文獻標識碼: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.05.012
引用格式: 夏小輝,林福江. 一種高耐壓SPST天線調(diào)諧開關設計[J].信息技術與網(wǎng)絡安全,2021,40(5):68-73.
0 引言
隨著5G通信的迅速發(fā)展與應用,對傳輸數(shù)據(jù)速率的要求越來越高,目前提升數(shù)據(jù)傳輸速率采用的主要技術有載波聚合(Carrier Aggregation,CA)、有源天線系統(tǒng)(Active Antenna Systems,AAS)、多路輸入/輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)[1]。因為新一代智能手機中的天線數(shù)量不斷增加,以及智能手機追求更大屏占比的工藝設計趨勢,所以這些天線需要安裝到更小的空間內(nèi),天線數(shù)量的增加、尺寸的減小導致天線效率降低,進而影響發(fā)送和接收性能、電池續(xù)航能力,甚至出現(xiàn)連接問題。
為了有效解決這些矛盾,智能手機中目前主要采用天線調(diào)諧[2-6]技術來提高多頻段信號傳輸?shù)奶炀€效率。通過在天線不同位置與地之間連接天線調(diào)諧器(包含開關、電容與電感等),改變天線諧振頻率實現(xiàn)多頻段信號高效率傳輸。由于天線可能工作在失配的情況下,此時天線上的電壓是正常工作時的數(shù)倍,因此天線調(diào)諧開關設計必須考慮耐壓能力。一般可以通過選取GaAs等大功率器件解決這一問題,但其成本較高,且集成度較差。因此最近幾年射頻開關的設計多采用SOI CMOS工藝,相比GaAs工藝,其兼顧成本和性能[7-8]。
由于SOI CMOS工藝中,單個晶體管電壓承受能力有限,因此該工藝下的射頻開關在處理大功率信號時多采用堆疊結(jié)構(gòu)[9-10]。該結(jié)構(gòu)由于體端和柵端存在較大泄露電流,導致電壓擺幅在堆疊結(jié)構(gòu)中各級晶體管的分布不均,使得射頻開關支路總的電壓處理能力受到極大限制。一般可以通過體端增加偏置大電阻,提供額外的偏置電壓等技術來削弱這一現(xiàn)象,但這需要輸入獨立體端控制信號且效果有限。
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作者信息:
夏小輝,林福江
(中國科學技術大學 微電子學院,安徽 合肥230026)
