德州仪器推出适用于便携应用的新型低功耗双SPDT模拟开关

日前,德州仪器(TI)宣布推出新型低功耗双单刀双掷(SPDT)模拟开关 TS5A23157。该器件针对1.65 V～5.5 V Vcc 之间的工作条件进行了精心设计,不仅能够提供低功耗与高速率,而且能够保持出色的信号完整性,因而是模拟信号路由、信号闸控以及数字信号多路复用与多路解复用等应用的理想选择。该器件功耗低(5.5 V

基于GaAs E/D PHEMT工艺的Ku波段双通道幅相控制多功能芯片

基于GaAs增强/耗尽型赝配高电子迁移率晶体管(E/D PHEMT)工艺设计了一款14~18 GHz的双通道多功能芯片。芯片集成了单刀双掷(SPDT)开关、6 bit数控移相器、4 bit数控衰减器和增益补偿放大器。采用正压控制开关以减小控制位数;优化移相、衰减和放大等电路拓扑结构,以获得良好的幅相特性;采用紧凑布局、双通道对称的版图设计,以实现小尺寸和高性能。测试结果表明,+5 V电压下,接收通道增益大于3 dB,1 dB压缩点输出功率大于8 dBm;发射通道增益大于1 dB,1 dB压缩点输出功率大于2 dBm;64态移相均方根误差小于2.5°,16态衰减均方根误差小于0.3 dB,芯片尺寸为3.90 mm×2.25 mm。该多功能芯片可实现对射频信号幅度和相位的高精度控制,可广泛应用于微波收发模块。

基于滤波器设计方法的GaN-on-Si毫米波单刀双掷开关

基于滤波器的设计方法,实现了一款适用于毫米波通信的宽频带单刀双掷(SPDT)开关。为了实现宽频带和低插入损耗,采用100 nm GaN-on-Si HEMT器件及行波式开关设计方法,同时采用四枝节的结构,实现对射频信号的全反射,以此获得更高的隔离度。在0 V和-15 V的栅偏置电压下,在室温环境中测试的结果表明:在30~44 GHz频带内,SPDT开关具有良好的回波损耗,其插入损耗低于1.5 dB,隔离度高于34 dB,并且在36 GHz下的输入1 dB功率压缩点优于39.2 dBm。芯片面积为1.7 mm×1.2 mm。

一种DC-6GHz的GaAs PHEMT宽带低插入损耗单刀双掷开关

利用稳懋0.5μm GaAs PHEMT工艺设计了一款宽带低插入损耗的单刀双掷(SPDT)开关芯片.该开关在传统串并联结构的基础上,考虑了封装引入的键合线电感效应,并利用键合线电感,优化了开关的射频性能.同时分析了串并联结构开关的功率容量与偏置点的关系,把开关偏置在最佳偏置点,能显著提升功率容量.所设计的开关,在DC-6GHz范围内,插入损耗小于0.55dB,隔离度大于24dB.在(-7.5V/7.5V)控制电压下,输入1dB压缩点大于34dBm,可用于6GHz频率范围内的各种应用.提出的利用键合线提升开关射频性能的思想,可用于指导开关及其封装的设计.

25~40GHz非对称单刀双掷开关的设计与实现

针对Ka波段单片收发(T/R)集成电路对发射大功率和高隔离度的需求,分析了传统单刀双掷(SPDT)开关中并联、串联晶体管尺寸对插入损耗、隔离度和线性度的影响,设计了一款非对称的毫米波单刀双掷开关,通过去除发射通道上的并联支路,提高发射通道的1 dB压缩点输出功率。同时,通过串联和并联电感与晶体管寄生电容并联谐振的方式,提高发射和接收通道的隔离度。该开关采用0.13μm SiGe BiCMOS工艺实现,测试结果表明,在25~40 GHz频率范围内,接收模式下,插入损耗S31小于4 dB,回波损耗S11和S33分别小于-10.8 dB和-11.8 dB;发射模式下,插入损耗S21小于1.8 dB,1 dB压缩点输出功率大于18.2 dBm,隔离度S32大于19 dB,回波损耗S11和S22分别小于-14.6 dB和-15.9 dB。该Ka波段非对称单刀双掷开关芯片的核心面积仅0.21 mm2。

基于倒装应用的单刀双掷开关MMIC设计

基于GaAs PHEMT ED25B与薄膜工艺设计了基于倒装应用的DC^26 GHz的单刀双掷(SPDT)开关。首先对倒装芯片与传统的正装芯片进行比较,倒装芯片MMIC技术具有明显的优势;然后对比了不同倒装情况对芯片性能的影响进而提出对倒装无源元器件和GaAs PHEMT开关建模的概念,利用建模软件提取了相应的模型;对倒装单刀双掷开关MMIC的设计进行了详细阐述;对制备的倒装单刀双掷开关MMIC进行测试。测试结果表明,回波损耗大于15 d B,插损小于2.8 d B,隔离度大于28 d B。最后对芯片进行温度循环试验和恒定加速度试验,验证了这款基于倒装应用的单刀双掷开关MMIC的可靠性。

封装的DC～4GHz高隔离度吸收式单刀双掷开关(英文)

描述了一种基于台湾稳懋(WIN)半导体公司商用0.5μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管工艺的高隔离度吸收式单刀双掷射频开关芯片的设计。设计中使用两级串并结构提高隔离度,加入了吸收电阻减小关断状态下输出端的回波损耗。该芯片采用单电源5 V正压控制,具有使能控制端和全关状态,且控制电平与TTL/CMOS输出电平相兼容。芯片采用8引脚微型小外形封装(MSOP8)形式进行封装,设计中通过三维电磁仿真工具HFSS分析了由封装引入的寄生参数的影响,并提取π型网络进行等效建模。该开关工作在DC～4 GHz频段插入损耗小于1.5 dB,隔离度高于45 dB。仿真结果与实测结果基本一致。

毫米波超宽带大功率单片单刀双掷开关

采用GaAs pin工艺设计和制作了毫米波超宽带大功率单刀双掷开关单片集成电路。在GaAs pin二极管建模阶段充分考虑寄生效应对模型的影响,获得高精度模型;在电路设计阶段采用GaAs pin二极管单级并联结构,提高功率特性;在工艺加工阶段调整p+层、n+层的掺杂浓度和i层的厚度,获得低损耗、高功率特性的GaAs pin二极管;最终制备的单刀双掷开关芯片在片测试表明,在25～40 GHz范围内插入损耗小于1.0 dB,隔离度大于25 dB,输入输出电压驻波比小于2.0∶1,具有优异的宽带小信号特性;35 GHz下承受功率高达34 dBm,具有非常好的功率特性。

基于介质谐振器和PCB技术的SPDT滤波开关

针对时分双工(time division duplex,TDD)子系统同时对滤波器和开关的需求,将二者相融合提出了一种滤波开关设计方案。介质谐振器滤波器因具有高Q值、低损耗等特点而被广泛研究,然而其不易与PIN管集成,难以实现开关功能。基于介质谐振器和印刷电路板(printed circuit board,PCB)技术设计了一种低损耗、高隔离度的单刀双掷(single pole double throw,SPDT)滤波开关。设计以介质谐振器滤波器为滤波主体,同时在PCB上实现SPDT开关功能,滤波功能和开关功能可独立设计,降低了设计难度。开关电路在导通状态时等效为一段传输线,因而仅会增加很少的插入损耗。加工并测试了一个设计实例,测试结果表明,打开状态下的带内损耗为0.92 dB左右,关闭状态下的隔离度优于47 dB。与传统单纯PCB滤波开关相比,该设计具有更低的插入损耗、更高的隔离度。

一种正电压控制的单片微波集成单刀双掷开关

设计了一款GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)单片微波集成正电压控制开关。该电路设计采用片上集成隔直电容,对传统负电压控制开关的拓扑结构进行改进。针对PHEMT开关低频(0.1 GHz)下1 dB压缩点输入功率(Pi(1 dB))陡降问题进行分析,提出了改进栅极输入阻抗的方法,有效提高了PHEMT开关低频下的Pi(1 dB)。采用中国电子科技集团公司第十三研究所0.25μm GaAs PHEMT工艺进行了仿真和流片,芯片的面积为1.0 mm×1.0 mm。测试结果表明,在频率为0.1~4 GHz内,插入损耗小于0.8 dB,隔离度大于42 dB,Pi(1 dB)大于15 dBm。控制电压为0 V/5 V。该款GaAs PHEMT微波单片集成正电压控制开关设计全部达到了预期性能,并实现了改善低频下的Pi(1 dB)的目标。

Ku波段GaN大功率单刀双掷开关设计

基于开关器件的基本工作原理和设计方法,设计了一款Ga N大功率Ku波段单刀双掷(SPDT)开关,并着重讨论了Ga N大功率开关的耐功率能力。经制作得到不同栅指数、不同单指栅宽的Ga N开关器件,测试了其基本性能,并比较了开关器件在Ga N工艺与Ga As工艺下的性能差别。Ku波段SPDT开关实测S参数表明,插入损耗小于0.9 d B,隔离度大于27 d B,同时能够承受10 W的连续波输入功率;适当牺牲耐功率能力可提升小信号的性能。这款开关可搭配Ga N功率放大器与低噪声放大器用于收发组件前端。其尺寸仅有2.0 mm×1.4 mm,满足系统小型化的需求。

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。

微带宽带高速SPDT

介绍微波PHN开关的基本原理和设计方法。对如何实现宽带高速SPDT进行了探讨,分折比较了几种电路的优缺点。在对电路模型进行分析计算的基础上,设计制作一混合集成SPDT(7～18GIIz),并达到预期的技术战术指标要求。

GaAs基E/D PHEMT技术单片集成微波开关及其逻辑控制电路

利用GaAs基E/DPHEMT技术单片集成微波开关及其逻辑控制电路的制作工艺和设计方法,采用0.8μm GaAs E/D PHEMT工艺,制备出性能良好的解码器功能内置的DC^10GHz SPDT MMIC,基本实现逻辑电路与开关电路的集成.开关电路在DC^10GHz内插入损耗小于1.6dB,隔离度大于24dB;整个电路只需要1位控制信号,有效地减少了开关电路的控制端口数目,节省了芯片面积,为GaAs多功能电路的研究奠定了基础.

GaAs PHEMT通信开关电路设计

设计制作了GaAs PHEMT通信开关电路。分析了基于GaAs场效应晶体管(FET)的正压控制开关电路原理,采用GaAs FET器件串并联结构设计了单刀双掷(SPDT)和双刀双掷(DPDT)开关电路。使用ADS软件对电路进行了优化设计,并对电路版图进行了电磁场仿真优化,基于0.5μm GaAs PHEMT工艺,流片制作了SPDT和DPDT开关电路。测试结果表明,在DC^6 GHz带宽内,SPDT开关插损大于-0.75 dB,隔离度小于-27 dB(3 GHz),回波损耗小于-18 dB,芯片尺寸为0.55 mm×0.50 mm。DPDT开关插损大于-1.8 dB,隔离度小于-20 dB(3 GHz),回波损耗小于-12 dB,芯片尺寸为0.65 mm×0.60mm。两种开关均采用正电压控制(+5 V),具有低插损、高隔离度、大功率处理能力(P1 dB大于30 dBm)和芯片尺寸小等优点,可广泛应用于微波通信系统中。

基于GaAs E/D PHEMT工艺的6～10 GHz多功能MMIC

采用Ga As衬底增强/耗尽型赝配高电子迁移率晶体管（E/D PHEMT）工艺研制了一款6～10 GHz多功能微波单片集成电路（MMIC）。其集成了4个单刀双掷开关、6 bit数控移相器、6 bit数控衰减器、3个放大器和14 bit并口驱动电路。测试结果表明：接收支路增益大于8 d B,1 d B压缩点输出功率大于3 d Bm;发射支路增益大于1 d B,1 d B压缩点输出功率大于8 d Bm。移相64态均方根误差小于3°,衰减64态均方根误差小于1 d B。在工作频带内接收和发射两种状态下,输入输出驻波比均小于1.5∶1。经过版图优化后,芯片尺寸为3.5 mm×5.1 mm。该多功能MMIC可用于微波收发组件,对传输信号进行幅相控制。

Si基超薄势垒InAlN/GaN HEMT开关器件小信号模型

为了更好地表征Si基超薄InAlN/GaN HEMT开关器件的特性和开发更精确的开关电路模型,基于0.25μm HEMT工艺制备了不同栅极电阻的开关器件,提出了附加10 kΩ栅极电阻的器件结构,并对开关器件进行了小信号模型分析。采用传统的去嵌结构提取了开关器件的寄生电容、电感和电阻参数来得到相应的本征参数。采用误差因子评估模型的准确度,结果表明模型拟合和实测的S参数基本吻合。最后将模型应用在Ku波段单刀双掷(SPDT)开关电路的设计中,实测的开启状态下该电路的插入损耗小于2.28 dB,输入回波损耗大于10 dB,输出回波损耗大于12 dB;关断状态下其隔离度大于36.54 dB。所提出的Si基InAlN/GaN HEMT模型可以为Si基HEMT的电路设计和集成提供一定的理论指导。

X波段大相位高低通移相器MMIC的设计与实现

基于WIN 0.25μm Ga As赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）工艺,针对大相位移相器容易在宽带情形下出现的性能恶化问题,采用ADS2014仿真软件,成功设计并实现了两款大相位（90°和180°）的X波段（8-12 GHz）宽带数字移相器电路,其拓扑形式为高低通结构,并采用奇偶模分析方法,对高低通滤波网络进行分析。最终在片测试结果表明,其获得了优良的宽带性能,且与仿真结果相吻合。该设计90°移相器电路在频带内相位误差为-3.7°-0°,插入损耗优于2.15 d B,回波损耗优于19 d B;180°移相器电路在频带内相位精度为-6.2°-2°,插入损耗优于2.65 d B,回波损耗优于17 d B。该移相器在相对带宽为40%的X波段内取得良好的插入损耗与回波特性,适用于频带较宽的多位级联数字移相器中。

基于GaAs PHEMT的5～12 GHz收发一体多功能芯片

基于GaAs赝高电子迁移率晶体管（PHEMT）工艺,研制了一种5-12 GHz的收发一体多功能芯片（T/R MFC）,其具有噪声低、增益高和中等功率等特点。电路由低噪声放大器和多个单刀双掷（SPDT）开关构成。为了获得较低的噪声系数和较大的增益,低噪声放大器采用自偏置三级级联拓扑结构;为了获得较高的隔离度和较低的插入损耗,SPDT开关采用串并联结构。测试结果表明,在5-12 GHz频段内,收发一体多功能芯片的小信号增益大于26 d B,噪声系数小于4 d B,输入/输出电压驻波比小于2.0,1 d B压缩点输出功率大于15 d Bm。其中,放大器为单电源5 V供电,静态电流小于120 m A;开关控制电压为-5 V/0 V。芯片尺寸为2.65 mm×2.0 mm。