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射頻易商城_開(kāi)關(guān)芯片_微波開(kāi)關(guān)芯片的研究和設(shè)計(jì)⑤

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微波開(kāi)關(guān)芯片的研究與設(shè)計(jì)

1.5 微波開(kāi)關(guān)相關(guān)進(jìn)展

微波開(kāi)關(guān)電路最初由 PIN 二極管構(gòu)建, 雖然 PIN 二極管可以表現(xiàn)出低插損、高功率處理能力和高工作頻率 [11-13] , 但是由于偏置電流的存在, 其直流功耗是一個(gè)嚴(yán)重的限制。 同時(shí), 它必須要通過(guò)扼流電感供電, 由于襯底耦合效應(yīng)和電感形狀限制, 因此很難在襯底上實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的平面扼流電感, 從而很少有將 PIN 二極管開(kāi)關(guān)和扼流電感集成在一起的單片微波集成電路(MMIC) 。 另外, PIN 二極管開(kāi)關(guān)需要 λ/4 傳輸線枝節(jié), 這使得設(shè)計(jì)更為復(fù)雜而且也難以小型化。GaAs MESFET 和 HEMT 適宜于高頻、 高速和高功率應(yīng)用。 GaAs 的寬帶隙使其具有高擊穿電壓, 從而使 GaAs 器件能夠承受高電壓而不用擔(dān)心可靠性的問(wèn)題。此外, GaAs 具有高的低場(chǎng)遷移率, 這拓展了 GaAs 器件的可用帶寬。 GaAs MESFET和 HEMT 也使用了半絕緣性襯底, 從而進(jìn)一步降低了器件的損耗。 在實(shí)際應(yīng)用中,GaAs 開(kāi)關(guān)所實(shí)現(xiàn)的性能被證明是非常卓越的 [14-19] 。 GaAs 開(kāi)關(guān)通過(guò)改變柵控制電壓來(lái)改變工作狀態(tài), 因此不會(huì)消耗直流功率, 這使其對(duì)于低功率手持式無(wú)線通信設(shè)備十分有吸引力, 但是一個(gè)遺憾是它們不能和硅基收發(fā)系統(tǒng)和 CMOS 數(shù)字控制電路實(shí)現(xiàn)集成。近年來(lái), CMOS 開(kāi)關(guān)得到了廣泛的關(guān)注和研究。 隨著 CMOS 工藝不斷進(jìn)步,其越來(lái)越適合微波應(yīng)用, CMOS 技術(shù)具有能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字、 模擬和微波模塊全集成和低成本的優(yōu)點(diǎn)。 但是, 因?yàn)?CMOS 晶體管的擊穿電壓較低以及襯底的導(dǎo)電特性,以其實(shí)現(xiàn)低插損、 高隔離度和高功率處理能力的開(kāi)關(guān)電路仍然是一大挑戰(zhàn), 各個(gè)研究團(tuán)隊(duì)相繼提出不同的電路設(shè)計(jì)方法來(lái)彌補(bǔ) CMOS 工藝的缺點(diǎn)。Huang 和 O 通過(guò)減小襯底電阻減小襯底損耗, 在 900MHz 獲得了小于 1dB 的插損和 42dB 的隔離度, P 1dB 為 17dBm [20] 。 他們?cè)诖嘶A(chǔ)上又通過(guò)阻抗變換實(shí)現(xiàn)高功率處理能力, 在 900MHz 將功率處理能力提高到 24.3dBm [21]。 Ohnakado 等人通過(guò)增加額外的工藝步驟以阻止阱注入而增大襯底電阻減小以襯底損耗。

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