一种氮化镓反射式单刀八掷开关制造技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓反射式单刀八掷开关，包括：输入端、输入电容、第一微带传输线和八条支路，各支路包括：第二微带传输线、第三微带传输线、氮化镓HEMT、控制电压信号端、隔离电阻、输出电容、隔直电容、输出端和第一节点；其中，第一微带传输线的一端经输入电容连接至输入端、另一端与第二微带传输线连接，第二微带传输线串接第三微带传输线和输出电容，输出电容与输出端连接；第一节点位于第二微带传输线与第三微带传输线之间，氮化镓HEMT的漏电极与第一节点连接、栅电极经隔离电阻连接至控制电压信号端、源电极经隔直电容接地。上述单刀八掷开关工作于24.25GHz～33GHz，具有工作频带宽、在导通状态下插入损耗小的优点。在导通状态下插入损耗小的优点。在导通状态下插入损耗小的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓反射式单刀八掷开关


[0001]本专利技术属于电子电路
，具体涉及一种氮化镓反射式单刀八掷开关。

技术介绍

[0002]通信系统的发展要求射频前端具有更宽的频带、更高的紧凑度和效率。5G通信系统中大规模输入输出和波束赋形技术的广泛应用，对天线与收发机之间的单刀多掷开关的性能提出了更高的需求。
[0003]MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit，微波单片集成电路)是一种以半导体材料为衬底，集成多种有源、无源器件于一体所形成的多种具有不同功能的微波电路模块的总称，具有导通状态损耗小，带宽更宽的优点。以氮化镓为代表的第三代宽禁带半导体材料因其具有更大的禁带宽度、更高的临界击穿电场和较高的电子饱和漂移速度等优点，已成为微波/毫米波系统领域应用的理想材料。
[0004]相关技术中，开关电路的典型电路结构为串联
‑
并联结构。如图1所示，栅极串联一个K级的电阻，可以有效隔离射频信号与直流偏置，同时降低栅电流，进而降低射频开关的功耗。在单刀双掷电路的基础上，图1所示开关分别在两个支路并联了漏极接地的场效应管Q1、Q2，其中，Q1、Q2场效应管对应支路的Q3、Q4处于相反偏置状态。当Q3开启时，Q1截止，开关处于发射状态，射频信号经过开启状态的Q3输出到天线，会有极少的信号通过截止状态的Q1损失掉。当Q3截止时，Q1开启，开关处于接收状态，信号从天线进入，经过开启的Q4进入接收端，但会有少量射频信号经过截止的Q3，再被开启的Q1分流，最终极少的一部分进入发射端。
[0005]上述开关电路虽然能够在一定程度上降低插损，但由于信号直接通过管子，不可避免地会造成额外的插损以及降低电路的线性度。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种氮化镓反射式单刀八掷开关。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术提供一种氮化镓反射式单刀八掷开关，包括：输入端、输入电容、第一微带传输线和八条支路，各所述支路包括：第二微带传输线、第三微带传输线、氮化镓HEMT、控制电压信号端、隔离电阻、输出电容、隔直电容、输出端和第一节点；其中，
[0008]所述第一微带传输线的一端经输入电容连接至所述输入端、另一端与第二微带传输线连接，所述第二微带传输线串接所述第三微带传输线和输出电容，所述输出电容与所述输出端连接；所述第一节点位于所述第二微带传输线与所述第三微带传输线之间，所述氮化镓HEMT的漏电极与所述第一节点连接、栅电极经所述隔离电阻连接至所述控制电压信号端、源电极经所述隔直电容接地。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，工作范围包括24.25GHz～33GHz。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述输入电容、所述输出电容、所述隔直电容、所述第
一微带传输线、所述第二微带传输线、所述第三微带传输线、所述氮化镓HEMT及所述隔离电阻采用同一个衬底。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述衬底的材料为碳化硅、硅、氮化镓、石英玻璃或陶瓷。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述输入电容、所述输出电容和所述隔直电容均为金属
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绝缘层
‑
金属MIM电容。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述第一微带传输线、所述第二微带传输线和所述第三微带传输线包括：第一金属层、第二金属层、以及位于所述第一金属层与所述第二金属层之间的半导体材料。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述半导体材料包括：氮化镓、硅或碳化硅。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述隔离电阻利用GaN异质结结构的二维电子气2DEG工艺制得。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0017]本专利技术提供一种氮化镓反射式单刀八掷开关，工作于24.25GHz～33GHz，具有导通状态下插入损耗小、工作频段宽的特点；此外，上述单刀八掷开关可以与通信系统中的低噪声放大器、天线等模块单片集成，不仅有利于减小系统的体积和功耗，同时也能够提高开关速度，提高了系统的可靠性。
[0018]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0019]图1是现有技术中开关电路的结构示意图；
[0020]图2是本专利技术实施例提供的氮化镓反射式单刀八掷开关的一种结构示意图；
[0021]图3是本专利技术实施例提供的氮化镓反射式单刀八掷开关隔离支路的等效电路图；
[0022]图4是本专利技术实施例提供的氮化镓反射式单刀八掷开关导通支路的等效电路图；
[0023]图5是本专利技术实施例提供的氮化镓反射式单刀八掷开关的S参数的测试结果示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0025]图2是本专利技术实施例提供的氮化镓反射式单刀八掷开关的一种结构示意图。如图2所示，本专利技术实施例提供一种氮化镓反射式单刀八掷开关，包括：输入端Pin、输入电容C1、第一微带传输线TL1和八条支路10，各支路10包括：第二微带传输线TL2、第三微带传输线TL3、氮化镓HEMT M1、控制电压信号端Vg1、隔离电阻R、输出电容C2、隔直电容C3、输出端Pout和第一节点；其中，
[0026]第一微带传输线TL1的一端经输入电容C1连接至输入端Pin、另一端与第二微带传输线TL2连接，第二微带传输线TL2串接第三微带传输线TL3和输出电容C2，输出电容C2与输出端Pout连接；第一节点位于第二微带传输线TL2与第三微带传输线TL3之间，氮化镓HEMT M1的漏电极D与第一节点连接、栅电极G经隔离电阻R连接至控制电压信号端Vg1、源电极S经
隔直电容C3接地。
[0027]本实施例中，氮化镓反射式单刀八掷开关包括输入端Pin、输入电容C1、第一微带传输线TL1和八个对称分布的支路10，每个支路10分别包括：第二微带传输线TL2、第三微带传输线TL3、氮化镓HEMT M1、控制电压信号端Vg1、隔离电阻R、输出电容C2、隔直电容C3、输出端Pout和第一节点；具体地，输入电容C1与第一微带传输线TL1串接输入端Pin，作为输入匹配，第二微带传输线TL2串接第三微带传输线TL3和输出电容C2、再接输出端Pout参与输出匹配，GaN HEMT M1的栅电极G连接隔离电阻R接入控制电压信号端Vg1，GaN HEMT M1的漏电极D与第二微带传输线TL2与第三微带传输线TL3之间的第一节点，GaN HEMT M1的源电极S接隔直电容C3再接地。
[0028]应当理解，隔直电容C3用于并联全反射开关即氮化镓HEMT M1，可以阻断射频端口与地端形成直流回路，使输入端口、输出端口的直流电压保持悬浮，从而增强开关关断状态的隔离度。
[0029]图3是本专利技术实施例提供的氮化镓反射式单刀八掷开关隔离支路的等效电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓反射式单刀八掷开关，其特征在于，包括：输入端、输入电容、第一微带传输线和八条支路，各所述支路包括：第二微带传输线、第三微带传输线、氮化镓HEMT、控制电压信号端、隔离电阻、输出电容、隔直电容、输出端和第一节点；其中，所述第一微带传输线的一端经输入电容连接至所述输入端、另一端与第二微带传输线连接，所述第二微带传输线串接所述第三微带传输线和输出电容，所述输出电容与所述输出端连接；所述第一节点位于所述第二微带传输线与所述第三微带传输线之间，所述氮化镓HEMT的漏电极与所述第一节点连接、栅电极经所述隔离电阻连接至所述控制电压信号端、源电极经所述隔直电容接地。2.一种氮化镓反射式单刀八掷开关，其特征在于，工作范围包括24.25GHz～33GHz。3.根据权利要求2所述的氮化镓反射式单刀八掷开关，其特征在于，所述输入电容、所述输出电容、所述隔直电容、所述第一微带传输线、所述第二微带传输线、所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎培森，刘志宏，李蔚然，周瑾，邢伟川，段小玲，周弘，危虎，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：