多路径开关电路、芯片及通信终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于固态天线开关的多路径开关电路、包含该电路的芯片及通信终端，属于集成电路技术领域。
【背景技术】
[0002]固态天线开关目前已广泛用于无线移动通讯前端模块中或多路径天线开关模块中。在迅猛发展的多模式多频段的智能手机系统中，其模式和频段的数量在不断地增加，这就要求天线开关中的路径越来越多，同时还要保持甚至改善其差损及线性特性。
[0003]在现有技术中，典型的多路径天线开关结构框图如图1所示。当其中某一支路径的开关开启时，其它路径的开关则同时关断，这样只有连接在该路径的射频信号可由输入端(RFin_n)传输至输出端(RFout)。在理想开关的情况下，开启通路的阻抗为零，而关断通路的阻抗为无穷大，因此输入信号将完全地由输入端(RFin_n)传输至输出端(RFout)，既无功率消耗在开启的通路上，也不会通过关断通路泄漏至其它信号输入端。
[0004]从原理上来说，多路径天线开关中任意一支多路径开关电路的原理图如图2所示，它包括串联的共栅极开关晶体管(也称为:场效应晶体管)组，和其控制电路，此处设置由多个开关晶体管串联构成的共栅极开关晶体管组是因为现有的单个开关晶体管的击穿电压都远小于无线移动通讯中射频信号的幅度，因此需要通过多个开关晶体管的串联来增加击穿电压，从而适用于无线移动通讯中射频信号。在该开关电路中，串联的共栅极开关晶体管组中第一个开关晶体管的源极与射频信号的输入端相连，最后一个开关晶体管的漏极与射频信号的输出端相连，而各个开关晶体管的栅极则一起连接在电压可变的控制信号端，从而使得各开关晶体管同时在开启和关断的状态下来回转换。
[0005]在图2所示出的多路径开关电路中，当各开关晶体管开启时，其源极和漏极之间的沟道打开，沟道的等效开启电阻取决于选择的集成电路的工艺和该晶体管的栅极宽度，而串联开关晶体管的个数越多，开关晶体管沟道的等效电阻越大，对开关的差损影响也越大，这就需要相应地增加晶体管的栅极宽度降低沟道的等效电阻。此外，一方面，当各开关晶体管开启时，由于开关晶体管的源极和栅极及漏极和栅极之间均有寄生电容，从而使得一部分射频信号将由源极和漏极泄漏至栅极，从而影响开关的差损特性;另一方面，当开关晶体管关断时，其源极和漏极之间的沟道关闭，但源极和漏极之间也存在寄生电容，也将影响开关的线性特性。
[0006]现有技术中，对于给定的集成电路工艺，虽然增加晶体管的栅极宽度可以降低开关的差损，并提高线性特性，但是受到芯片面积，即受到设计成本的限制；同时还由于电路版图寄生电容的原因，其对性能提高的程度将逐渐趋于饱和。另一方面，虽然目前许多半导体厂商都致力于开发新型工艺及开关器件，但其开发周期长，且成本高。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种多路径开关电路、芯片和通信终端，可以有效地改善固态天线开关的路径开关的线性特性。
[0008]本发明的一方面公开了一种多路径开关电路，应用于固态天线开关中，包括:设置在射频信号输入端和信号输出端之间串联连接的共栅极开关晶体管组，该多路径开关电路还包括:设置在与所述信号输入端连接的第一个晶体开关管的源级和与所述信号输出端连接的最后一个晶体开关管的漏极之间的源漏偏置电阻网络。
[0009]其中较优地，所述的源漏偏置电阻网络包括:与所述共栅极开关晶体管组中开关晶体管个数相等且一一对应的若干个电阻，每个电阻并联设置在所对应的开关晶体管的源级和漏极之间。
[0010]其中较优地，所述多路径开关电路还包括:设置在所述共栅极开关晶体管组中各开关晶体管的栅极与外设的栅极控制端之间的栅极偏置电阻网络。
[0011]其中更优地，所述栅极偏置电阻网络包括:与所述共栅极开关晶体管组中开关晶体管个数相等且一一对应的若干个单独栅极偏置电阻，每一个所述单独栅极偏置电阻的一端与所对应的开关晶体管的栅极连接、另一端与外设的栅极控制端连接。
[0012]进一步地，每一个所述单独栅极偏置电阻的另一端与外设的栅极控制端连接包括:
[0013]设置第一共用栅极偏置电阻以及第二共用栅极偏置电阻；
[0014]将若干个所述单独栅极偏置电阻分成两组，一组单独栅极偏置电阻的另一端通过所述第一共用栅极偏置电阻与外设的栅极控制端连接;另一组单独栅极偏置电阻的另一端通过所述第二共用栅极偏置电阻与外设的栅极控制端连接。
[0015]更进一步地，所述共栅极开关晶体管组有偶数个开关晶体管；以及将若干个所述单独栅极偏置电阻均分成两组。
[0016]其中，将若干个所述单独栅极偏置电阻均分成两组具体为:
[0017]将与前一半开关晶体管的栅极连接的所述单独栅极偏置电阻设置为一组；以及
[0018]将与后一半开关晶体管的栅极连接的所述单独栅极偏置电阻设置为一组。
[0019]其中，将若干个所述单独栅极偏置电阻均分成两组具体为:
[0020]将与第奇数个位置的开关晶体管的栅极连接的所述单独栅极偏置电阻设置为一组；以及
[0021]将与第偶数个位置的开关晶体管的栅极连接的所述单独栅极偏置电阻设置为一组。
[0022]在本发明的另一方面，本发明还公开了一种芯片，包括以上实施例中所述的任一种多路径开关电路。
[0023]在本发明的又一方面，本发明还公开了一种通信终端，包括以上实施例中所述的任一种多路径开关电路或者以上实施例中的芯片。
[0024]与现有技术相比较，本发明所提供的多路径开关电路具有如下优点:
[0025](I)在现有的器件工艺和开关电路结构的基础上，用简洁的线路和方法，可以有效地改善多路径天线开关差损;并且通过改变直流偏置点的对称性能够进一步地改善开关的线性特性。
[0026](2)与传统设计相比，在性能改善的同时，可以不用额外占用芯片面积，从而有效地控制了成本。
【附图说明】
[0027]图1为多路径天线开关结构框图；
[0028]图2为用于天线开关的多路径开关电路原理图；
[0029]图3为本发明实施例一的多路径开关电路原理图；
[0030]图4为本发明实施例二的多路径开关电路原理图；
[0031]图5为本发明实施例三的多路径开关电路原理图；
[0032]图6为本发明实施例四的多路径开关电路原理图。
【具体实施方式】
[0033]本发明通过对现有技术的多路径开关电路中的共栅极开关晶体管组增加源漏偏置电阻网络和/或栅极偏置电阻网络来改善开关的线性特性和/或差损特性。
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0035]实施例一:
[0036]参考图3所示，为本发明实施例一的多路径开关电路原理图，该多路径开关电路包括:串联的共栅极开关晶体管组，源漏偏置电阻网络101，栅极偏置电阻网络102，其中:
[0037]所述的共栅极开关晶体管组中，第一个开关晶体管的源级通过隔直电容与开关路径的射频信号输入端RFin相连，最后一个开关晶体管的漏极通过隔直电容与开关路径的射频信号输出端RFout相连;而共栅极开关晶体管组中其它相邻开关晶体管的漏极和源级依次串联连接；
[0038]所述的源漏偏置电阻网络101设置在第一个开关晶体管的源级与最后一个开关晶体管的漏极之间，在本实施例一中，所述源漏偏置电阻网络101包括在所述第一个晶体开关管的源级和最后一个晶体开关管的漏极之间并联连接的高阻抗电阻Rds;
[0039]所述的栅极偏置电阻网络102设置在所述共栅极开关晶体管组中各开关晶体管的栅极与外设的栅极控制端之间，在本实施例一中，所述的栅极偏置电阻网络102包括:与所述共栅极开关晶体管组中开关晶体管个数相等且一一对应的若干个单独栅极偏置电阻Rg_l，Rg_2，……，Rg_m，每一个单独栅极偏置电阻的一端与所对应的开关晶体管的栅极连接、另一端与外设的栅极控制端连接，即，图3中所示出的:第一个开关晶体管的栅极与单独栅极偏置电阻Rg_l连接，第二个开关晶体管的栅极与单独栅极偏置电阻Rg_2连接，……这些单独栅极偏置电阻Rg_l，Rg_2，……，Rg_m的另一端与外设的栅极控制端直接连接。
[0040]可见，在本实施例一中，当各开关晶体管开启时，虽然各开关晶体管的源极和栅极及漏极和栅极之间均有寄生电容，但是由于设置了栅极偏置电阻网络102，有效地改善了开关的差损特性；另一方面，当各开关晶体管关断时，其源极和漏极之间的沟道关闭，虽然源极和漏极之间也存在寄生电容，但是由于设置了源漏偏置电阻网络101，将保持开关晶体管源极和漏极直流偏置点的对称性，从而提高其线性特性。
[0041]实施例二:
[0042]参考图4所示，为本发明实施例二的多路径开关电路原理图，与实施例一类似的，该多路径开关电路包括:串联的共栅极开关晶体管组，源漏偏置电阻网络101，栅极偏置电阻网络102，但是对于源漏偏置电阻网络101，栅极偏置电阻网络102相对于实施例一进行了进一步地改进，其中:
[0043]所述源漏偏置电阻网络101包括:与所述共栅极开关晶体管组中开关晶体管个数相等且一一对应的若干个电阻(Rds_l，Rds_2，……，Rds_m)，每个电阻并联设置在所对应的开关晶体管的源级和漏极之间并且顺序串联连接；
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