[发明专利]一种采用钳位电阻的超宽带射频收发开关

说明书

本发明属于射频集成电路领域，涉及收发开关，具体提供一种采用新型钳位电阻的超宽带射频收发开关，用以解决现有技术中钳位电阻数量多、阻值大、导致射频收发开关版图面积过大等问题。本发明通过在发射通路的串联堆叠晶体管与并联堆叠晶体管之间、接收通路的串联堆叠晶体管与并联堆叠晶体管之间分别引入一个钳位电阻，有效抑制收发开关的直流电压漂移现象，同时不影响收发开关的隔离度和插入损耗；相比于传统钳位方式，本发明在各个通路中仅需要一个钳位电阻，大大减少钳位电阻的使用数量，且电路结构简单、显著减小收发开关版图面积。

技术领域

本发明属于射频集成电路领域，涉及收发开关，具体提供一种采用新型钳位电阻的0-40GHz超宽带射频收发开关。

背景技术

毫米波段(30-300GHz)具有丰富的频谱资源，可以为5G提供需要的频率，因而毫米波通讯技术成为5G实现最重要的技术之一；然而，毫米波因为其非常高的频率而很容易被吸收或散射，并且在长距离传输时会损失更多的能量。在提升信噪比的众多方法中，通过相控阵技术来改变无线电波方向的波束成形技术是最有效的方法之一；相控阵天线采用多天线元结构，通过改变每一根天线上信号的相位来实现波束成形；相控阵技术可以有效的向指定方向发射信号并有明显的旁瓣抑制效果。

收发开关作为相控阵收发机中的关键模块，用来切换整个相控阵收发机芯片的工作状态(收或发)；它连接着天线、低噪声放大器和功率放大器。为了提高输出功率和线性度，射频收发开关常常会堆叠很多个晶体管，但是堆叠晶体管会带来直流电压偏移的问题；针对这一问题，传统的收发开关直接在晶体管的源漏之间连接一个电阻来确定晶体管的直流电压，如图1所示，其中，R₁～R₈均为钳位电阻。然而，该传统钳位方式相当于引入了一条额外的对地通路，会大幅度增加损耗、恶化隔离度；若要避免此情况的发生，则要求钳位电阻与MOS管关断时的等效电阻处于同一量级，即几十兆欧左右，同时电阻的数量较多，最终导致射频收发开关版图面积过大。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的问题，提出一种采用新型钳位电阻的超宽带射频收发开关；通过在发射通路、接收通路的串联堆叠晶体管与并联堆叠晶体管之间引入一个钳位电阻有效抑制收发开关的直流电压漂移现象，同时不影响收发开关的隔离度和插入损耗。

本发明具体技术方案如下：

一种采用新型钳位电阻的超宽带射频收发开关，包括：发射通路与接收通路，其特征在于，从接收机出发，所述发射通路包括：依次连接的一个并联三堆叠NMOS晶体管与一个串联两堆叠NMOS晶体管、以及一个钳位电阻R，所述钳位电阻R连接于并联三堆叠NMOS晶体管中第一级NMOS晶体管的源极与串联两堆叠NMOS晶体管中第一级NMOS晶体管的漏极之间；从天线出发，所述接收通路包括：依次连接的一个串联三堆叠NMOS晶体管与一个并联两堆叠NMOS晶体管、以及一个钳位电阻R，所述钳位电阻R连接于串联三堆叠NMOS晶体管中第三级NMOS晶体管的漏极与并联两堆叠NMOS晶体管中第一级NMOS晶体管的源极之间。

进一步的，所述发射通路中，所述并联三堆叠NMOS晶体管由NMOS晶体管M1～M3构成，NMOS晶体管M1的漏极连接收发机，NMOS晶体管M1的源极连接NMOS晶体管M2的漏极，NMOS晶体管M2的源极连接NMOS晶体管M3的漏极，NMOS晶体管M3的源极接地；所述串联两堆叠NMOS晶体管由NMOS晶体管M4、M5构成，NMOS晶体管M4的源极连接NMOS晶体管M1的漏极，NMOS晶体管M4的漏极连接NMOS晶体管M5的源极，NMOS晶体管M5的漏极连接天线；NMOS晶体管M1～M3的栅极分别串联电阻后接控制信号V_C1，NMOS晶体管M4、M5的栅极分别串联电阻后接控制信号V_C2，NMOS晶体管M1～M5的衬底端(Bulk)分别串联电阻后接偏置电压V_B；所述钳位电阻R一端接于NMOS晶体管M1的源极与NMOS晶体管M2的漏极之间，另一端接于NMOS晶体管M4的漏极与NMOS晶体管M5的源极之间；