一种DC～5GHz串联微波开关的温度特性和功率处理能力的测试与分析

描述了一种串联微波 MEMS开关的设计、制造过程 ,它制作在玻璃衬底上 ,采用金铂触点 ,在 DC～ 5 GHz,插损小于 0 .6 d B,隔离度大于 30 d B,开关时间小于 30μs.对这种微波开关的温度特性和功率处理能力进行了测试 ,在DC～ 4 GHz,85℃下的插损增加了 0 .2 d B,- 5 5℃下的插损增加了 0 .4 d B,而隔离度基本保持不变 .在开关中流过的连续波功率从 1 0 d Bm上升到 35 .1 d Bm ,开关的插损下降了 0 .1～ 0 .6 d B,并且在 35 .1 d Bm (3.2 4 W)下开关还能工作 .和所报道的并联开关最大处理功率 (4 2 0 m W)相比 ,该结果说明串联开关具有较大的功率处理能力     

GaN宽带大功率MMIC开关

<正>GaN HEMT作为第三代宽禁带化合物半导体器件,其高的击穿电压、大的电流密度等特点,使其非常适合于微波大功率开关的研制。南京电子器件研究所利用76.2 mm(3英寸)SiC衬底GaNHEMT材料实现了DC～6 GHz 20 W、DC～12 GHz 15 w和DC～20 GHz 8 W宽带大功率系列开关的研制。其中DC～6 GHz 20 W GaN功率开关带内插入损耗<0.8 dD、隔离度>35 dB、P-1dB>20 W,DC～12 GHz15 W GaN功率开关带内插入损耗<1.4 dB、隔离度>30 dB、P-1dB>15 W,DC-20 GHz 8 W GaN功率开关带内插入损耗<1.5 dB、隔离度>30 dB、P-1dB>8 W,三款功率开关的性能指标均为室温连续波下的测试结果,图1所示为它们在带内的插损和隔离度测试结果。该系列GaN宽带大功率开关的研制成功,充分展示了GaN HEMT在宽带微波大功率开关应用方面的潜力。     

单片集成GaAs MESFET微波开关——Ⅱ、宽带单刀单掷和单刀双掷开关电路

本文介绍了单片集成GaAs MESFET微波开关的设计方法和制作工艺.利用空气桥和通孔接地等工艺技术,研制成的调配型宽带单刀单掷开关在0.01～7GHz内,插损为2～3.5dB,隔离度不小于32dB;分布型宽带单刀双掷开关在4.5～7GHz内,插损为1～2dB,隔离度不小于21dB,5GHz下的最大功率容量为3瓦.实验也证实电路的开通时间小于0.6ns.     

一种非对称射频开关芯片的设计

采用非对称结构和双悬浮技术设计了射频开关芯片,测试结果表明,工作频率为2.4GHz的射频开关,在发射模式下,插损为-1.18dB,隔离度为-31.88dB,在接收模式下,插损为-1.48dB,隔离度为-25.08dB,发射时P1dB大于22dBm,接收时为14dBm。由于采用串并结构,极大地增加了隔离度,这种高性能的收发开关的实现主要得益于P阱、深N阱的双悬浮技术,还有堆叠电路结构的应用,同时堆叠结构的分压效果使得通过增加堆叠个数可以进一步提高处理大摆幅信号的能力。     

毫米波GaAs pin单刀单掷开关单片

采用GaAs pin二极管,完成了15～40GHz的单刀单掷开关单片的设计、制作.GaAs pin二极管SPST开关单片具有低插损、高隔离、高功率的特点,在15～20GHz带内插损0.6dB,驻波优于1.5,隔离度大于40dB;在20～40GHz带内插损小于1.1dB,驻波优于1.35,隔离度大于35dB.pin二极管SPST开关单片的1dB功率压缩点P-1大于2W.GaAs pin二极管开关单片采用MOCVD生长的GaAs 纵向pin二极管材料结构,76mm GaAs圆片工艺加工制作.     

毫米波GaAs pin单刀单掷开关单片

采用GaAs pin二极管,完成了15～40GHz的单刀单掷开关单片的设计、制作.GaAs pin二极管SPST开关单片具有低插损、高隔离、高功率的特点,在15～20GHz带内插损0.6dB,驻波优于1.5,隔离度大于40dB;在20～40GHz带内插损小于1.1dB,驻波优于1.35,隔离度大于35dB.pin二极管SPST开关单片的1dB功率压缩点P-1大于2W.GaAs pin二极管开关单片采用MOCVD生长的GaAs 纵向pin二极管材料结构,76mm GaAs圆片工艺加工制作.     

一种高线性度非对称单刀双掷开关的设计

介绍了一种用于射频收发系统的16 GHz、低损耗、高隔离度、高线性度的非对称型单刀双掷开关。针对串联和并联晶体管尺寸对插入损耗及隔离度的影响、对称型和非对称型两种结构各自的特点,以及选择非对称结构的原因进行了分析。采用90 nm CMOS工艺实现,设计中采用深N阱MOS管,并在必要的节点加入交流悬浮偏置,提高开关整体性能。测试表明,Rx模式下,插损为0.77 dB,隔离度为22.9 dB,输入1 dB压缩点为9 dBm;Tx模式下,插损为2.14 dB,隔离度为20.2 dB,输入1 dB压缩点大于15 dBm。     

大功率平衡式限幅开关设计

基于半有源式限幅器模型,研究了大功率平衡式限幅开关在小信号时的性能。介绍了该限幅开关的基本原理,设计并进行实物加工。测试结果表明,在32~36GHz频段内,限幅开关小信号插损小于7.9dB,最小插损为6.7dB,输入输出驻波比小于1.72∶1,当输入的连续波功率为1 W时,限幅开关输出功率小于11.6dBm,两输出通道之间的隔离度大于30dB。     

内置驱动的砷化镓大功率终端开关芯片设计与实现

介绍一种适用于多种制式无线终端产品的砷化镓单刀三掷射频开关芯片,主要用于收发支路的信道切换。芯片主要由单刀三掷开关和内置驱动电路组成,具有插损低、隔离度高、功率容量大以及功耗低等优点,可提供插损0.5dB@1.9GHz,0.85dB@5.8GHz,隔离度大于28dB@1.9GHz,20dB@5.8GHz,1dB压缩点大于38dBm,可应用于绝大多数移动通信终端设备中。     

DC—12GHz GaAs微波单片集成开关

本文介绍了全气密陶瓷封装GaAs MMIC开关的设计方法和制造工艺.研制成的GaAsMMIC单刀单掷开关在DC-12GHz频带内,插入损耗为0.3—1.4dB,隔离度为19—27dB,反射损耗大于11dB,开关速度小于1ns,8GHz下功率处理能力大于25dBm.     

Design and Fabrication of Millimeter-wave DC-contact Series MEMS Switch

设计了一种应用于毫米波波段的串联接触式RF MEMS开关.为了在毫米波波段获得较高的隔离度,通过使用短截线结构,以降低输入输出端口的耦合电容.为了获得可靠的金属接触,设计了一种改进型的“蟹形”桥结构.测试结果显示,在30 GHz,插入损耗为-0.3dB,隔离度为-20 dB.在DC～40 GHz的频率范围内,插入损耗优于-0.5 dB,隔离度优于-20 dB.所设计的串联接触式RF MEMS开关,可应用于20～40 GHz的频率范围内.     

GaAs PIN二极管大功率毫米波单刀双掷开关单片

采用76.2mm(3英寸)GaAs PIN二极管工艺设计和制作了大功率毫米波单刀双掷开关单片。采用并联结构的单刀双掷开关以获得较高的功率特性。在片测试表明,在30～36GHz工作频段,开关导通支路插损1.0dB,驻波优于1.5,开关关断端口隔离度大于34dB。开关在导通态下输入功率0.5dB压缩点P-0.5 dB大于5W。     

内置驱动器的砷化镓高隔离开关芯片

采用增强/耗尽型(E/D)结构的赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)技术,研制开发的射频开关,具有插损低、隔离度高、承受功率大、线性度高等特点。产品采用0.5μm栅长的砷化镓PHEMT E/D标准工艺加工,将开关电路和驱动电路集成在一颗芯片上,并做了相应的静电防护设计。测试结果表明,在0.01～5.0GHz带内,插入损耗≤1.2dB@3GHz、≤1.6dB@5GHz,带内输入输出驻波比≤1.5,隔离度≥60dB@3GHz、≥52dB@5GHz,1dB压缩功率点达到了30dBm,IP3超过了+52dBm。     

W波段单刀双掷开关

实现了一种采用微波开关（PIN）二极管设计的低插损、高隔离度的 W波段单刀双掷开关（SPDT）。电路采用了改进的 Y 型结和梳状线高通滤波器形式的鳍线结构,有效提高了端口隔离度,降低了插入损耗。仿真结果显示,导通端口在88 GHz～99 GHz内的插入损耗小于0.7 dB,断开端口隔离度大于58 dB。测试结果显示,在频段90 GHz～95 GHz内,输入端口与输出端口1之间的插入损耗低于3.7 dB、隔离度高于33 dB;输入端口与输出端口2之间的隔离度高于33 dB、插入损耗低于3.8 dB。     

毫米波串联接触式RF MEMS开关的设计与制造

设计了一种应用于毫米波波段的串联接触式RF MEMS开关。为了在毫米波波段获得较高的隔离度,通过使用短截线结构,以降低输入输出端口的耦合电容。为了获得可靠的金属接触,设计了一种改进型的"蟹形"桥结构。测试结果显示,在30GHz,插入损耗为-0.3dB,隔离度为-20dB。在DC～40GHz的频率范围内,插入损耗优于-0.5dB,隔离度优于-20dB。所设计的串联接触式RF MEMS开关,可应用于20～40GHz的频率范围内。     

基于GaAs PIN二极管的宽带大功率单片单刀双掷开关

GaAs PIN二极管具有开态电阻小、截止频率高以及功率容量大的特点,采用GaAs PIN二极管制作的开关插入损耗较小、隔离度较高、并且功率的线性较好。基于河北半导体研究所GaAs PIN工艺制造了一款单刀双掷开关芯片。该开关采用单级并联结构。通过微波在片测试,在小信号条件下,6～18 GHz范围内插入损耗小于1.45 dB、隔离度大于28 dB,输入输出反射损耗小于7.5 dB。把开关装入夹具中进行功率特性测试,在连续波输入功率37 dBm,12 GHz条件下测试输出功率仅压缩0.5 dB,具有非常好的功率特性。在4英寸(100 mm)晶圆上开关的成品率较高,具有非常好的工程应用前景。     

全集成绝缘体硅CMOS单刀十六掷天线开关设计

利用高衬底电阻率的180nm绝缘体硅(SOI)CMOS工艺设计了一种全集成的可用于手机和无线手持设备的多模多频单刀十六掷(SP16T)天线开关。由于衬底电阻率高达1kΩ·cm,且在器件选取和电路结构设计方面采用了多种技巧,实测结果显示,十六路开关分支的插损0~3GHz频段内均小于2dB,隔离度平均大于35dB,回波损耗小于-20dB,功率处理能力超过36dBm,完全满足设计要求。     

高隔离度宽频段组合式RF-MEMS开关的设计

接触式与电容耦合式两类RF MEMS开关各自在一定的频段内,都具有较高的隔离度,但仍然很难满足微波控制系统中对高隔离度的要求.为了获得全波段高隔离度RF MEMS开关,单元开关很难达到要求,在此目标要求下,提出了组合式RF MEMS开关的设计,分别利用HFSS软件对各单元进行结构参数优化,再将两者集成在一起,得到的组合式RF MEMS开关,这种组合式开关在0～20 GHz时隔离度都高于-60 dB,在(≤5 GHz),隔离度高于-70 dB,这是一般单元开关及其他半导体固态开关所无法企及的,而且,在DC～20 GHz范围内,开关的插入损耗小于-0.20 dB,而且并没因隔离度的提高,牺牲了插入损耗.     

5G毫米波通信用低插损高隔离GaAs PHEMT单刀双掷开关

基于0.15μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,实现了一款用于5G毫米波通信的低插损高隔离单刀双掷(SPDT)开关芯片。为了降低插损,每个开关支路通过四分之一波长阻抗变换器连接到天线端,并通过优化传输线和器件总栅宽实现了良好的端口匹配;为了提高隔离度,采用了三并联多节枝的分布式架构形成高的输入阻抗状态,实现信号的全反射。芯片面积为2.1 mm×1.1 mm。在片测试结果显示,在24.25~29.5 GHz的5G毫米波频段内该SPDT开关实现了小于1.1 dB的极低插损和大于32 dB的高隔离度,1 dB压缩点输入功率大于26 dBm。     

一款集成驱动放大器的低变频损耗混频器设计

采用0.5μm GaAs工艺设计并制造了一款单片集成驱动放大器的低变频损耗混频器.电路主要包括混频部分、巴伦和驱动放大器3个模块.混频器的射频(RF)、本振(LO)频率为4～7 GHz,中频(IF)带宽为DC～2.5 GHz,芯片变频损耗小于7 dB,本振到射频隔离度大于35 dB,本振到中频隔离度大于27 dB.1 dB压缩点输入功率大于11 dBm,输入三阶交调点大于20 dBm.该混频器单片集成一款驱动放大器,解决了无源混频器要求大本振功率的问题,变频功能由串联二极管环实现,巴伦采用螺旋式结构,在实现超低变频损耗和良好隔离度的同时,保持了较小的芯片面积.整体芯片面积为1.1 mm×1.2 mm.