张艺 张志浩 章国豪

0 引言

射频开关是射频前端收发组件中的重要组成部分,其重要性在实际应用中显而易见．目前设计射频开关的主流技术主要有CMOS[1]、PIN二极管[2]、微电子机械系统(MEMS)[3]，以及砷化镓赝高电子迁移率晶体管(GaAs pHEMT)[4]/氮化镓赝高电子迁移率晶体管(GaN pHEMT)[5]等技术．CMOS技术虽集成度高、成本低,但漏电的衬底导致较高的插入损耗和较低的隔离度;PIN二极管本质为一个在射频频段受电流控制的可变阻抗器;MEMS技术的优点是它可与CMOS工艺兼容,但其存在开关时间过长、驱动电压高、功率容量小等一系列缺陷;GaN虽在高速、高频、耐热性强和高功耗的应用领域性能优异,但其制造成本过于高昂;GaAs是集成电路领域中使用最广泛的材料之一,具有电子迁移率高、禁带宽度大、耐高温、抗辐射性能好、本征载流子浓度低以及成本低廉等诸多优势．

当工作频段为20 GHz以下,无源FET(场效应管)的串联或串并联结构可以很容易得到高性能的开关特性,其出色的隔离度和插入损耗结果在文献[1]中得到了证明．然而,在较高的频率下,寄生电容(主要是漏极至源极电容)会显著降低插入损耗的性能．迄今为止,大多数毫米波单片集成射频开关均为并联谐振型FET开关．例如:文献[5]设计了一条并联传输线,在工作频率带宽上与FET的等效断态电容产生谐振,以优化带内插入损耗,最终实现了一个工作在30～40 GHz频段、插损小于1.861 dB、隔离度大于27.651 dB的单刀双掷(SPDT)开关芯片;文献[6]采用类似的结构,在27～31 GHz设计的SPDT开关……