Твердотельные СВЧ переключатели: схемотехника, технологии изготовления, тенденции развития. Обзор. Часть 2

Автор(и)

  • Анатолий Федорович Березняк Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Russian Federation
  • Александр Станиславович Коротков Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Russian Federation https://orcid.org/0000-0001-8407-6528

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347013050014

Ключові слова:

СВЧ переключатель, СВЧ монолитная интегральная схема, СВЧ МИС, приемопередатчик, HEMT, нитрид галлия, GaN

Анотація

Описаны типы твердотельных переключателей, дан обзор схемотехнических достижений в области построения твердотельных переключателей. Результаты выполненного обзора указывают на перспективность создания СВЧ AlGaN/GaN монолитных интегральных схем приемопередатчиков с твердотельными переключателями.

Посилання

High-Isolation Series-Shunt FET SPDT Switch With a Capacitor Canceling FET Parasitic Inductance / M. Hieda, K. Nakahara, H. Kurusu, Y. Iyama, S. Urasaki // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Dec. 2001. — Vol. 49, No. 12. — P. 2453–2458.

Torres J. A. Monolithic Transistors SPST Switch for L–Band / J. A. Torres, J. C. Freire // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Jan. 2002. — Vol. 50, No. 1. — P. 51–56.

Analysis and Design of Bandpass Single-Pole-Double-Throw FET Filter-Integrated Switches / Z.-M. Tsai, Y.-S. Jiang, J. Lee, K.-Y. Lin, H. Wang // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Aug. 2007. — Vol. 55, No. 8. — p. 1601–1610.

Low Insertion-Loss Single-Pole-Double-Throw Reduced-Size Quarter-Wavelength HEMT Bandpass Filter Integrated Switches / J. Lee, R.-B. Lai, C.-C. Chen, C.-S. Lin, K.-Y. Lin, C.-C. Chiong, H. Wang // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Dec. 2008. — Vol. 56, No. 12. — P. 3028–3038.

Jin Y. Ultra-Compact High-Linearity High-Power Fully Integrated DC-20-GHz 0.18-um CMOS T/R Switch / Y. Jin, C. Nguyen // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Jan. 2007. — Vol. 55, No. 1. — P. 30–36.

Design of a 3–10 GHz UWB CMOS T/R Switch / K.-H. Pao, C.-Y. Hsu, H.-R. Chuang, C.-Y. Chen // Microw. Opt. Technol. Lett. — Feb. 2008. — Vol. 50, No. 2. — P. 457–460.

Design and Fabrication of Multiband p–i–n Diode Switches With Ladder Circuits / S. Tanaka, S. Horiuchi, T. Kimura, Y. Atsumi // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Apr. 2006. — Vol. 54, No. 4. — P. 1561–1568.

The Design of Integrated Switches and Phase Shifters / L. Devlin // Design of RFICs and MMICs : IEE Tutorial Colloquium, 24th November 1999 : proc. — 1999. — P. 2/1–14.

A High–Power CMOS Switch Using A Novel Adaptive Voltage Swing Distribution Method in Multistack FETs / M. Ahn, C.-H. Lee, B. S. Kim, J. Laskar // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Apr. 2008. — Vol. 56, No. 4. — P. 849–858.

Huang F.-J. A 0.5-um CMOS T/R Switch for 900-MHz Wireless Applications / F.-J. Huang, K. O // IEEE J. Solid-State Circuits. — Mar. 2001. — Vol. 36, No. 3. — P. 486–492.

Park P. High–Linearity CMOS T/R Switch Design Above 20 GHz Using Asymmetrical Topology and AC–Floating Bias / P. Park, D. H. Shin, C. P. Yue // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Apr. 2009. — Vol. 57, No. 4. — P. 948–956.

Xu H. A 31.3–dBm Bulk CMOS T/R Switch Using Stacked Transistors With Sub-Design-Rule Channel Length in Floated p–Wells / H. Xu, K. K. O // IEEE J. Solid-State Circuits. — Nov. 2007. — Vol. 42, No. 11. — P. 2528–2534.

Wang J.-H. A 5.2–GHz CMOS T/R Switch for Ultra-Low-Voltage Operations / J.-H. Wang, H.-H. Hsieh, L.-H. Lu // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Aug. 2008. —Vol. 56, No. 8. — P. 1774–1782.

A 1.8-GHz 33-dBm P0.1-dB CMOS T/R Switch Using Stacked FETs With Feed–Forward Capacitors in a Floated Well Structure / M. Ahn, H.-W. Kim, C.-H. Lee, J. Laskar // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Nov. 2009. — Vol. 57, No. 11. — P. 2661–2670.

16.6- and 28-GHz Fully Integrated CMOS RF Switches With Improved Body Floating / Q. Li, Y. P. Zhang, K. S. Yeo, W. M. Lim // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Feb. 2008. — Vol. 56, No. 2. — P. 339–345.

Min B.-W. Ka-Band Low-Loss and High-Isolation Switch Design in 0.13-um CMOS / B.-W. Min, G. M. Rebeiz // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — June 2008. —Vol. 56, No. 6. — P. 1364–1371.

Uzunkol M. A Low-Loss 50–70 GHz SPDT Switch in 90 nm CMOS / M. Uzunkol, G. M. Rebeiz // IEEE J. Solid-State Circuits. — Oct. 2010. — Vol. 45, No. 10. — P. 2003–2007.

Li Q. CMOS T/R Switch Design: Towards Ultra-Wideband and Higher Frequency / Q. Li, Y. P. Zhang // IEEE J. Solid-State Circuits. — Mar. 2007. — Vol. 42, No. 3. — P. 563–570.

Design Considerations for Traveling-Wave Single-Pole Multithrow MMIC Switch Using Fully Distributed FET / H. Mizutani, N. Iwata, Y. Takayama, K. Honjo // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Apr. 2007. — Vol. 55, No. 4. — P. 664–671.

Weigand C. An ASIC Driver for GaAs FET Control Components / C. Weigand // Appl. Microwave Wireless. — Dec. 2000. — TA003. — P. 42–48. — Режим доступа : http://macomtech.com/Content/ technicalarticles. — Дата доступа : 22.06.2011.

Drivers for GaAs FET Switches and Digital Attenuators / M/A–COM Technology Solutions Inc. // Application Note S2079. — Режим доступа : http://www. macomtech.com/Content/appnotes. — Дата доступа : 22.06.2011.

Dogan H. Intermodulation Distortion in CMOS Attenuators and Switches / H. Dogan, R. G. Meyer // IEEE J. Solid-State Circuits. — Mar. 2007. — Vol. 42, No. 3. — P. 529–539.

Floating Ground SPNT MMIC Switch Driver Techniques / Hittite Microwave Corporation // Product Application Notes 17–132. — Режим доступа : http:// www.hittite.com/content/documents/floating_ground_ spnt_mmic_switch_driver_techniques.pdf. — Дата доступа : 22.06.2011.

Bienaimй J.-P. From HSPA to LTE and Beyond: Mobile Broadband Evolution / J.-P. Bienaimй // Microwave Journal. A Special Supplement to Microwave Journal. — Nov. 2010. — Vol. 53, No. 11. — P. 4–10, 26.

Topology Analysis and Design of Passive HEMT Millimeter-Wave Multiple-Port Switches / R.-B. Lai, S.-F. Chao, Z.-M. Tsai, J. Lee, H. Wang // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — July 2008. — Vol. 56, No. 7. — P. 1545–1554.

Hancock T. M. Design and Analysis of a 70–ps SiGe Differential RF Switch / T. M. Hancock, G. M. Rebeiz // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — July 2005. — Vol. 53, No. 7. — P. 2403–2410.

Walsh K. RF Switches Guide Signals In Smart Phones / K. Walsh // Microwaves & RF. — Sept. 2010.

Romanofsky R. R. Array Phase Shifters: Theory and Technology / R. R. Romanofsky. — Hanover, MD : NASA Center for Aerospace Information, October 2007. NASA/TM—2007–214906.

Asif A. AESA Radar Applications and Market Trends / A. Asif // Microwave Journal—Strategy Analytics Webinar. — 25th January, 2011.

Sieber M. On the Right Wavelength: Microwave and RF Technology for Defence / M. Sieber, A. Simon // Microwave Journal. — Oct. 2010. — Vol. 53, No. 10. — P. 22–38.

8.5 to 11 GHz Highly Integrated Core Chip Provides High Degree of Functionality / M/A–COM Tech Asia, Taiwan, ROC // Microwave Journal. — Jan. 2011. — Vol. 54, No. 1. — P. 118–120.

Freeston A. Speedy Switches Minimize Gate Lags / A. Freeston, T. Boles, C. Varmazis // Microwaves & RF. — Mar. 2010.

Boles T. New NanoSecond Switch Technology / T. Boles, A. Freeston // Microwave Journal. — June 2010. — Vol. 53, No. 6. — P. 56–60.

Product Specification PE42510A SPDT High Power UltraCMOS™ RF Switch, 30 MHz – 2000 MHz / Peregrine Semiconductor. — Режим доступа : http:// www.psemi.com/pdf/datasheets/pe42510Ads.pdf. — Дата доступа : 22.06.2011.

Войтович В. Е. Si, GaAs, SiC, GaN — силовая электроника. Сравнение, новые возможности / В. Е. Войтович, А. И. Гордеев, А. Н. Думаневич // Силовая электроника. — 2010. — № 5.

A Wideband Power Amplifier MMIC Utilizing GaN on SiC HEMT Technology / C. Campbell, C. Lee, V. Williams, M.-Y. Kao, H.-Q. Tserng, P. Saunier, T. Balisteri // IEEE J. Solid-State Circuits. — Oct. 2009. — Vol. 44, No. 10. — P. 2640–2647.

A Cool, Sub–0.2 dB Noise Figure GaN HEMT Power Amplifier With 2-Watt Output Power / K. W. Kobayashi, Y. C. Chen, I. Smorchkova, B. Heying, W.-B. Luo, W. Sutton, M. Wojtowicz, A. Oki // IEEE J. Solid-State Circuits. — Oct. 2009. — Vol. 44, No. 10. — P. 2648–2654.

Kameche M. GaAs–, InP– and GaN HEMT–based Microwave Control Devices: What is Best and Why / M. Kameche, N. V. Drozdovski // Microwave Journal. — May 2005. — Vol. 48, No. 5.

An AlGaN/GaN HEMT–Based Microstrip MMIC Process for Advanced Transceiver Design / M. Südow, M. Fagerlind, M. Thorsell, K. Andersson, N. Billström, P.-Å. Nilsson, N. Rorsman // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. — Aug. 2008. — Vol. 56, No. 8. — P. 1827–1833.

Monolithic AlGaN/GaN HEMT SPDT switch / V. Kaper, R. Thompson, T. Prunty, J. R. Shealy // 12-th GAAS Symposium. — Amsterdam, 2004.

Campbell C. F. Wideband High Power GaN on SiC SPDT Switch MMICs / C. F. Campbell, D. C. Dumka // IMS 2010 Conference. — CA : Anaheim, 2010. — P. 145–148.

Werner K. RF driven plasma lighting: the next revolution in light sources / K. Werner, S. Theeuwen // Microwave Journal. — Dec. 2010. — Vol. 53, No. 12. — P. 68–74.

Березняк А. Ф. Твердотельные СВЧ переключатели: схемотехника, технологии изготовления, тенденции развития. Обзор. Часть 1 / А. Ф. Березняк, А. С. Коротков // Радиоэлектроника. — 2013. — Т. 56, № 4. — C. 3–28. — (Известия вузов).

##submission.downloads##

Опубліковано

2013-05-25

Як цитувати

Березняк, А. Ф., & Коротков, А. С. (2013). Твердотельные СВЧ переключатели: схемотехника, технологии изготовления, тенденции развития. Обзор. Часть 2. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 56(5), 3–20. https://doi.org/10.20535/S0021347013050014

Номер

Том 56 № 5 (2013)

Розділ

Оглядові статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2013 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.