[发明专利]一种支持高功率模式的射频开关电路、芯片及其电子设备

说明书

本发明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。本发明所提供的射频开关电路，功率输出能力得到明显提高。

技术领域

本发明涉及一种支持高功率模式的射频开关电路，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，属于射频电路技术领域。

背景技术

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，其作用是准确切换和控制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，实现射频信号的接收/发射。

通常，第五代(5G)通信系统对于射频开关电路的性能指标要求，是具有更大的功率输出能力(即支持高功率模式)、更高的隔离度、更好的线性度以及更低的插入损耗，同时希望射频开关电路具有较小的芯片尺寸和较低的生产成本。在现有技术中，提高射频开关电路的功率输出能力的方法一般为晶体管堆叠法。在该方法中，射频开关电路由多个开关晶体管单元串联形成。其典型电路如图1所示，射频开关电路由开关晶体管M1、M2……及Mn(n为正整数，并且n≥3)串联形成，其中，开关晶体管M1的漏极连接射频开关电路的信号输入端RFin，开关晶体管Mn的源极连接射频开关电路的信号输出端RFout。栅极偏置电压Vg通过各栅极偏置电阻R_G分别与各开关晶体管的栅极连接，体极偏置电压Vb通过各体极偏置电阻R_B分别与各开关晶体管的体极连接，各开关晶体管的漏极与源极之间分别并联一个通路电阻Rds。该射频开关电路虽然可以提高功率输出能力，但仍然存在两方面的问题：一方面，射频开关电路的电压摆幅(Voltage Swing)在开关晶体管层叠链中的分布不均匀，从而导致射频开关电路的功率输出能力的提高受到限制；另一方面，射频开关电路中堆叠的开关晶体管的数量增加会造成插入损耗的增大，以及射频开关电路所占用芯片面积的增加。

在申请号为201510579440.1的中国专利申请中，公开了一种射频开关体偏置电路，其特点是层叠开关管体端通过二极管进行偏置后短接栅端。该技术方案可以改善高功率信号电压在层叠开关管源体及漏体PN结间自举耦合效应，从而改善天线开关高功率线性度。另外，在国际公布号为WO2020/125816A1的PCT申请中，公开了一种射频开关电路。该射频开关电路通过在第一端口和第二端口之间设置至少一个开关单元形成的开关链路，将每个开关单元分别连接第一偏置电路和第二偏置电路，并进一步调整各开关单元的MOS晶体管之间的寄生电容和第三电容的比值、各开关单元的MOS晶体管的尺寸以及和第三电容的比值，可以改善开关链路上电压分布的均匀性，提高射频开关电路的整体耐压能力。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种支持高功率模式的射频开关电路。

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

为了实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种支持高功率模式的射频开关电路，由多级开关晶体管单元串联组成；每级开关晶体管单元均包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管，以及栅极偏置电阻和通路电阻；其中，

所述第一晶体管的栅极与所述栅极偏置电阻连接，所述栅极偏置电阻的另一端连接栅极偏置电压；所述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，所述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；