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大功率低插损氮化镓单刀双掷射频开关

微电子学 2024年

作者：周英杰侯文杰张翼杨磊东南大学毫米波国家重点实验室微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室南京邮电大学集成电路科学与工程学院南京国博电子股份有限公司

基于0.25 μm GaN HEMT工艺设计了工作在0.4 GHz～6 GHz的单刀双掷(SPDT)射频开关芯片。为降低插入损耗，设计中通过在端口添加电感的方式进行端口电容补偿；为减小芯片面积，采用金丝键合等效电感的方式，同时版图设计中去除了传统的... 详细信息

基于0.25 μm GaN HEMT工艺设计了工作在0.4 GHz～6 GHz的单刀双掷(SPDT)射频开关芯片。为降低插入损耗，设计中通过在端口添加电感的方式进行端口电容补偿；为减小芯片面积，采用金丝键合等效电感的方式，同时版图设计中去除了传统的传输线连接，串管与并管均直接连接到同一个信号焊盘，有效降低了传输线造成的损耗，也大幅度减小了芯片的面积。此外，并管使用管芯叠加的方式，通过平均分压增加了芯片的功率容量。芯片流片测试结果表明：插入损耗小于0.5 dB，隔离度大于21 dB，回波损耗大于20 dB，功率容量P-0.1dB为48 dBm，脉冲测试下P-0.1 dB为52 dBm，面积仅为1 mm2。

关键词：大功率低插损单刀双掷射频开关氮化镓高电子迁移率晶体管

L~Ka波段MEMS单刀七掷开关的设计与研究

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电子测量技术 2022年第8期45卷 7-13页

作者：吴倩楠范丽娜李孟委中北大学前沿交叉科学研究院太原030051 中北大学理学院太原030051 中北大学微系统集成研究中心太原030051

针对目前MEMS单刀七掷开关体积大、插入损耗及隔离度较差的问题,设计了一种基于“米”字型功分器的单刀七掷MEMS开关,通过HFSS软件对射频MEMS开关单元和“米”字型功分器进行设计,对开关的S参数、驻波比进行了仿真研究,并采用COMSOL软... 详细信息

针对目前MEMS单刀七掷开关体积大、插入损耗及隔离度较差的问题,设计了一种基于“米”字型功分器的单刀七掷MEMS开关,通过HFSS软件对射频MEMS开关单元和“米”字型功分器进行设计,对开关的S参数、驻波比进行了仿真研究,并采用COMSOL软件对射频MEMS开关单元进行机械性能分析。结果表明,在1~40 GHz频段内,单刀七掷MEMS开关各个端口的插入损耗≤0.45 dB@40 GHz,隔离度≥29.5 dB@40 GHz,驻波比≤1.45,且体积仅有0.65 mm×0.5 mm×0.5 mm。此设计可与滤波器、衰减电阻、天线等集成,应用于多通道可调谐MEMS器件中,在卫星通信、雷达、和微波测试领域中具有一定的应用价值。

关键词：单刀七掷开关 MEMS 米字型功分器小体积低插损

5G毫米波通信用低插损高隔离GaAs PHEMT单刀双掷开关

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半导体技术 2022年第1期47卷 55-59页

作者：袁丹丹张志浩张艺殷锐昊章国豪广东工业大学信息工程学院广州510006 河源广工大协调创新研究院广东河源517000

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... 详细信息

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。

关键词： 5G毫米波单刀双掷(SPDT)开关 GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT) 低插损高隔离

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基于玻璃基工艺的射频滤波器的设计

基于玻璃基工艺的射频滤波器的设计

作者：陈亚东南京邮电大学

学位级别：硕士

射频滤波器可以有效的抑制射频信号中的噪声和干扰,对提高信号质量非常重要。第五代(5G)通信和高性能物联网应用对射频滤波器的需求与日俱增,从而对滤波器的性能提出了更高的要求,其性能直接影响到通信信号质量的好坏,因此研究高性能和... 详细信息

射频滤波器可以有效的抑制射频信号中的噪声和干扰,对提高信号质量非常重要。第五代(5G)通信和高性能物联网应用对射频滤波器的需求与日俱增,从而对滤波器的性能提出了更高的要求,其性能直接影响到通信信号质量的好坏,因此研究高性能和小型化的滤波器是推进无线通信系统的发展的两大难点。玻璃材料具有更低的介电常数和更高的电阻率,具有更好的高频性能和隔离性;具有玻璃通孔(TGV,Through Glass Via)结构的三维电感器具有更好的品质因数(Q),因此,TGV技术被认为是实现高度集成、低成本和高性能无源器件的最有前途的技术之一。本文结合玻璃基板的优势,从滤波器的小型化、低插入损耗方面展开研究,设计了应用于5G射频通信的带通滤波器(BPF,Band-pass Filter),主要工作和创新点如下:(1)探究玻璃衬底集成无源器件(IPD,Integrated Passive Device)工艺下的无源器件性能,采用典型的椭圆滤波器结构,基于二维平面螺旋电感设计出一款应用于5G射频前端的N77频段(3.3 GHz-4.2 GHz)的带通滤波器,并进行流片测试。仿真结果表明:该滤波器通带插损小于1.75 dB,1.8 GHz和2.4 GHz低频抑制达到-30 dB以下,高频二次谐波抑制在-25dB以下,芯片尺寸为1600μm×800μm。(2)为提升滤波器的性能和实现小型化,提出了一种改进的椭圆滤波器拓扑结构。本次设计的滤波器不仅在低频和高频阻带处抑制得到了提升,还减小了插入插损,仿真结果显示:滤波器插损小于1.70 dB,芯片尺寸为1000μm×500μm。(3)为进一步实现滤波器的小型化,低插损,采用玻璃通孔技术,设计出的TGV-3D电感相较于二维平面螺旋电感,具有更小的占用面积和更高的Q值,再将其应用到滤波器设计。后仿结果表明:滤波器插入损耗小于1.55 dB,芯片尺寸仅为500μm×500μm,符合小型化、低插损的设计要求。综上所述,本文充分利用玻璃衬底IPD工艺的优势,设计出适用于5G通信的带通滤波器。其性能指标符合5G移动通信对低插损和小型化射频滤波器的要求,对推动5G射频通信技术的发展具有一定的学术研究价值和工程实践意义。

关键词：滤波器 IPD TGV 小型化低插损

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低插损多频段天线罩壁电性能

南京航空航天大学学报 2014年第6期46卷 851-855页

作者：张明习樊康何小祥南京航空航天大学电子信息工程学院南京210016 高性能电磁窗航空科技重点实验室济南250023

采用B夹层天线罩结构,利用四端口网络分析法,为一款工作在Ka波、K波和Ku波段内的“动中通”（动卫星通信系统）通讯系统设计了专用低插损、多频段天线罩壁.分析了不同极化,不同入射角下,天线罩壁的传输系数、反射系数和插入相移.结果表... 详细信息

采用B夹层天线罩结构,利用四端口网络分析法,为一款工作在Ka波、K波和Ku波段内的“动中通”（动卫星通信系统）通讯系统设计了专用低插损、多频段天线罩壁.分析了不同极化,不同入射角下,天线罩壁的传输系数、反射系数和插入相移.结果表明：在0-40°的入射角范围内,Ka波段内的功率传输系数优于95.0％,K波和Ku波段内的功率传输系数优于88.8％,功率反射系数都小于6.3％,且垂直极化与水平极化之间的插入相位延迟的差异极小。

关键词：天线罩壁低插损多频段四端口网络 B夹层

一种具有高抑制特性的小型化SIW滤波器的设计

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电子元件与材料 2021年第10期40卷 1034-1039页

作者：黄玉兰兰静黄令超西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121

为有效减小滤波器的损耗及提高其频率选择性,提出了一种具有高抑制特性的小型化基片集成波导(SIW)滤波器。基于隐失模理论,在SIW顶部刻蚀矩形谐振环来实现小型化及滤波特性。通过控制矩形谐振环间的距离,改变其耦合,从而达到控制传输零... 详细信息

为有效减小滤波器的损耗及提高其频率选择性,提出了一种具有高抑制特性的小型化基片集成波导(SIW)滤波器。基于隐失模理论,在SIW顶部刻蚀矩形谐振环来实现小型化及滤波特性。通过控制矩形谐振环间的距离,改变其耦合,从而达到控制传输零点的目的,最终在9.48 GHz处产生一个传输零点,其最大衰减量为77.48 dB。该滤波器的有效尺寸约为0.818λ_(g)×0.348λ_(g),中心频率为5.5 GHz,最小插入损耗为0.27 dB,回波损耗优于21.9 dB,带外抑制在6.22~22.3 GHz范围内均大于20 dB,实测与仿真结果基本吻合。该滤波器具有高抑制、小型化和低插损的特性,可用于5G(Sub-6 GHz)无线通信系统中。

关键词：小型化高带外抑制低插损矩形谐振环基片集成波导

用于超宽带RCS减缩的人工电磁超表面的研究与设计

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用于超宽带RCS减缩的人工电磁超表面的研究与设计

作者：储鹏鹏西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着雷达探测技术的不断发展,各种电磁设备尤其是军用设备对电磁隐身技术的需求越来越高。在日益复杂的战场电磁环境中,在宽频带内具有低雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)特性的飞行器、舰船等设备的生存能力和战斗能力将得到显... 详细信息

随着雷达探测技术的不断发展,各种电磁设备尤其是军用设备对电磁隐身技术的需求越来越高。在日益复杂的战场电磁环境中,在宽频带内具有低雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)特性的飞行器、舰船等设备的生存能力和战斗能力将得到显著提高。近年来,超表面以其剖面低、易共形、设计灵活等特点,成为隐身技术领域的研究热点,将RCS减缩超表面加载于飞行器、舰船等设备的外侧,能够有效提高其隐身性能,然而,如何在更宽频带内实现RCS减缩仍然是亟待解决的问题。天线是无线通信系统中必不可少的器件,承担着收发信息的重要作用,而反射型超表面在降低天线RCS的同时往往会影响到它的辐射性能,因此,在不影响天线辐射性能的情况下降低天线的RCS也是超表面设计时需要考虑的因素。基于以上应用需求,本文主要针对展宽超表面的RCS减缩带宽以及实现天线工作频带外的宽带RCS抑制进行研究。本文的主要研究内容如下:1、提出了一种散射相消-吸收混合作用的超宽带RCS减缩超表面。所提出的超表面由宽带极化转换吸收单元组成,该单元主要分为三层,分别是:加载集总电阻的低频极化转换吸收层、高频极化转换层和金属地板。其中,加载的集总电阻能够抑制低频结构在高频产生的谐振,同时还可以吸收部分入射电磁波;低频极化转换吸收层与高频极化转换层之间表面电流的正交化排布方式避免了法诺谐振的产生,从而顺利将低频和高频结构的工作带宽拼接起来。因此,极化转换吸收单元在2.7～19.6GHz的超宽带范围内的极化转换吸收率(Polarization Conversion-Absorption Ratio,PCAR)大于0.9。将极化转换吸收单元组成6×6的子阵列,然后将该子阵列及其镜像阵列进行2×2棋盘式排列,组成散射相消和吸收混合作用的RCS减缩阵列,最终的仿真和实测表明,所提出的超表面能够在2.85～18.65GHz的范围内实现10dB以上的RCS减缩,其相对带宽(Relative Bandwidth,RBW)为146.98%。2、提出了一种具有透波窗口的超宽带RCS减缩超表面。为了在不影响天线辐射性能的情况下降低其RCS,所提出的超表面能够实现在通带内高效透波,在通带两侧进行宽带RCS减缩的功能,其中,通带两侧的RCS减缩是通过散射相消和吸收混合作用实现的。该超表面由具有频率选择特性的极化转换吸收单元组成,该单元主要分为三个部分,分别是:加载集总电阻和交指结构的低频极化转换吸收层、高频极化转换层和二阶带通频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)层。其中,加载的交指结构避免了通带内电磁波能量的损耗和极化状态的改变;具有传输零点的FSS的应用减小了通带与极化转换吸收带之间的过渡带。全波仿真表明,在电磁波的垂直入射下,共极化反射系数小于-10dB的带宽为3.16～25.04GHz,其相对带宽为155.18%,共极化透射系数大于-1dB的传输带宽为8.45～10GHz,通带内的最低插损(Insert Loss,IL)为0.43dB。最终的仿真和实测表明,所提出的超表面能够在3.4～24.6GHz范围内实现了10dB以上的RCS减缩,并且在8.45～10GHz范围内高效透波。

关键词： RCS减缩极化转换散射相消吸收超宽带频率选择表面低插损

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复合氮化铝压电薄膜研制及其应用

压电与声光 2020年第5期42卷 628-630页

作者：陈运祥赵雪梅郑泽渔陶毅伍平田亚睿张永川许东辉中国电子科技集团公司第二十六研究所重庆400060

采用中频(MF,40 kHz)双S枪磁控反应溅射制备出了氮化铝(AlN)压电薄膜;采用直流磁控溅射法制作了Mo电极薄膜;采用脉冲DC磁控溅射Au、Cr、Al靶分别制作Au/Cr底电极薄膜及Al/Cr顶电极薄膜。通过对AlN压电薄膜、Mo及Au电极薄膜进行了X线衍射... 详细信息

采用中频(MF,40 kHz)双S枪磁控反应溅射制备出了氮化铝(AlN)压电薄膜;采用直流磁控溅射法制作了Mo电极薄膜;采用脉冲DC磁控溅射Au、Cr、Al靶分别制作Au/Cr底电极薄膜及Al/Cr顶电极薄膜。通过对AlN压电薄膜、Mo及Au电极薄膜进行了X线衍射(XRD)分析,结果表明,复合AlN压电薄膜(002)面、Mo薄膜(110)面及Au薄膜(111)面择优取向优良,说明选用Al/Cr/AlN/Au/Cr/YAG复合结构压电薄膜能研制出Ku波段及K波段声体波微波延迟线(BAWDL),其Ku及K波段BAWDL器件插入损耗分别低至43.7 dB、54.6 dB。

关键词：复合氮化铝压电薄膜 Ku及K波段声体波微波延迟线(BAWDL) 低插损

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K型单刀四掷射频MEMS开关设计

传感器与微系统 2021年第4期40卷 70-73页

作者：王姗姗吴倩楠李强韩路路李孟委中北大学前沿交叉科学研究院山西太原030051 中北大学仪器与电子学院山西太原030051 中北大学理学院山西太原030051

针对射频器件小型化的发展需求,设计了一种新型射频微机电系统(MEMS)单刀四掷开关结构,通过K型功分器与四个单刀单掷开关级联而成,实现低插损、高隔离的射频性能。其中,K型功分器设计是由1个输入端、4个输出端及1个圆盘型结构优化组成... 详细信息

针对射频器件小型化的发展需求,设计了一种新型射频微机电系统(MEMS)单刀四掷开关结构,通过K型功分器与四个单刀单掷开关级联而成,实现低插损、高隔离的射频性能。其中,K型功分器设计是由1个输入端、4个输出端及1个圆盘型结构优化组成。仿真结果表明:在DC-20 GHz频段内,该单刀四掷开关的插入损耗≤0.41 dB,隔离度≥21 dB,驱动电压为12.4 V;并且在整个工作频段内射频性能稳定,波动幅度小,线性度高。设计的K型单刀四掷开关整体尺寸为2.11 mm×1.6 mm×0.6 mm,在L~Ku(1~18 GHz)波段的小型化无线通信系统中具有较大的应用潜力。

关键词： K型功分器单刀四掷开关低插损无线通信