[发明专利]一种基于E PHEMT的单刀双掷开关无效
申请号: | 200710176282.0 | 申请日: | 2007-10-24 |
公开(公告)号: | CN101420055A | 公开(公告)日: | 2009-04-29 |
发明(设计)人: | 徐静波;张海英;叶甜春 | 申请(专利权)人: | 中国科学院微电子研究所 |
主分类号: | H01P1/15 | 分类号: | H01P1/15;H01P1/10 |
代理公司: | 中科专利商标代理有限责任公司 | 代理人: | 周国城 |
地址: | 100029*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 phemt 单刀 开关 | ||
技术领域
本发明涉及微电子中微波电路技术领域,尤其涉及一种基于增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管(enhancement—mode PHEMT,E PHEMT)的单刀双掷微波开关。
背景技术
微波开关控制电路能够实现微波信号传输路径的通断或转换,广泛应用于移动通信、微波测量、微波中继、雷达、卫星通信等领域,是一种重要的控制电路,有着广阔的市场前景。
常用的开关元件包括PIN二极管和场效应晶体管。PIN需要较大的激励电流,多用于控制大功率;而GaAs FET作微波开关,其偏置电路简单,驱动电路功率小,宽带特性好和功率容量大,开关速度达到亚毫微秒量级,适于制作单片集成电路。
PHEMT开关的栅极是控制电压的输入端,控制PHEMT开启或关断。源漏之间的阻抗受栅极电压的控制,当PHEMT处于开启状态时,沟道导通,源漏之间是一个低阻抗的通路;当PHEMT处于关断状态时,沟道截止,直流功率约为微瓦量级,源漏之间是一个高阻抗的断路。微波开关按功能分为两种:一种实现微波信号传输路径的通断,例如单刀单掷开关(SPST);另一种是实现微波信号传输路径的转换,例如单刀双掷开关(SPDT),SPDT可以看成由两个SPST并联而成,两个支路分别处于导通和截止状态,微波信号经导通的支路传输到输出端,SPDT多用于发射机和接收机公用天线的收发转换,以及雷达多波束的转换控制。
常规的微波开关采用耗尽型FET作为开关元件,需要负电压使FET处于关断状态,偏置电路复杂。如图1所示,图1为常规的基于耗尽型FET的单刀双掷开关的示意图。而对于增强型GaAs PHEMT来说,当栅压小于阈值电压时,沟道关断,此时阈值电压Vth>0V;当栅压大于阈值电压时,沟道开启。
如图2和图3所示,图2为耗尽型PHEMT的IV曲线,图3为增强型PHEMT的IV曲线。
由此可以看出,基于增强型GaAs PHEMT的微波开关只需要正电压,易与其它正电压供电的电路实现单片集成,由此可以提高集成度,降低成本。因此,基于增强型PHEMT的微波单片集成开关电路具有良好的应用前景。
而单刀双掷微波开关需要两路信号,分别控制传输路径的开启和关断。常规微波开关的控制电路较复杂,而利用基于E/D HEMT工艺的DCFL反相器的输入输出信号作为微波开关的控制信号,既简化了控制电路形式,又提高了工艺兼容度。实现了单片集成微波开关及其简单的控制电路,从而提高了集成度,降低了成本。
发明内容
(一)要解决的技术问题
常规的基于FET的微波开关,均利用耗尽型FET作为开关器件。耗尽型FET在栅极电压为0V时,沟道导通,处于低阻抗状态;当栅极电压负向增加至夹断电压时,沟道关闭,处于高阻抗状态,因而需要两个控制电压分别为0V和负电压。
当控制电路和其它微波电路采用正向电压供电时,由于基于耗尽型的微波开关和这些电路的电源不同,不利于单片集成,从而给电路的设计和实现带来诸多困难。
基于增强型PHEMT的单刀双掷微波开关,是为了使微波开关和采用正向电压供电的控制电路和其它微波电路更好的实现单片集成,提高集成度和可实现性,降低设计的复杂度和成本。
基于E/D HEMT工艺的DCFL反相器的输入输出信号和基于增强型PHEMT的单刀双掷微波开关的控制电平相容,可以作为微波开关的控制信号。这样既简化了控制电路形式,又提高了工艺兼容度,从而实现了单片集成微波开关及其简单的控制电路。
(二)技术方案
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种基于E PHEMT的单刀双掷微波开关,该微波开关包括六个EPHEMT、六个限流电阻、三个隔直电容、五段微带线和两个电压控制端;
所述第一电压控制端V1的正极通过第一限流电阻R1与第一增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管(E PHEMT1)的栅极连接,通过第五限流电阻R5与第五增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管(E PHEMT5)的栅极连接,通过第六限流电阻R6与第六增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管(E PHEMT6)的栅极连接;
所述第二电压控制端V2的正极通过第二限流电阻R2与第二增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管(E PHEMT2)的栅极连接,通过第三限流电阻R3与第三增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管(E PHEMT3)的栅极连接,通过第四限流电阻R4与第四增强型赝配高电子迁移率场效应晶体管(E PHEMT4)的栅极连接;
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