8~20GHz GaAs pin二极管单片单刀双掷开关

基于中国科学院微电子研究所的GaAs pin二极管工艺,设计、制作并测试了一种单片单刀双掷开关. 在8~20GHz频段内,开关正向导通时的插入损耗最小值为1.5dB,输入和输出端的回波损耗大于10dB;开关关断状态的隔离度最大值为32dB. 开关的支路采用串联-并联-并联的结构,其中的GaAs pin二极管基区厚为2.5μm. 在1.3V的偏置电压下,正向导通的串联二极管工作电流为7mA.     

C波段GaAs PIN二极管单片单刀单掷开关

基于中国科学院微电子研究所的GaAs PIN二极管工艺,研究了一种单片单刀单掷开关.为了仿真该单片单刀单掷开关,研制开发了GaAs PIN二极管的小信号模型.在5.5～7.5GHz的频段内,开关正向导通时的插入损耗低于1.6dB,回波损耗大于10dB,开关关断状态的隔离度大于23dB.     

C波段GaAs PIN二极管单片单刀单掷开关

基于中国科学院微电子研究所的GaAs PIN二极管工艺,研究了一种单片单刀单掷开关.为了仿真该单片单刀单掷开关,研制开发了GaAs PIN二极管的小信号模型.在5.5～7.5GHz的频段内,开关正向导通时的插入损耗低于1.6dB,回波损耗大于10dB,开关关断状态的隔离度大于23dB.     

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.     

基于GaAs pin工艺的开关滤波器组芯片

基于GaAs pin工艺,研制了频率覆盖9.9～ 14.2 GHz的三通道开关滤波器组单片微波集成电路(MMIC)芯片.开关滤波器组由输入/输出pin单刀三掷开关、带通滤波器组和pin开关偏置电路组合而成,集成在面积为4 mm×4 mm的GaAs衬底芯片上.每个支路的pin开关都采用串-并混合结构,控制电压-5 V时开关导通,+5V时开关截止.带通滤波器均采用分布参数梳状线结构,开路端加载金属-绝缘体-金属(MIM)电容减小了滤波器的尺寸.经探针台在片测试,结果表明,开关滤波器组MMIC芯片的三个通道中心插损为3.5～4.0 dB,1 dB相对带宽为16％ ～ 19％,35 dB与1 dB矩形系数比为1.9～2.2.     

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。     

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。     

高隔离度同轴宽带pin二极管开关和限幅器的设计考虑

宽带同轴pin二极管开关和限幅器是用低通滤波器结构实现的,低通滤波器内的并联电容是通过反向或零偏置pin二极管所呈现的电容组成的。通常设计仅考虑插入损耗情况,这种类型开关和限幅器的最佳隔离度的设计原则还没有文章介绍过,本文提出了用串联电感作为第一个元件所构成的滤波器可获得较高隔离度而不会增加插入损耗。     

宽带pin二极管单刀双掷开关的设计与实现

采用两个pin二极管设计、仿真,制作了一个8～20 GHz并联结构的高功率容量的单刀双掷开关。首先通过采用一个新的电路结构,该电路结构除了传统的并联pin单刀双掷开关结构外,还有微带线匹配电路部分,克服了并联结构单刀双掷开关难以实现大的带宽的缺点。然后选择合适的二极管,根据其参数,建立开路、短路等效电路模型;利用Ansoft Designer软件对电路进行了仿真和优化。最后根据优化结果制作并测试了单刀双掷开关。该单刀双掷开关插入损耗在频率8～20 GHz内小于1.7 dB,在频率8～15 GHz内小于1.5 dB;开关隔离度在整个频带内大于21 dB;在14 GHz耐功率容量大于10 W(CW)。     

8 kW高功率单刀四掷射频开关

介绍了pin二极管的工作原理,分析了大功率射频(RF)开关的主要参数及对应的设计方法,阐述了大功率射频开关设计过程中反向偏置电压的设计方法及安全性设计的考虑.运用ADS电路仿真软件对射频开关电路进行了仿真和优化,利用pin二极管的特性成功研制出了一款VHF波段8 kW高功率单刀四掷(SP4T)射频开关.研制出的SP4T开关控制电平为0～-1 000 V的差分信号,可承受峰值功率大于8 kW,平均功率大于1.5 kW,当脉宽为60 μs、占空比为25％时,插入损耗小于0.3dB,输入驻波比小于1.3∶1,开关隔离度大于55 dB,转换时间小于50 μs.     

微波PIN二极管倍频器研究

用理想的开关模型对反向并联PIN二极管对的输出频谱和倍频损耗进行分析,与混频二极管倍频器和变容二极管倍频器进行了比较,分析了PIN二极管的倍频机理。对微波PIN二极管倍频器进行了实验研究,得出了有益的结论。研制的S波段和C波段五倍频器倍频损耗分别达到15.4 dB和10.6 dB,而S波段的倍频源相位噪声达到—136 dBc/Hz@10 kHz,具有低噪声性能。     

1~26.5GHz GaAs PIN单刀单掷开关单片

采用GaAs PIN二极管,完成1~26.5 GHz的单刀单掷开关单片的设计、制作。SPST开关单片带内插损小于0.5 dB,驻波优于1.1,隔离度大于27 dB,在10~26.5 GHz,隔离度大于37 dB。开关单片采用MOCVD生长的GaAs纵向PIN二极管材料结构,76 mm GaAs圆片工艺加工制作。     

基于GaAs PHEMT工艺的超宽带多通道开关滤波器组MMIC

基于0.25μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)工艺,研制了一款超宽带7路开关滤波器组单片微波集成电路(MMIC)芯片。芯片内集成了开关、驱动电路和带通滤波器,实现了开关滤波功能。开关采用反射式串-并联混合结构;译码器和驱动电路控制某一支路开关的导通或关断;带通滤波器由集总电感和电容组成。该开关滤波器组芯片通带频率覆盖0.8～18 GHz。探针测试结果表明,开关滤波器组芯片各个支路的中心插入损耗均小于8.5 dB,通带内回波损耗小于10 dB,典型带外衰减大于40 dB。为后续研发尺寸更小、性能更优的开关滤波器组提供了参考。     

基于SiGe BiCMOS工艺的90~100 GHz单刀双掷开关

采用0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,设计了一种频带为90~100 GHz的差分单刀双掷开关。首先对比分析了并联MOS管与串联MOS管,根据隔离度与损耗性能选择了并联结构。其次采用差分螺旋电感进行匹配,将双端口电感网络等效为变压器模型,显著抑制了共模信号。采用平面三维电磁仿真软件进行联合仿真。结果表明,在中心频点处,差模插入损耗为-4.1 dB,共模插入损耗为-7.4 dB,隔离度大于-22 dB,输入反射系数S₁₁<-12 dB,输出反射系数S₂₂<-10 dB。芯片尺寸为570 μm×140 μm。     

5～13 GHz GaAs限幅低噪声放大器MMIC

基于0.15 μm GaAs pin二极管和GaAs PHEMT工艺,设计并实现了一款5～13 GHz限幅低噪声放大器(LNA)单片微波集成电路(MMIC).该MMIC中限幅器采用三级反向并联二极管结构,优化了插入损耗和耐功率性能;LNA采用两级级联设计,利用负反馈和源电感匹配,在宽带下实现平坦的增益和较小的噪声;限幅器和LNA进行一体化设计,实现了宽带耐功率和低噪声目标.测试结果表明,在5～13GHz内,该MMIC的小信号增益大于20 dB,噪声系数小于1.8 dB,耐功率大于46 dBm(2 ms脉宽,30％占空比),总功耗小于190 mW,芯片尺寸为3.3 mm×1.2 mm.限幅LNA MMIC芯片的尺寸较小,降低了组件成本,同时降低了组件装配难度,提高通道之间的一致性.     

GaAs垂直结构PIN二极管限幅器

基于垂直结构GaAs PIN二极管的工艺技术开发,在GaAs PHEMT生产线上开发研制了GaAs PIN二极管限幅器单片集成电路.针对不同频段的单片电路采用了不同的材料结构参数设计.工艺中采用先进的深挖槽技术,严格控制横向钻蚀问题,制作出了限幅水平40 mW、最大承受功率5 W的多个频段GaAs限幅器单片电路,成品率达到95%以上.GaAs垂直结构PIN二极管工艺对GaAs PIN二极管大功率开关、限幅器等GaAs MMIC的发展具有重大意义.     

高隔离度宽频带MEMS双膜桥开关

利用一种新型双边加直流驱动电极的电容耦合式MEMS并联膜开关与直接接触式并联膜开关进行级联,形成MEMS双膜开关.通过对其尺寸和结构的优化,降低开关阈值电压,Coventor软件模拟表明,开关的阈值电压小于20V;通过对其匹配设计改善开关的高频性能,HFSS软件模拟的结果表明,在DC～20GHz整个频带内,开关的插入损耗优于-0.1dB,反射损耗低于-30dB,隔离度低于-20dB,在 谐振点处隔离度能达到-40dB.     

SOI和pHEMT双刀五掷开关对比设计与实现

采用0.32μm CMOS-SOI工艺和D-mode 0.5μm GaAs pHEMT工艺设计了同一款双刀五掷射频开关,CMOS-SOI开关的设计应用了负压偏置电路和堆叠管子技术实现,GaAs pHEMT版本采用直流电压悬浮技术和三栅管与前馈电容技术实现。在0.9 GHz和1.9 GHz时,SOI和pHEMT开关的插入损耗分别为0.41dB/0.65dB和0.27dB/0.52dB,隔离度分别为26.9dB/25.7dB和24.1dB/31.3dB。两个版本在输入功率为28dBm且频率为1.9GHz时,二次、三次谐波均小于-49dBm。     

X波段低损耗高隔离开关应用的GaAs PIN二极管

报道了一种适用于X波段的低损耗高隔离度开关的GaAs PIN二极管.讨论了GaAs PIN二极管的物理特性和主要电学参数对开关性能的影响,并且介绍了工艺制备过程.测试结果表明在100MHz～12.1GHz范围内,正向电流为10mA时的开关电阻小于2.2Ω,而反向电压为-10V时开关电容小于20fF.