb＝﹣Vdd。
外部栅极偏置电阻为晶体管单元栅极的直流偏置电阻，外部体端偏置电阻为晶体管单元体区的直流偏置电阻，外部栅极偏置电阻和外部体端偏置电阻用于减小射频信号的泄露。源漏偏置电阻Rds使级联的晶体管单元13处于一致的偏置状态。
从首端11到尾端12的各级晶体管单元13的外部栅极偏置电阻的阻值和外部体端偏置电阻的阻值均逐渐减小；即Rg1>Rg2>Rg3>…>RgN,且Rb1>Rb2>Rb3>…>RbN,使得靠近天线10端的等效关态电容(Coff)变大、分压变小，整体的电压分布更均匀。
等效关态电容(Coff)为通道断开后呈现的输入电容，电容越小，天线效率越高。对于晶体管器件来说，偏置电阻越大，隔离度越小(绝对值)，等效关态电容越大，但是同时要考虑开关速度，电阻不能过大。
对于级联的晶体管单元，各级晶体管单元的电压分布是不均匀的，靠近天线端的两级晶体管单元分压最大，所以电压击穿会首先发生在靠近天线端的两级晶体管单元上，所以需要减小这两级的分压。本发明从首端11到尾端12的各级晶体管单元的外部栅极偏置电阻的阻值和外部体端偏置电阻的阻值均逐渐减小。偏置电阻越大，单级等效关态电容(Coff)越大，对应晶体管单元分压越小。靠近天线端的晶体管单元的偏置电阻较大，从而增加靠近天线端的晶体管单元的关态电容，减小靠近天线端的晶体管单元的分压，使得整体电压分布均匀，天线调谐开关电路总的射频击穿电压特性得到了改善。
天线调谐开关电路例如可以为单刀多掷的开关(SPXT)电路，可以实现关状态和开状态的相互切换。天线调谐开关电路处于关状态时，尾端12连接地；处于开状态时，尾端12连接发射端或接收端。采用由多级晶体管单元以及相应的偏置电阻的级联形成天线调谐开关网络，实现开状态时天线与发射端或接收端之间的匹配。
在另一实施例中，如图2所示，至少有一级的晶体管单元14内包括至少两个级联的晶体管。图2中示出了每级晶体管单元14内包含两个晶体管的情形。在首端11和尾端12之间级联的N级晶体管单元14组成的网络，N为大于等于2的自然数，首端11连接天线10。首端11到尾端12的各级晶体管单元14依次为第一级晶体管单元、第二级晶体管单元、第三级晶体管单元至第N级(个)晶体管单元。每级(个)晶体管单元14内包含的晶体管的数量根据实际需要设置，不做限制。各级晶体管单元14内包含的晶体管数量可以相同，也可以不同，根据实际需要设置。每级的每个晶体管的栅极直接连接各自级的外部栅极偏置电阻，每级的每个晶体管的衬底电极直接连接各自级的外部体端偏置电阻。从首端11到尾端12的各级晶体管单元的外部栅极偏置电阻的阻值以及外部体端偏置电阻的阻值均逐渐减小；即Rg1>Rg2>Rg3>…>RgN,且Rb1>Rb2>Rb3>…>RbN,使得靠近天线10端的等效关态电容(Coff)变大、分压变小，整体的电压分布更均匀。
本实施例提供一种天线调谐开关电路，至少有一级的晶体管单元14内包括至少两个级联的晶体管。每级晶体管单元14内的每个晶体管的栅极直接连接各自级的外部栅极偏置电阻，每级晶体管单元14内的每个晶体管的衬底电极直接连接各自级的外部体端偏置电阻。在不明显改变布线结构的前提下，通过调整偏置电阻的大小，从而改变等效关态电容的分布，进一步地改善各级晶体管单元分流支路的电压分布。兼容现有工艺平台，通过调整偏置电阻的大小，靠近天线端，外部栅极偏置电阻和外部体端偏置电阻较大；远离天线端，外部栅极偏置电阻和外部体端偏置电阻较小，通过改变等效关态电容的分布改善电压分布不平衡问题。提高射频开关整体击穿电压，改善功率处理能力。
在又一实施例中，如图3所示，至少有一级的晶体管单元15内包括至少两个级联的晶体管。图3中示出了每级晶体管单元15内包含两个晶体管的情形。每级(个)晶体管单元15内包含的晶体管的数量根据实际需要设置，不做限制。各级晶体管单元15内包含的晶体管数量可以相同，也可以不同。在每级晶体管单元15内，每个晶体管的栅极连接有内部栅极偏置电阻Rg0，且每个晶体管的衬底电极连接有内部体端偏置电阻Rb0。每级晶体管单元15内的内部栅极偏置电阻Rg0连接各自级的外部栅极偏置电阻；每级晶体管单元内的内部体端偏置电阻Rb0连接各自级的外部体端偏置电阻。每级晶体管单元内的每个内部栅极偏置电阻Rg0的阻值均相等；且每级晶体管单元内的每个内部体端偏置电阻Rb0的阻值也均相等。
本实施例中，晶体管的栅极配置内部栅极偏置电阻Rg0和外部栅极偏置电阻；晶体管的衬底电极配置内部体端偏置电阻Rb0和外部体端偏置电阻；做了分级优化为实际需求提供更多选择。从首端11到尾端12的各级晶体管单元的外部栅极偏置电阻的阻值和外部体端偏置电阻的阻值均逐渐减小；即Rg1>Rg2>Rg3>…>RgN,且Rb1>Rb2>Rb3>…>RbN,偏置电阻越大，单级等效关态电容(Coff)越大，对应晶体管单元分压越小。从首端11到尾端12的各级晶体管单元的等效关态电容(Coff)逐渐减小。使得靠近天线10端的等效关态电容(Coff)变大、分压变小，整体的电压分布更均匀。
综上所述，本发明提供一种天线调谐开关电路，包括：在首端和尾端之间级联的N级晶体管单元组成的网络，N为大于等于2的自然数，所述首端连接天线；每级所述晶体管单元内包括至少一个晶体管；每个所述晶体管的源、漏端之间具有源漏偏置电阻；每级所述晶体管单元的栅极一侧的外部连接有外部栅极偏置电阻；每级所述晶体管单元的所述源漏偏置电阻一侧的外部连接有外部体端偏置电阻；从所述首端到所述尾端的各级所述晶体管单元的所述外部栅极偏置电阻的阻值和所述外部体端偏置电阻的阻值均逐渐减小。靠近天线端的晶体管单元的偏置电阻较大，增加靠近天线端的晶体管单元的关态电容，从而减小靠近天线端的晶体管单元的分压，使得整体电压分布均匀，总的射频击穿电压特性得到了改善。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于与实施例公开的器件相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种天线调谐开关电路，其特征在于，包括：
在首端和尾端之间级联的N级晶体管单元组成的网络，N为大于等于2的自然数，所述首端连接天线；
每级所述晶体管单元内包括至少一个晶体管；每个所述晶体管的源、漏端之间具有源漏偏置电阻；
每级所述晶体管单元的栅极一侧的外部连接有外部栅极偏置电阻；每级所述晶体管单元的所述源漏偏置电阻一侧的外部连接有外部体端偏置电阻；
从所述首端到所述尾端的各级所述晶体管单元的所述外部栅极偏置电阻的阻值和所述外部体端偏置电阻的阻值均逐渐减小。
2.如权利要求1所述的天线调谐开关电路，其特征在于，
各级所述晶体管单元内的所述源漏偏置电阻均相等。
3.如权利要求1所述的天线调谐开关电路，其特征在于，所述天线调谐开关电路处于关状态时，所述尾端连接地；处于开状态时，所述尾端连接发射端或接收端。
4.如权利要求1所述的天线调谐开关电路，其特征在于，
每级所述晶体管单元内均包括仅一个所述晶体管，每级的所述晶体管的栅极直接连接各自级的所述外部栅极偏置电阻，每级的所述晶体管的衬底电极直接连接各自级的所述外部体端偏置电阻。
5.如权利要求1所述的天线调谐开关电路，其特征在于，
所述N级晶体管单元中，至少有一级的所述晶体管单元内包括至少两个级联的晶体管。
6.如权利要求5所述的天线调谐开关电路，其特征在于，
每级所述晶体管单元内的每个所述晶体管的栅极直接连接各自级的所述外部栅极偏置电阻，每级所述晶体管单元内的每个所述晶体管的衬底电极直接连接各自级的所述外部体端偏置电阻。
7.如权利要求5所述的天线调谐开关电路，其特征在于，
在每级所述晶体管单元内，每个所述晶体管的栅极连接有内部栅极偏置电阻，且每个所述晶体管的衬底电极连接有内部体端偏置电阻；
每级所述晶体管单元内的所述内部栅极偏置电阻连接各自级的所述外部栅极偏置电阻；
每级所述晶体管单元内的所述内部体端偏置电阻连接各自级的所述外部体端偏置电阻。
8.如权利要求7所述的天线调谐开关电路，其特征在于，
每级所述晶体管单元内的每个所述内部栅极偏置电阻的阻值均相等；且每级所述晶体管单元内的每个所述内部体端偏置电阻的阻值也均相等。
9.如权利要求1至8任意一项所述的天线调谐开关电路，其特征在于，
所述天线调谐开关电路为单刀单掷或单刀多掷的开关电路。
10.如权利要求1至8任意一项所述的天线调谐开关电路，其特征在于，各级的所述外部栅极偏置电阻远离所述晶体管单元的一端作为级联的第一公共端，所述第一公共端通过栅极电压供电；各级的所述外部体端偏置电阻远离所述晶体管单元的一端作为级联的第二公共端，所述第二公共端通过体区电压供电。
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|---|---|---|---|---|
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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