全集成绝缘体硅CMOS单刀十六掷天线开关设计-论文.pdf

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1、第34卷第4期固体电子学研究与进展Vo1．34，No．42014年8月射RESEARCH&PROGRESSOFSSEAug．，2014{!}频与《I微《I波(Iv全集成绝缘体硅CMOS单刀十六掷天线开关设计崔杰。陈磊赵鹏康春雷史佳牛旭刘轶(中国科学院上海高等研究院，上海，201210)(。中国科学院大学，北京，100049)2014—03—04收稿，2014—04—02收改稿摘要：利用高衬底电阻率的180nm绝缘体硅(SO1)CMOS工艺设计了一种全集成的可用于手机和无线手持设备的多模多频单刀十六掷(SP16T)

2、天线开关。由于衬底电阻率高达1kQ·CiTI，且在器件选取和电路结构设计方面采用了多种技巧，实测结果显示，十六路开关分支的插损O～3GHz频段内均小于2dB，隔离度平均大于35dB，回波损耗小于一20dB，功率处理能力超过36dBm，完全满足设计要求。关键词：绝缘体硅；单刀十六掷；回波损耗；插入损耗；隔离度中图分类号：TN710．2；TN820．83文献标识码：A文章编号：1000—3819(2014)04—0362—05DesignofaHigh--performanceMonolithicSO1SP16TAn

3、tennaSwitchModuleCUIJie，。CHENLeiZHAOPengKANGChunleiSHIJiaNIUXuLIUYi(ShanghaiAdvancedResearchInstitute，ChineseAcademyofSciences，Shanghai，201210，CHN)(GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing，100049，CHN)Abstract：Takingadvantageofthehighresistivesubst

4、rate180nmsilicon—on—insulator(SOI)technology，ahigh—performancemonolithicsingle—polesixteen—throw(SP16T)antennaswitchmoduleformulti——modemulti——bandcellularandwirelesshandsetapplicationshasbeendesignedandfabricated．Theswitchhasbeenintegratedina1kn·cmresistivit

5、ysubstrate．Withcarefu1deviceevaluationandcircuitdesign，theoverallswitchbranchesexhibit<2dBinsertion1OSStill2．7GHzand>35dBisolation，<一20dBreturnlOSSandthecapabilityiSover36dBm，whichallmeetthedesignexpectation．Keywords：silicon—on—insulator(SOD；single-polesixtee

6、n—throw(SP16T)；returnloss；inser—tionlOSS：isolationEEACC：118O；5270重视，其中包含了支持2G／3G／4G共三代的移动通士百信制式。该系统需要集成一个复杂的天线开关模组来支持一系列的协议和标准，同时在插损、隔离度、移动通信技术的发展显著地改善人们的生活方线性度和功率能力方面根据要求进行折衷。如图1式，尤其是智能手机及手持设备的快速应用实现了所示，该系统集成多模多频发射与接收模组，包括四随时随地的通信。为了支持无线终端尤其是手机能频GSM、多个频段的UMT

7、SwCDMA与TD标准，够全世界范围漫游工作，多模多频系统越来越受到天线端需要至少单刀9掷完成彼此切换。*联系作者：E—mail：cuij@sari．ac．cn4期崔杰等：全集成绝缘体硅(s()I)CM()S单刀十六掷天线开关设计363图l移动通信多模多频射频前端针对手机射频前端，低插损同时具有高隔离和谐波特性是非常关键的。为满足高的传输效率，射频开关必须提供低损耗的路径。同样的，好的隔离表现能够保证低的噪声特性。随着信号调制方式趋于复杂，严格的谐波特性对无失真的传输越来越重要。图2典型SOl器件剖面图本设计采用

8、分布式结构利用180nm高阻s()IFig．2Cross—sectionviewoftypicalSOldevice(MOSFET)cMOs工艺实现了单刀十六掷开关，仿真与实测结果基本吻合，支持全集成第二代、三代、四代移动通耐压能力，但在提升功率处理能力的同时也提高了信射频前端模组，证明了高阻SOICM()S工艺应用插损。于全集成多模多频天线开关模组的优势。如图3所示，开