GaAs MMIC SPST开关设计与性能分析

"本文介绍了DC至40 GHz反射型GaAs MMIC SPST开关的设计与研制，该开关在射频信号调制和通断方面有广泛应用。开关采用三并FET结构，具有低插入损耗和宽频带特性。文章探讨了不同通孔数量对电路性能的影响，并详细阐述了开关FET器件的工作原理及其对高频性能的影响。" 在微波和射频领域，GaAs（镓砷）微波集成电路（MMIC）技术的进步推动了对高性能、小型化和超宽带开关的需求。DC～40 GHz反射型GaAs MMIC SPST（单刀单掷）开关是一种关键的电子元件，其特点是开关速度快、插入损耗低、可靠性高、几乎无驱动功耗且体积小巧。这些特性使得SPST开关在各种电子系统中，尤其是射频信号调制和通断的应用中，成为不可或缺的组成部分。 文章详细介绍了单片SPST开关电路的设计过程，特别强调了采用具有宽频带的三并FET（场效应晶体管）器件结构。这种结构有助于实现低插入损耗，同时确保开关能在宽频率范围内工作。设计中还考虑了通孔的数量，因为通孔会引入额外的电感，影响电路的性能。通过对比不同数量的通孔，可以优化电路设计，减少非期望的信号衰减和相位变化。 开关FET器件的工作原理是通过栅偏置电压Vg来控制源漏电阻的大小，进而改变开关的状态。在FET开关中，栅源电容Cps和漏栅电容Cpd、源漏电感Ls和Ld以及栅电感Lf等寄生参数会影响器件的高频性能。栅隔离电阻Rg也对开关特性有所贡献。理想的FET开关应有与栅宽成反比的Rds和与栅宽成正比的Cg，但实际器件的这些参数会受到制造工艺和衬底材料的影响。 为了确保电路设计的准确性，开关FET器件需要进行在片测试以提取其模型参数。这个过程是动态的，需要根据测试结果不断调整模型，以反映真实器件在不同条件下的行为。通过这种方式，设计师可以预测和优化开关在实际工作条件下的性能。 这篇文章详尽地探讨了DC～40 GHz反射型GaAs MMIC SPST开关的设计和实现，包括开关FET的工作原理、寄生参数的影响以及建模过程，为射频和微波系统设计者提供了有价值的信息和指导。