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一种射频开关电路

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28


一种射频开关电路

技术领域

本发明涉及射频技术领域,尤其是一种射频开关电路。

背景技术

射频开关是用于控制射频信号传输路径及信号大小的控制器件之一,在无线通信、电子对抗、雷达系统及电子测量仪器等许多领域有广泛用途。

目前,现有的射频开关电路大多由多个开关电路构成,每个开关电路均由多个晶体管串联而成。由于开关电路中各级晶体管承受的电压不一致,从而导致射频开关电路更容易损坏,同时还会因为各个晶体管的承压不均匀而导致开关电路的耐压能力降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射频开关电路,以解决射频开关电路多级晶体管之间承受的电压不一致导致的高压击穿的问题。

为了达到上述目的,本发明提供了一种射频开关电路,包括多个第一晶体管,多个所述第一晶体管依次串联后连接在射频输入端子和射频天线之间,其中,所有所述第一晶体管均制备于同一衬底上,且自所述射频输入端子至所述射频天线的方向,所述第一晶体管的栅极区域的横向宽度逐渐递增。

可选的,每个所述第一晶体管的栅极区域位于其有源区内的部分为弧形且均为凸面,自所述射频输入端子至所述射频天线的方向,所述第一晶体管的栅极区域的弧度逐渐递增。

可选的,所述第一晶体管在所述衬底上沿横向等间距分布,自所述射频输入端子至所述射频天线的方向,所述第一晶体管的栅极区域的横向宽度等比例递增。

可选的,采用一个光罩在所述衬底上同步制备所述第一晶体管的栅极区域,所述光罩上具有一个对应的横向宽度最小的栅极区域的初始图案,自所述射频输入端子至所述射频天线的方向,第i个所述第一晶体管的栅极区域的图案为i个所述初始图案沿横向拼接后形成的图案,其中,1≤i≤N,N为所述第一晶体管的数量。

可选的,自所述射频输入端子至所述射频天线的方向,所述第一晶体管的栅氧厚度逐渐递增。

可选的,每个所述第一晶体管的栅极均通过第一电阻接入第一电压,每个所述第一晶体管的体极均通过一个第二电阻接入第二电压。

可选的,还包括多个第二晶体管,多个所述第二晶体管依次串联后连接在所述射频输入端子和地端之间。

可选的,每个所述第二晶体管的栅极均通过第三电阻接入第四电压,每个所述第二晶体管的体极均通过一个第四电阻接入第四电压。

在本发明提供的射频开关电路中,包括多个第一晶体管,多个所述第一晶体管依次串联后连接在射频输入端子和射频天线之间。由于所有所述第一晶体管均制备于同一衬底上,且自所述射频输入端子至所述射频天线的方向,所述第一晶体管的栅极区域的横向宽度逐渐递增,相当于越接近所述天线,所述第一晶体管上的电压越大,耐压能力也就更好,从而使得射频开关电路上各个第一晶体管的分担电压尽量相同或相似,提升了每个第一晶体管上的压降的均匀性,避免了各个第一晶体管承受电压不一致时导致高压击穿的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供射频开关电路的电路图;

图2为本发明实施例提供的第一晶体管的栅极区域及有源区的示意图;

图3为本发明实施例提供的所述光罩的示意图;

图4为本发明实施例提供的N个所述第一晶体管的栅极区域的图案的示意图;

其中,附图标号为:

In-射频输入端子;R1-第一电阻;R2-第二电阻;R3-第三电阻;R4-第四电阻;Q1-第一晶体管;Q2-第二晶体管;V1-第一电压;V2-第二电压;V3-第三电压;V4-第四电压;Tx-射频天线;AA-有源区;FG、FG1、FG2、FG3、FGN-第一晶体管的栅极区域;F-初始图案。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图1为本实施例提供的射频开关电路的电路图。如图1所示,所述射频开关电路包括多个第一晶体管Q1,多个所述第一晶体管Q1依次串联后连接在射频输入端子In和射频天线Tx之间。具体来说,所述第一晶体管Q1的源极与漏极依次连接从而串联,第一个所述第一晶体管Q1的漏极连接射频输入端子In,最后一个所述第一晶体管Q1的源线连接天线。

进一步地,所有所述第一晶体管Q1均制备于同一衬底上,且自所述射频输入端子In至所述射频天线Tx的方向,所述第一晶体管Q1的栅极区域的横向宽度逐渐递增。相当于越接近所述天线,所述第一晶体管Q1上的电压越大,耐压能力也就更好,从而使得射频开关电路上各个第一晶体管Q1的分担电压尽量相同或相似,提升了每个第一晶体管Q1上的压降的均匀性,避免了各个第一晶体管Q1承受电压不一致时导致高压击穿的问题。

图2为本实施例提供的第一晶体管Q1的栅极区域及有源区的示意图。如图2所示,每个所述第一晶体管Q1的栅极区域FG位于其有源区AA内的部分为弧形且均为凸面,本实施例中,所述第一晶体管Q1的栅极区域FG为椭圆形,如此一来,可以避免电场集中,减小所述第一晶体管Q1被击穿的风险。

进一步地,自所述射频输入端子In至所述射频天线Tx的方向,所述第一晶体管Q1的栅极区域的弧度逐渐递增。以图2为例,越靠近所述射频天线Tx,所述第一晶体管Q1的栅极区域的两侧的弧度越大(相当于越往外凸),使得自所述射频输入端子In至所述射频天线Tx的方向,所述第一晶体管Q1的栅极区域的横向宽度可以逐渐递增,且避免电场集中的能力也会逐渐递增。

本实施例中,所有所述第一晶体管Q1均制备于同一衬底上,所述第一晶体管Q1在所述衬底上可以沿横向等间距分布,如此一来,每个所述第一晶体管Q1与所述射频天线Tx之间的距离具有一定的规律(自所述射频输入端子In至所述射频天线Tx的方向逐渐递增),因此,自所述射频输入端子In至所述射频天线Tx的方向,所述第一晶体管Q1的栅极区域的横向宽度也可以等比例递增,降低器件的设计难度。

进一步地,由于所有所述第一晶体管Q1均制备于同一衬底上,为了简化制备工艺并保证每个所述第一晶体管Q1承压均匀,在形成所述第一晶体管Q1的栅极区域的图案时,可以采用一个光罩在所述衬底上同步形成所述第一晶体管Q1的栅极区域。图3为本实施例提供的所述光罩的示意图,图4为本实施例提供的N个所述第一晶体管Q1的栅极区域的图案的示意图。如图3及图4所示,所述光罩上具有一个栅极区域的初始图案F,所述初始图案F对应的横向宽度最小的栅极区域(也即最远离所述射频天线Tx的第一晶体管Q1,亦可以说是自所述射频输入端子In至所述射频天线Tx的方向的第一个第一晶体管Q1),采用所述光罩进行曝光形成所述第一晶体管Q1的栅极区域的图案时,首先进行一次曝光形成第一个第一晶体管Q1的栅极区域FG1的图案,然后进行两次曝光形成第二个第一晶体管Q1的栅极区域FG2的图案,然后进行三次曝光形成第三个第一晶体管Q1的栅极区域FG3的图案…然后进行N次曝光形成第N个第一晶体管Q1的栅极区域FGN的图案。如此一来,自所述射频输入端子In至所述射频天线Tx的方向,第i个所述第一晶体管Q1的栅极区域的图案为i个所述初始图案沿横向拼接后形成的图案,其中,1≤i≤N,N为所述第一晶体管Q1的数量。

需要说明的是,上述形成所述第一晶体管Q1的栅极区域的图案的方式优选适用于第一晶体管Q1的数量较少的场合下。

当然,作为可选实施例,所述光罩上还可以具有N个栅极区域的初始图案,采用所述光罩进行曝光形成所述第一晶体管Q1的栅极区域的图案时,首先进行一次曝光形成N个第一晶体管Q1的栅极区域的部分图案,然后进行一次曝光形成后面N-1个第一晶体管Q1(除了第一个晶体管)的栅极区域的部分图案,然后进行一次曝光形成后面N-2个第一晶体管Q1(除了第一个和第二个晶体管)的栅极区域的部分图案…。如此一来,自所述射频输入端子In至所述射频天线Tx的方向,第i个所述第一晶体管Q1的栅极区域的图案也可以为i个所述初始图案沿横向拼接后形成的图案。

作为可选实施例,自所述射频输入端子In至所述射频天线Tx的方向,所述第一晶体管Q1的栅氧厚度可以逐渐递增,亦可以使得射频开关电路上各个第一晶体管Q1的分担电压尽量相同或相似,提升了每个第一晶体管Q1上的压降的均匀性。

本实施例中,还包括多个第二晶体管Q2,多个所述第二晶体管Q2依次串联后连接在所述射频输入端子In和地端之间。

进一步地,每个所述第一晶体管Q1的栅极均通过第一电阻R1接入第一电压V1,每个所述第一晶体管Q1的体极均通过一个第二电阻R2接入第二电压V2。每个所述第二晶体管的栅极均通过第三电阻R3接入第三电压V3,每个所述第二晶体管的体极均通过一个第四电阻R4接入第四电压V4。并且,每个所述第一晶体管Q1的源极与漏极可以通过一个第五电阻(图中未示出)连接,每个所述第二晶体管的源极与漏极均通过一个第六电阻(图中未示出)连接。

本实施例中,所述第二电压V2的电压值为所述第一晶体管Q1工作电压的相反数,所述第四电压V4的电压值为所述第二晶体管Q2工作电压的相反数。

综上,在本发明实施例提供的射频开关电路中,包括多个第一晶体管,多个所述第一晶体管依次串联后连接在射频输入端子和射频天线之间。由于所有所述第一晶体管均制备于同一衬底上,且自所述射频输入端子至所述射频天线的方向,所述第一晶体管的栅极区域的横向宽度逐渐递增,相当于越接近所述天线,所述第一晶体管上的电压越大,耐压能力也就更好,从而使得射频开关电路上各个第一晶体管的分担电压尽量相同或相似,提升了每个第一晶体管上的压降的均匀性,避免了各个第一晶体管承受电压不一致时导致高压击穿的问题。

需要说明的是,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。对于实施例公开的系统而言,由于与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是,虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。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做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围。

还应当理解的是,除非特别说明或者指出,否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等,而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

此外还应该认识到,此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例,而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是,此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准,除非上下文明确表示相反意思。例如,对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述,并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及,词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义,而不是逻辑“异或”的定义,除非上下文明确表示相反意思。此外,本发明实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。

技术分类

06120115632252