一种L~U波段RF MEMS单刀十掷开关的设计

论文提出了一种适用于1GHz~60GHz频段的RF MEMS单刀十掷开关。该开关采用三角形上电极结构,以减小悬臂梁等效弹性系数和闭合接触面积,达到低驱动电压、高隔离度的目的。通过渐进传输线结构,改善阶跃补偿引起的信号损耗问题。仿真结果显示:该单刀十掷开关的驱动电压为13V,在1GHz~60GHz频段范围内,输入端两侧输出端口的插入损耗<2dB,其余八个端口插入损耗≤0.59dB,所有端口隔离度均>30dB。此开关可适用于无线通信系统、雷达系统和仪器测量系统等对射频性能要求高的领域内。

带数字驱动的DC-18 GHz单刀三掷开关设计

设计了一款带数字驱动的DC-18 GHz单刀三掷开关(Single-Pole Three-Throw,SP3T)芯片。该芯片集成了单刀三掷开关和数字驱动器。单刀三掷开关由2个单刀双掷开关级联组成。单刀双掷开关采用吸收式开关结构,可以实现更好的关态驻波比。驱动电路采用直接耦合场效应晶体管逻辑(Direct Coupled Field Effect Transistor Logic,DCFL)式逻辑电路,具有结构简单、功耗低的优点。版图经过合理布局后,芯片尺寸为1.5 mm×2 mm。测试结果表明:在DC-18 GHz频段内,芯片插入损耗小于3.5 dB,隔离度大于50 dB。芯片采用5 V/0 V逻辑控制,开关速度小于8 ns,1 dB压缩输入功率23 dBm。

一种L~Ka波段的双边多触点型RF MEMS单刀六掷开关

目前通讯、导航等领域对单刀多掷开关有广泛的需求,而此类开关存在体积大、工作频带窄、插入损耗大、隔离度低等问题。文章设计了一种串联接触式双边多触点型RF MEMS单刀六掷开关。开关的下电极上设有三个圆形触点,远端连接有喇叭状过渡带,其上是带有带状孔的“X”形上电极,通过减小接触电阻和耦合电容来改善射频性能。经HFSS软件仿真优化,该开关工作频率可覆盖L~Ka波段,且在26.5 GHz下,插入损耗≤0.3 dB,隔离度≥37 dB,性能良好,尺寸为1.05×1.05×0.5 mm^(3)。结果表明,设计的单刀六掷开关射频性能具有较大优势,同时满足小型化的要求,因此在L~Ka波段的导航、认知无线网络以及微波测试等领域具有较大的应用前景。

改进K型单刀四掷射频MEMS开关

针对射频器件小型化以及5G通信发展的需求,设计了一款射频微机电系统(RF-MEMS)单刀四掷开关。该开关由一个改进型K型功分器和六个单刀单掷开关级联构成,并基于硅基MEMS工艺进行制造。其中,改进型K型功分器由多个Y型功分器串并联构成。改进的开关各端口具有插入损耗小和隔离度高的特点。最终流片的测试结果显示:该单刀四掷MEMS开关的插入损耗优于2.8 dB,隔离度优于29 dB。

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。

射频MEMS单刀多掷开关设计

本文结合射频微电子机械系统(MEMS)的特点,功分器、共面波导、电极结构三方面进行结构、材料的合理设计与优化处理,并基于此通过微波性能仿真实验,证实了K型功分器以及各项参数优化后的射频MEMS单刀四掷开关在0.1-20GHz范围内均有着较好的微波性能。

基于单个三模枝节加载谐振器的紧凑型单刀双掷开关设计

为了减小滤波开关(FIS)的尺寸,基于单个三模枝节加载谐振器设计出了一种紧凑型的单刀双掷滤波开关(SPDT)。与传统的滤波开关相比,SPDT利用单个三模谐振器(TMR)在不同PIN管开关状态下呈现不同谐振模式与耦合路径的特点,成功地将单刀双掷滤波开关采用的谐振器数量减半,从而减小了滤波开关的尺寸。在此基础上,在输出馈电线末端引入开关二极管从而提高滤波开关关断时的隔离度。SPDT导通状态插入损耗为2.4 dB,中心频率为975 MHz,3 dB带宽为250 MHz,公共端口回波损耗优于20 dB,导通端口回波损耗优于15 dB,带内关断隔离度优于23 dB。

基于各向异性导电膜的射频SP8T开关无损测试

为了解决射频器件无损测试的难点,基于各向异性导电膜Z轴(ACF-Z)连接结构,设计并实现了射频器件无损测试技术。针对表面贴装式GaAs金属半导体场效应晶体管(MESFET)单刀八掷(SP8T)开关,该测试技术使用ACF-Z轴连接结构实现器件与测试板的无损连接,通过矢量网络分析仪对GaAs MESFET SP8T开关性能进行测试,最多可同时测试SP8T开关的8个通道。测试结果显示,1~8 GHz内,器件的插入损耗为-15~-35 dB,回波损耗为-15~-35 dB,测试过程中未对器件造成损伤。

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)。

带有直流偏置的毫米波单刀双掷开关仿真与设计

采用阶跃阻抗传输线和扇形微带短截线,实现了单刀双掷开关的直流偏置,使直流支路与毫米波支路之间的隔离度大于30dB,带宽超过25%,在中心频率30GHz附近回波损耗大于40dB。采用这种直流偏置电路和PIN梁式引线二极管,基于LTCC工艺对单刀双掷开关串联结构进行仿真。设计结果表明在28.5～31.5GHz频率范围内,串联开关的插入损耗小于1.5dB,回波损耗大于15dB,隔离度大于20dB。

毫米波单刀双掷开关的设计与制作

以0.25μm GaAs PHEMT为基础，介绍了微波单片集成电路开关模型的设计、测试及建模过程，并以此平台开展了单刀双掷开关芯片的设计与研制。讨论了PHEMT开关建模的重要性，解决了建模中的关键问题，包括开关的设计、测试系统的校准、模型参数的提取，建立了毫米波范围内高精度的等效电路模型。单刀双掷开关的设计采用了并联式反射型电路拓扑，开关的测试采用了微波探针在片测试系统，在18-30 GHz获得了优异的电性能，插入损耗IL≤1.5 dB，输入/输出驻波比VSWR≤1.5∶1，关断状态下的隔离度ISO≥30 dB，芯片尺寸为1.2 mm×1.8 mm×0.1 mm。

用于多模多频射频前端的单刀八掷SOI天线开关设计

提出了一种用于手机多模多频前端的射频单刀八掷（SP8T）天线开关设计，该开关采用绝缘体上硅（SOI）I艺实现。由于衬底电阻率高达1000Ω·am，且在器件选取和电路结构设计方面采用了多种技巧，实测结果表明，该款开关的插入损耗在0～2．4GHz频段内均小于ldB，隔离度平均大于35dB，功率处理能力也达到了36dBm以上，完全满足设计需求。

一种新颖的鳍线单刀双掷开关

介绍一种只需要一个偏置控制端口 ,采用正负脉冲驱动的 T形结鳍线单刀双掷开关的设计方法 .在电路中采取改进措施 ,提高了隔离度、降低了插入损耗 .测量结果表明 ,开关在 Ka频段内 ,插入损耗≤ 1.5 d B,隔离度≥30 d B;在 W频段内 ,插入损耗≤ 2 d B,隔离度≥ 2 5 d

CMOS单片高隔离度Ka波段单刀双掷开关的设计

提出了应用0.13μm CMOS工艺设计的具有高隔离度的Ka波段单刀双掷（Single Pole Double Throw,SPDT）开关。测试结果显示,在Ka波段此单片开关插损为2.7~3.7 d B,在35 GHz时测得的输入1dB压缩点（P_（-1dB））为8d Bm。通过使用并联NMOS晶体管的拓扑结构并且使用高Q值的匹配网络,测得的开关在30~45 GHz有33~51 d B的隔离度。此Ka波段单刀双掷开关芯片的核心面积（die）仅仅为160×180μm2。

8kW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8kW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^-1000V的差分信号,可承受峰值功率大于8kW,平均功率大于1.5kW,当脉宽为60μs、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55dB,转换时间小于50μs。

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。

91～98GHz集成单刀单掷开关设计

为解决W波段接收机保护开关和发射机调制开关芯片问题,本文基于0.1mm厚50.8mm(2英寸)熔制石英薄膜电路工艺,研制出了W波段PIN二极管SPST开关准单片。为了考察开关性能的一致性,随机抽取了5个SPST开关作了测试,在91~98GHz频率范围内,开关插损典型值1.0dB,不一致性小于0.45dB;91~98GHz测得开关隔离典型值25dB,不一致性小于5dB,92.5~94.5GHz隔离典型值32dB;开关响应时间、导通时间、关断时间、恢复时间分别小于18、20、10和18ns;开关尺寸2.8mm×2.6mm。其作为接收保护开关和发射调制开关可集成应用于W波段收发组件中。

嵌入吸收式单刀八掷开关电路

提出了一种嵌入吸收式单刀八掷开关电路结构。利用PIN二极管的通断特性,设计了1个在14~18 GHz频率范围内的吸收式单刀八掷（SP8T）开关电路,导通损耗小于3.9 d B,输出端回波损耗大于10 d B;隔离度大于60 d B,输入、输出端回波损耗大于12 d B。该电路将吸收电阻嵌入在基片下接地板内,相比传统结构的吸收式开关电路,具有在导通状态下损耗略小;在关断状态下输出端反射信号较小。该嵌入吸收式结构也可应用于吸收式的衰减电路及限幅电路中。

W波段单刀双掷开关的设计与仿真

以AIGaAs梁式引线PIN二极管MA4AGBLP912为基础,介绍了W波段单刀双掷(SPDT)开关设计仿真过程,采用微带线分布参数设计,实现了单刀双掷开关的匹配网络。该设计中采用了二极管串并联型结构,获得了较好的电性能,结果表明在中心频率93GHz附近,插入损耗IL<0.5dB,关断状态下隔离度ISO>45dB,在92GHz-94.5GHz通带内驻波比VSWR≤1.5。

一种X波段GaAs单片单刀双掷开关

采用0.2μmGaAsPHEMT工艺设计了一种X波段单刀双掷开关单片集成电路。在片测试结果为8～11GHz范围内,隔离度>30dB,在中心频率9.5GHz能够达到45dB,插损<1.2dB。芯片结构非常简单紧凑,仅用了两个并联的PHEMT管。