0.13μm CMOS工艺下高隔离度Ka波段SPDT开关设计

本文主要探讨了在现代微电子领域中，利用0.13μm CMOS工艺设计的一种高性能的单刀双掷（SPDT）开关，特别是在Ka波段的应用。Ka波段通常指的是26.5至40GHz的频段，这一区域在无线通信和雷达系统中具有重要地位，对于高数据速率和远程通信至关重要。 作者们提出了一种创新的解决方案，即通过采用并联NMOS晶体管的拓扑结构和高Q值的匹配网络，实现了高隔离度的设计。在测试中，该单片开关在Ka波段表现出优异的性能，插损范围为2.7～3.7 dB，这表明其在信号传输中的能量损失非常低，有利于保持信号的完整性。而在35 GHz处，输入1 dB压缩点（P-1 dB）达到了8 dBm，这是衡量开关非线性行为的一个关键指标，说明在高功率水平下，开关仍能保持良好的线性工作状态。 最令人瞩目的是，该开关在30～45 GHz频率范围内，隔离度可达33～51 dB，这意味着在开关切换时，信号之间的干扰被有效抑制，这对于需要高精度和可靠性的应用场景如T/R组件、移相器和衰减器至关重要。此外，值得注意的是，这种单刀双掷开关的核心面积仅为160×180 μm2，显示了高度的集成度，符合了现代微电子对小型化和成本效益的追求。 研究团队由刘超、李强和熊永忠组成，分别来自电子科技大学微电子与固体电子学院和中国工程物理研究院太赫兹中心，他们在文章中强调了CMOS工艺在毫米波和高频率领域的潜力，尤其是在Ka波段SPDT开关设计中的优势。他们的研究成果不仅推动了CMOS技术在射频领域的应用，也为通信系统的高效和低成本设计提供了新的可能。 这篇论文对于理解如何利用CMOS技术在 Ka 波段设计出高隔离度、低插损且小型化的单刀双掷开关具有重要意义，展示了CMOS工艺在高级通信系统中的实用价值。