戴剑 马伟宾

摘要：文章设计了一款基于氮化镓HEMT工艺的单片射频单刀双掷开关芯片（SPDT switch）。采用宽带匹配结构，实现了超宽带开关特性，覆盖频率DC-18 GHz，并且在工作带宽内优化了开关耐功率能力。装配后的S参数测试结果显示，在DC-18 GHz内插入损耗最大值在18 GHz频点处，为1.5 dB。连续波耐功率测试表明芯片的输入P0.1dB为40 dBm，具有较高的耐功率能力。芯片尺寸仅为1.6×1.2 mm2。

关键词：超宽带;射频开关;单刀双掷;插损;耐功率能力

中图分类号：TN61;TN303       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）07-0041-03

Wideband SPDT GaN Power Switch Chip

DAI Jian，MA Weibin

（The 13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，Shijiazhuang  050000，China）

Abstract：A monolithic RF single pole double throw switch（SPDT switch）chip based on GaN HEMT process is designed in this paper. Using broadband matching structure，the UWB switching characteristics are realized，the coverage frequency is DC-18 GHz，and the switching power endurance is optimized within the working wideband. The S-parameter test results after assembly show that the maximum insertion loss in DC-18 GHz is 1.5 dB at the 18 GHz frequency point. The continuous wave power endurance test shows that the input P0.1dB of the chip is 40 dBm，which has high power withstand ability. The chip size is only 1.6×1.2 mm2。

Keywords：UWB;RF switch;SPDT;insertion loss;power endurance

收稿日期：2021-03-06

0  引  言

基于碳化硅襯底的氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMT）具有优异的电学特性和热学特性[1]，非常适用于高功率控制电路的制作，相较于GaAs的电路具有很大的性能优势。GaN HEMT器件具有很高的击穿电压，用在控制电路中可以使用较高的控制电压，从而使得并联GaN HEMT器件在关态下可以通过很大的射频电压摆幅。除此以外，GaN HEMT器件具有很高的二维电子气密度，饱和沟道电流大，导通电阻小，使得器件在开态下能够承受很高的电流摆幅，同时损耗很低。主流的GaN工艺采用SiC衬底，SiC衬底具有高绝缘特性，有效减小了高电压和高电流下的衬底射频泄露。

单刀双掷功率开关通常用于雷达收发组件中，用于发射和接收的切换，如图1所示，也常用于极化开关的切换。射频功率开关的主要指标包括带宽、插损、隔离度、耐受功率以及切换时间。插入损耗是指理想开关在开态下传输到负载的功率与实际开关在开态下传输到负载的功率之比;隔……