一种100 MHz~12 GHz高功率SPDT射频开关

基于0.13 μm CMOS SOI工艺,设计并实现了一种100 MHz~12 GHz高功率SPDT射频开关。该射频开关为吸收式射频开关,开关支路为串并联的拓扑结构。采用负压偏置设计,减小了插入损耗,提高了隔离度。采用多级开关管堆叠设计,提高了开关的输入1 dB 压缩点。测试结果表明,在100 MHz~12 GHz频率范围内,该射频开关插入损耗小于1.5 dB,隔离度大于31 dB,输入1 dB 压缩点大于40 dBm。芯片尺寸为1.1 mm ×1.1 mm。     

一种基于MMIC技术的S波段GaAs单刀单掷开关

射频开关作为一个系统的重要组成部分其性能直接影响整个系统的指标和功能。其中插入损耗和隔离度以及开关速度是射频开关最重要的几个指标。在实际测试中,S波段脉冲信号源需要产生快前沿的窄脉冲信号。在此基于上述需求,利用了射频开关模块设计的基本原理,并结合了PCB上微带线的特性阻抗分析,且设计了合适的开关驱动电路,最终设计出一种高隔离度,低插入损耗,高速射频开关,开关控制电压为（0,-5V）。在频率2～4GHz的条件下,插入损耗小于1．7dB,隔离度大于48dB,结果满足设计要求。     

一种0.9V低电压低本振功率CMOS有源混频器

设计了一种可工作于0.9 V低电压和-5 dBm本振功率的CMOS有源混频器.通过在MOS管栅极和衬底间引入耦合电容,利用衬底效应加快MOS管的导通和截止,使开关对的开关状态更理想,有效地降低混频器的噪声并提高其线性特性.采用0.18 μm CMOS工艺设计,在2.45 GHz本振信号和2.44 GHz射频信号输入下,实验结果表明该混频器可有效地实现混频且具有较好的性能指标:电压转换增益为12.4 dB,输入三阶截断点为-0.6 dBm,输入1dB压缩点为-3.4 dBm,单边带噪声系数为12 dB.     

全集成2.4 GHz CMOS对称式收发开关的设计

文章设计了一种应用于无线通信的2．4GHz全集成对称式串并型射频收发开关，详细分析了影响这种射频收发开关性能的各种因素，并采用了相应的优化方案。经仿真，在2．5V电压下获得了插入损耗1．0dB、隔离度30．5dB和1dB压缩点为16．1dBm的较好结果。该开关采用TSMC0．25μm工艺设计实现，版图面积(包括pad)为0．6mm^2。     

一种基于130 nm CMOS工艺的K波段混频器

基于130 nm CMOS工艺,设计了工作于K波段的双平衡下变频混频器。在传统吉尔伯特单元基础上采用电流复用注入结构,减小了开关级的偏置电流,提升了开关性能。在开关级源端引入谐振电感,消除了开关共源节点处的寄生电容,抑制了射频信号的泄露,提高了增益,减小了噪声。仿真结果表明,输入射频信号为24 GHz,本振信号为24.5 GHz,本振输入功率为-3 dBm时,该混频器的转换增益为25.8 dB,单边带噪声系数为6.4 dB,输入3阶互调截点为-8.6 dBm。     

基于复合腔结构的MEMS双模微带天线设计

设计了一种基于腔结构的双模偶极子天线,其频率在2.44GHz和4.38GHz,利用MEMS开关实现双波段的操作.根据偶极子天线原理,设计了单模微带偶极子天线,使用开关结构将两个单模偶极子天线连接在一起,实现了双模天线的功能.利用三维电磁场软件HFSS分析了设计结构,包括开关、天线,在0～10 GHz得出开关性能插入损耗在-1dB以下,天线回波损耗在-26dB以下.频率为2.44GHz时、回波损耗为-13.2dB、2dB的辐射效率为89%,频率为4.38GHz时,回波损耗为-21.9dB、3dB辐射效率为96%,带宽都在0.5GHz左右.     

基于90nm CMOS工艺的60GHz射频接收前端电路设计

设计了一款用于中国60 GHz标准频段的射频接收前端电路。该射频接收前端采用直接变频结构,将59～64 GHz的微波信号下变频至5～10 GHz的中频信号。射频前端包括一个四级低噪声放大器和电流注入式的吉尔伯特单平衡混频器。LNA设计中考虑了ESD的静电释放路径。后仿真表明,射频接收前端的转换增益为13.5～17.5 dB,双边带噪声因子为6.4～7.8 dB,输入1 dB压缩点为-23 dBm。电路在1.2 V电源电压下功耗仅为38.4 mW。该射频接收前端电路采用IBM 90 nm CMOS工艺设计,芯片面积为0.65 mm2。     

一种基于HTCC的高隔离度开关电路设计

基于开关芯片实现的开关电路是射频前端的基本单元之一,其功能是实现射频信号的导通和关断,在小功率射频信号传输中应用广泛。本文以6 GHz～15 GHz超宽带、60 dB隔离度为设计目标,采用高温共烧陶瓷基板工艺和级联腔体隔离技术,以级联开关芯片为基本电路结构,设计了高隔离度开关电路。该电路包含一只限幅器和两只吸收式砷化镓单刀单掷开关,装配于两个相邻的隔离腔体结构中,通过类同轴垂直传输过渡到基板内对称带状线传输结构,再辅以两侧地孔,实现电磁屏蔽。对开关电路进行电磁场建模仿真,结果表明该结构具有良好的传输特性和隔离特性;在射频前端电路制造完成后对开关电路进行装配和测试,测试结果与建模仿真结果一致性高,验证了本文设计的开关电路具有高隔离度特性。     

4～8GHz GaAs HBT单片双平衡混频器

介绍了一种基于 GaAs HBT 的双平衡混频器.该混频器将射频、本振有源Balun集成其中,在RF和LO输入端分别采用不同的LC网络实现宽带的阻抗匹配.跨导级和开关单元之间采用交流耦合,并通过带宽扩展技术实现频带内的增益平坦.测量结果显示,该混频器匹配良好,射频端口S11在3～10 GHz频带内小于-10 dB.在固定中频200 MHz 情况下测试,在4～8 GHz射频频带内,平均增益10 dB,波动小于1 dB,中频输出端口对射频信号的隔离度优于25 dB,对本振信号的隔离度优于28 dB;本振-射频端口隔离度优于32 dB.在3.3 V直流电压下测得的功耗为66 mW.     

一种K波段高增益低噪声折叠式双平衡混频器

基于130 nm RF CMOS工艺,设计了一种适用于K波段的高增益低噪声折叠式下变频混频器。采用折叠式双平衡电路结构,混频器的跨导级和开关级可以在不同的偏置条件下工作,为优化两级的噪声提供了极大的自由度。采用电流复用技术,混频器的转换增益和噪声系数得以显著改善。后仿真结果表明,该混频器在本振功率为-3 dBm时,实现了27.8 dB的转换增益和7.36 dB的噪声系数。在射频信号为24 GHz处的输入1 dB压缩点P1dB为-18.8 dBm,本振端口对射频端口的隔离度大于60.2 dB。该电路工作于1.5 V的电源电压,总直流电流为12 mA,功耗为18 mW。该混频器以适中的功耗获得了极高的整体性能,适用于低功耗、低噪声24 GHz雷达接收机。     

A low-loss single-pole six-throw switch based on compact RF MEMS switches

A low-loss single-pole six-throw (SP6T) switch using very compact metal-contact RF microelectromechanical system (MEMS) series switches is presented. The metal-contact MEMS switch has an extremely compact active area of 0.4 mm /spl times/ 0.3 mm, thus permitting the formation of an SP6T MEMS switch into the RF switch with a total area of 1 mm/sup 2/. The MEMS switch shows an effective spring constant of 746 N/m and an actuation time of 8.0 /spl mu/s. It has an isolation loss from -64.4 to -30.6dB and an insertion loss of 0.08-0.19 dB at 0.5-20 GHz. Furthermore, in order to evaluate RF performances of the SP6T MEMS switch, as well as those of the single-pole single-throw RF MEMS series switch, we have performed small-signal modeling based on a parameter-extraction method. Accurate agreement between the measured and modeled RF performances demonstrates the validity of the small-signal model. The SP6T switch performed well with an isolation loss from -62.4 to -39.1dB and an insertion loss of 0.19-0.70 dB from dc to 6 GHz between the input port and each output port.     

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～5GHz,插损小0.6dB,隔离度大于30dB,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～4GHz,85℃下的插损增加了0.2dB,-55℃下的插损增加了0.4dB,而隔离度基本保持不变.在开关中流过的连续波功率从10dBm上升到35.1dBm,开关的插损下降了0.1～0.6dB,并且在35.1dBm(3.24W)下开关还能工作.和所报道的并联开关最大处理功率(420mW)相比,该结果说明串联开关具有较大的功率处理能力.     

A GaAs high power RF single-pole dual throw switch IC fordigital-mobile communication system

A high power GaAs monolithic RF switch IC that can handle powers over 5 W (P1 dB: 37 dBm) with a positive 5-V control voltage was developed. This high power handling capability was achieved by using a novel circuit configuration that makes possible the feeding forward of the input-signal to the control gates. The implemented Single Pole Dual Throw switch IC integrated with the coupling capacitors using a high dielectric material, Barium Strontium Titanate, shows an insertion loss less than 0.8 dB at 1 GHz and an isolation over 25 dB in a frequency range of 0.5-1.5 GHz     

A novel pull-up type RF MEMS switch with low actuation voltage

We report a novel pull-up type radio frequency (RF) microelectromechanical system (MEMS) switch with no elastic deformation of the cantilever involved in the actuation. At a voltage of 4.5V, reliable actuations are achieved such that the movable lower contact pad is pulled up by the electrostatic force to make contact with the upper pad. At a frequency of 50GHz, an insertion loss of 0.5dB, a return loss of 12.4dB, and an isolation of 55dB are obtained from the switch. The measured transient times for switch-on and switch-off are 120 and 130ns, respectively. Compared to the MEMS switches reported thus far, the pull-up type switch shows the best switching speed and isolation characteristic at 50GHz.     

RF MEMS单刀四掷矩阵开关的研究

介绍了一个RF MEMS单刀四掷矩阵开关的设计，用四个串联式、电阻接触型、悬臂梁RF MEMS开关制作在微带电路板上完成。在频带1～5GHz内，单刀四掷矩阵开关的插入损耗〈0．8dB，开关隔离度〉38dB，驻波系数〈1．2。悬臂梁开关的激励电压为直流电压35～45V。     

Single-pole-double-throw switch based on toggle switch

A single-pole-double-throw (SPDT) switch based on the toggle switch, a new type of radio frequency (RF) microelectromechanical (MEMS) switch structure for low voltage actuation, high broadband application and enhanced power capability, is presented. Electromagnetic simulation results are discussed and the fabrication process and measurement results are given. The SPDT switch exhibits low insertion loss (<0.5 dB at 20 GHz) and high isolation (>28 dB at 30 GHz).     

一种L～E波段的混合型射频MEMS单刀双掷开关设计

针对传统RF MEMS单刀双掷(SPDT)开关应用存在频段低、插入损耗高、隔离度低等问题,设计了一种混合型SPDT开关,通过在一条通路上设置接触式开关和电容式开关,实现了在L～E频段下的低插入损耗和高隔离度。通过设计蛇形上电极结构,降低了上电极的弹性系数,进而降低开关上电极下拉所需的驱动电压。采用HFSS仿真软件对混合型SPDT开关的射频性能参数进行了优化,并利用COMSOL对开关的蛇形上电极进行应力-位移分析。仿真结果表明,在DC～90 GHz的频段下,SPDT开关的插入损耗小于1.5 dB@90 GHz,隔离度大于52 dB@67 GHz、29 dB@90 GHz。此开关适用于无线通信系统、雷达系统和仪器测量系统等对工作频段要求高的领域内。     

一种串联RFMEMS开关的隔离度补偿措施

提出了采用陷波电路结构来补偿串联RFMEMS开关断开时的耦合电容,提高其隔离度的一种方法。理论分析显示,采用这种方法,在2～5GHz的频率范围内,可以使开关的隔离度最多提高15郾6dB,而插入损耗只受到0郾07dB的影响。     

超宽带开关矩阵的研制

介绍了一种采用p-i-n开关设计的单路选通开关矩阵。通过合理设计p-i-n二极管的直流反偏电压,解决了p-i-n开关矩阵承受功率的设计问题;采用宽带锥形电感和空心电感相结合的电路形式,设计了一种宽带的偏置电路;优化了开关矩阵电路的设计,简化了电路结构形式,提高了开关矩阵的微波性能和可生产性。设计实现了一种超宽带单路选通开关矩阵,工作频率为1～18 GHz,插入损耗(IL)<5 dB,端口隔离(Isolation)>35 dB。验证结果表明,理论仿真结果与实验测试结果基本一致,证明了设计方法的可行性。