具有高線性度的射頻開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及射頻電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有高線性度的大功率射頻開關(guān)和無線通信裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]基于硅襯底的集成射頻開關(guān)芯片被廣泛用于無線通訊系統(tǒng)中，它應(yīng)具有低成本和優(yōu)異的射頻性能，例如低插入損耗，高隔離度，和高線性度(多通過二次及三次諧波抑制，和三階截獲點(diǎn)來表征)。
[0003]現(xiàn)有的開關(guān)電路結(jié)構(gòu)由一個(gè)串聯(lián)電路和一個(gè)并聯(lián)電路組成，每個(gè)電路為一個(gè)MOSFET管，通過控制MOSFET管的開(ON)與關(guān)(OFF)來實(shí)現(xiàn)射頻開關(guān)的功能。如圖1所示，在大功率的應(yīng)用中，串聯(lián)和并聯(lián)電路中的MOSFET可由多個(gè)MOSFET串聯(lián)而成，對于OFF支路來說，理想狀態(tài)下，每個(gè)MOSFET能平均地分到一樣的射頻電壓擺幅。但是，如圖2的等效電路圖所示，由于MOSFET中存在多處寄生電容和二極管，且多個(gè)MOSFET串聯(lián)后的電路中存在寄生電容和二極管的疊加效應(yīng)，總的射頻電壓擺幅不均勻的分布在各個(gè)MOSFET上，導(dǎo)致具有大電壓擺幅的MOSFET貢獻(xiàn)高次諧波，從而降低了射頻開關(guān)的總體線性度。
[0004]基于上述技術(shù)問題，傳統(tǒng)的方法是增加ON和OFF支路中的串聯(lián)MOSFET的數(shù)量，其代價(jià)是更大的芯片面積。
[0005]應(yīng)該注意，上面對技術(shù)背景的介紹只是為了方便對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的說明，并方便本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而闡述的。不能僅僅因?yàn)檫@些方案在本申請的【背景技術(shù)】部分進(jìn)行了闡述而認(rèn)為上述技術(shù)方案為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請所要解決的技術(shù)問題為，在大功率射頻開關(guān)電路中，采用較少數(shù)量的串聯(lián)MOSFET來實(shí)現(xiàn)更高的線性度，并防止MOSFET在大電壓擺幅下被擊穿，從而實(shí)現(xiàn)更有性價(jià)比的射頻開關(guān)芯片。
[0007]為了解決以上技術(shù)問題，根據(jù)本申請實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種射頻開關(guān)，該射頻開關(guān)包括一個(gè)開關(guān)主電路和開關(guān)次電路，其特征在于:
[0008]該開關(guān)主電路的一端為射頻信號輸入端，另外一端為射頻信號輸出端，該射頻信號輸出端與負(fù)載連接；該開關(guān)主電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的MOSFET ；
[0009]該開關(guān)次電路的一端連接于開關(guān)主電路的射頻信號輸出端，另一端接地；該開關(guān)次電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的MOSFET ；
[0010]其中，開關(guān)次電路中鄰近開關(guān)主電路射頻信號輸出端的MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)比遠(yuǎn)離開關(guān)主電路射頻信號輸出端的MOSFET的溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)大。
[0011 ] 根據(jù)本申請實(shí)施例的另一個(gè)方面，開關(guān)次電路中各個(gè)MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)從鄰近開關(guān)主電路射頻信號輸出端到接地端線性遞減。
[0012]根據(jù)本申請實(shí)施例的另一個(gè)方面，開關(guān)次電路中各個(gè)MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)從鄰近開關(guān)主電路射頻信號輸出端到接地端等梯度遞減。
[0013]本申請還提供一種具有上述射頻開關(guān)的集成電路芯片。
[0014]本申請還提供一種具有上述射頻開關(guān)的一種無線通信裝置。
[0015]本申請的有益效果在于:傳統(tǒng)的方法是增加ON和OFF支路中的串聯(lián)MOSFET的數(shù)量，從而導(dǎo)致更大的芯片面積，而本申請通過設(shè)計(jì)具有尺寸梯度變化的M0SFET，通過設(shè)計(jì)具有尺寸梯度變化的M0SFET，有效防止MOSFET在大電壓擺幅下被擊穿，并采用盡可能少的串聯(lián)MOSFET很好地改善射頻開關(guān)芯片的線性度。
[0016]參照后文的說明和附圖，詳細(xì)公開了本申請的特定實(shí)施方式，指明了本申請的原理可以被采用的方式。應(yīng)該理解，本申請的實(shí)施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權(quán)利要求的精神和條款的范圍內(nèi)，本申請的實(shí)施方式包括許多改變、修改和等同。
[0017]針對一種實(shí)施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施方式中使用，與其它實(shí)施方式中的特征相組合，或替代其它實(shí)施方式中的特征。
[0018]應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。
【附圖說明】
[0019]所包括的附圖用來提供對本申請實(shí)施例的進(jìn)一步的理解，其構(gòu)成了說明書的一部分，用于例示本申請的實(shí)施方式，并與文字描述一起來闡釋本申請的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中射頻開關(guān)電路不意圖；
[0021]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中射頻開關(guān)等效電路圖；
[0022]圖3是本申請具有尺寸梯度的射頻開關(guān)電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]參照附圖，通過下面的說明書，本申請的前述以及其它特征將變得明顯。在說明書和附圖中，具體公開了本申請的特定實(shí)施方式，其表明了其中可以采用本申請的原則的部分實(shí)施方式，應(yīng)了解的是，本申請不限于所描述的實(shí)施方式，相反，本申請包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的全部修改、變型以及等同物。
[0024]如圖3所示:射頻開關(guān)包括一個(gè)開關(guān)主電路和開關(guān)次電路，該開關(guān)主電路的一端為射頻信號輸入端，另外一端為射頻信號輸出端，該射頻信號輸出端與負(fù)載連接，該負(fù)載例如可以為一天線；該開關(guān)主電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的M0SFET。
[0025]該開關(guān)次電路的一端連接于開關(guān)主電路的射頻信號輸出端和負(fù)載之間，另一端接地；該開關(guān)次電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的M0SFET。
[0026]由于實(shí)際電路中的開關(guān)次電路中存在多處寄生電容和二極管，且多個(gè)MOSFET串聯(lián)后的電路中存在寄生電容和二極管的疊加效應(yīng)，導(dǎo)致具有大電壓擺幅的MOSFET貢獻(xiàn)高次諧波，從而降低了射頻開關(guān)的總體線性度，因此設(shè)計(jì)并優(yōu)化開關(guān)次電路中的每個(gè)MOSFET的溝道尺寸顯得尤為必要，通過改變溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)來平衡每個(gè)MOSFET上的電壓擺幅，保證每個(gè)MOSFET上的電壓擺幅都小于其擊穿電壓，同時(shí)由于高次諧波的幅值被顯著的降低，從而有效提高射頻開關(guān)芯片的總體線性度。
[0027]另外，開關(guān)次電路中靠近射頻信號輸出端的MOSFET比靠近接地端的MOSFET更容易遭受來至開關(guān)主電路的大擺幅的電壓，而MOSFET的溝道尺寸越大，即溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)越大，該MOSFET越能承受較大的電壓擺幅，從而不容易被擊穿。因此，本申請將開關(guān)次電路中鄰近開關(guān)主電路射頻信號輸出端的MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)比遠(yuǎn)離開關(guān)主電路射頻信號輸出端的MOSFET的溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)大。
[0028]根據(jù)本申請實(shí)施例的另一個(gè)方面，開關(guān)次電路中各個(gè)MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)從鄰近開關(guān)主電路射頻信號輸出端到接地端線性遞減。例如，從鄰近開關(guān)主電路的第一 MOSFET起，位于其后的MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值W/L是前一MOSFET的W/L比值的N倍，N小于I。
[0029]根據(jù)本申請實(shí)施例的另一個(gè)方面，開關(guān)次電路中各個(gè)MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)從鄰近開關(guān)主電路射頻信號輸出端到接地端等梯度遞減。例如，相鄰MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值W/L的差值是一固定值M0
[0030]上述N、M的大小依據(jù)開關(guān)次電路中所設(shè)置的MOSFET的數(shù)量而定，并且通過適當(dāng)?shù)剡x取N、M的數(shù)值，本申請中所需設(shè)置MOSFET的數(shù)量相對現(xiàn)有技術(shù)明顯的減少。
[0031]本申請還提供一種具有射頻開關(guān)的集成電路芯片。
[0032]本申請還提供一種具有射頻開關(guān)的一種無線通信裝置。
[0033]根據(jù)本申請，通過在開關(guān)次電路路中設(shè)計(jì)具有尺寸梯度變化的M0SFET，有效防止MOSFET在大電壓擺幅下被擊穿，并且設(shè)置盡可能少的串聯(lián)MOSFET就能很好地改善射頻開關(guān)芯片的線性度，從有效減小了集成電路芯片的面積。
[0034]以上結(jié)合具體的實(shí)施方式對本申請進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，這些描述都是示例性的，并不是對本申請保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本申請的精神和原理對本申請做出各種變型和修改，這些變型和修改也在本申請的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種射頻開關(guān)，該射頻開關(guān)包括一個(gè)開關(guān)主電路和開關(guān)次電路，其特征在于: 所述開關(guān)主電路的一端為射頻信號輸入端，另外一端為射頻信號輸出端，該射頻信號輸出端與負(fù)載連接；該開關(guān)主電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的MOSFET ； 所述開關(guān)次電路的一端連接于開關(guān)主電路的射頻信號輸出端，另一端接地；該開關(guān)次電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的MOSFET ； 其中，開關(guān)次電路中鄰近所述開關(guān)主電路射頻信號輸出端的MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)比遠(yuǎn)離所述開關(guān)主電路射頻信號輸出端的MOSFET的溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)大。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻開關(guān)，其特征在于，開關(guān)次電路中各個(gè)MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)從鄰近開關(guān)主電路射頻信號輸出端到接地端逐步遞減。
3.如權(quán)利要求2所述的射頻開關(guān)，其特征在于，開關(guān)次電路中各個(gè)MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)從鄰近開關(guān)主電路射頻信號輸出端到接地端線性遞減。
4.如權(quán)利要求3所述的射頻開關(guān)，開關(guān)次電路中各個(gè)MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)從鄰近開關(guān)主電路射頻信號輸出端到接地端等梯度遞減。
5.如權(quán)利要求1所述的射頻開關(guān)，所述負(fù)載為天線。
6.一種集成電路芯片，其特征在于具備如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的射頻開關(guān)。
7.一種無線通信裝置，其特征在于具備如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的射頻開關(guān)。
【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N具有高線性度的射頻開關(guān)，該射頻開關(guān)包括一個(gè)開關(guān)主電路和開關(guān)次電路，該開關(guān)主電路的一端為射頻信號輸入端，另外一端為射頻信號輸出端，該射頻信號輸出端與負(fù)載連接；該開關(guān)主電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的MOSFET；該開關(guān)次電路的一端連接于開關(guān)主電路的射頻信號輸出端，另一端接地；該開關(guān)次電路包括多個(gè)串聯(lián)連接的MOSFET；其中，開關(guān)次電路中鄰近開關(guān)主電路射頻信號輸出端的MOSFET溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)比遠(yuǎn)離開關(guān)主電路射頻信號輸出端的MOSFET的溝道尺寸的寬度與長度的比值(W/L)大。本申請采用較少數(shù)量的串聯(lián)MOSFET能實(shí)現(xiàn)更高的線性度，防止開關(guān)分次電路中MOSFET在大電壓擺幅下被擊穿，從而實(shí)現(xiàn)更有性價(jià)比的射頻開關(guān)芯片。
【IPC分類】H03K17-687
【公開號】CN104601156
【申請?zhí)枴緾N201510053284
【發(fā)明人】朱欣恩, 石雯, 胡江濤, 李思成, 盧煜旻
【申請人】上海新微技術(shù)研發(fā)中心有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月2日