С І Толстолуцький, м А Попов, А В Толстолуцький, А І Лі, В В Казачков, В П Комор Ростовський НДІ радіозвязку вул Нансена, 130, м Ростов-на-Дону, 344038, Росія тел: 863-2340133

Анотація – Представлені результати розробки широкосмугового твердотільного СВЧ перемикача 1×2, виготовленого у вигляді монолітної інтегральної схеми на арсеніді галію розміром 1,7 x1, 1×0, 125 мм ^ Досліджено характеристики в діапазоні частот від О до 6 ГГц Отримано вносяться втрати у відкритому каналі менше 2,2 дБ, в закритому каналі більше 35 дБ

I                                       Введення

Широкосмугові СВЧ перемикачі активно застосовуються в сучасній радіоелектроніці Інтерес до них особливо зріс останнім часом у звязку з розробками систем з фазованими антенними гратами (ФАР) Технологія монолітних інтегральних схем на арсеніді галію, завдяки прецизійної літографії та виготовленню в єдиному технологічному циклі активних і пасивних елементів і ліній передачі, забезпечує високу відтворюваність характеристик кожного каналу, покращує рівномірність амплітудно-частотних і фазочастотних характеристик

Метою даної роботи є проектування та виготовлення широкосмугового твердотільного СВЧ перемикача 1×2 на арсеніді галію, що працює в діапазоні частот 0-6 ГГц і забезпечує рівень загасання в закритому каналі близько 35 дБ при малому енергоспоживанні і низьких прямих втратах не гірше 2,2 дБ з високою ідентичністю електричних характеристик

II Проектування та виготовлення схеми

в якості комутаційних елементів використовуються польові транзистори з барєром Шоттки (ПТШ), що працюють в пасивному режимі Для реалізації поставленого завдання була обрана електрична схема, аналогічна описаної в [1]

Перемикач реалізований у вигляді монолітної інтегральної схеми (МІС) на одному кристалі Для виготовлення обрана така ж епітаксіальна структура арсеніду галію, як в [1], але технологія виготовлення МІС була дещо модифікована Зокрема, при формуванні затвора застосовувалася оптична літографія в глибокому ультрафіолеті (установка фотолитографии SUSS MicroTec MJB3) з використанням композиції резистів з хімічним посиленням фірми Shipley Це дозволило отримати довжину затвора ПТШ 0,5 мкм Питомий опір відкритих транзисторів зменшилася при цьому до значень 2,0-2,5 Ом мм при межелек- тродном відстані витік-стік – 3,6 мкм Металізація розводки формувалася вакуумним напиленням золота з подслоем титану Товщина металізації – 0,6 мкм, що достатньо для проведення монтажу кристала в гібридних інтегральних схемах золотими перемичками через край кристала за допомогою розщепленого електрода За цією технологією була виготовлена ​​дослідна партія МІС СВЧ перемикачів

Рис 1 МІС СВЧ перемикача у вимірювальній камері

Fig 1 Photograph SPOT

Ml Результати вимірювань

Після контролю параметрів МДС на пластині і поділу на кристали вимірювалися СВЧ параметри перемикачів Для цього чіп перемикача монтувався у вимірювальну мікрополоскові камеру На рис1 представлена фотографія фрагмента вимірювальної мікрополоскової камери з МІС перемикача Вимірювання S-параметрів вироблялося в діапазоні частот 0-6 ГГц на векторному аналізаторі ланцюгів при подачі керуючих напруг 0/-5 В

Рис 2 Коефіцієнт передачі відкритих каналів

Fig 2 Insertion loss

Результати вимірювань S-параметрів наведені на рис2-6 Коефіцієнт передачі відкритого каналу (рис2) менше 2,2 дБ і практично не залежить від частоти в діапазоні 0-6 ГГц Нерівномірність АЧХ при цьому не більше 1 дБ На рис2 пунктиром позначені результати розрахунків, а суцільною лінією – експериментальні дані (для двох різних каналів) Коефіцієнт передачі закритого каналу (рісЗ) має більш виражену частотну залежність На частоті 6 ГГц загасання складає 35 дБ На рісЗ також пунктиром позначені результати розрахунків, а суцільною лінією – експериментальні дані Результати вимірювань показали гарне узгодження перемикача по входу (рис 4) КСХН входу не перевищує 1,4 в діапазоні частот від О до 6 ГГц (пунктиром показані результати розрахунків)

КСХН виходів закритих каналів МІС (рис 5, суцільні лінії) не перевищує 1,6, причому в діапазоні частот ВІД О ДО 5,7 ГГц знаходиться в межах 1,0-1,4 Пунктиром показані результати розрахунків Різниця коефіцієнтів передачі каналів у відкритому СТАНІ ВО всьому діапазоні не перевищує

0,    5 дБ Різниця фаз на виході каналів (рис6) лінійно зростає з частотою, але не перевищує 10 ° Значення цього параметра для МІС може бути ще менше, тому що не враховується різниця фаз, що вноситься конструкцією вимірювальної камери

Рис 4 KCBFI входу перемикача

Fig 4 Input VSWR

Рис 6 Неідентичність ФЧХ відкритих каналів

Рис 3 Коефіцієнт передачі закритого каналу Fig 3 Isolation

ність коефіцієнтів передачі становить не більше 0,5 дБ і різниця фаз на виході каналів не більше 10 ° (у складі вимірювальної камери) в діапазоні частот 0-6 ГГц

Рис 5 КСХН виходу закритого каналу перемикача

Fig 5 Output VSWR

IV                                       Висновки

Розроблено та виготовлено широкосмуговий твердотільний СВЧ перемикач 1×2 для діапазону частот 0-6 ГГц Перемикач реалізований у вигляді монолітної інтегральної схеми на арсеніді галію розміром 1,6 x1, 1×0, 125 мкм ^ МІС перемикача забезпечує узгодження каналу щодо виходу з КСВН не гірше 1,6 в діапазоні частот від О до 6 ГГц (у діапазоні від Про до 5,7 ГГц не гірше 1,4) КСХН входу не більше 1,4 У робочому діапазоні частот отримано загасання закритого каналу більше 35 дБ Втрати у відкритому каналі – менше 2,2 дБ Нерівномірність АЧХ – не більше 1 дБ Проведені експериментальні дослідження показали, що використання технології монолітних інтегральних схем при виготовленні СВЧ перемикачів дозволяє отримати високу ідентичність параметрів каналів Раз

Fig 6 Identity of phase characteristics

V                           Список літератури

[1] Толстолуцький С І, Толстолуцький А В, Попов М А Твердотільний двоканальний СВЧ перемикач на арсеніді галію для діапазону 0-4 ГГц В кн: 15-я Міжнародна Кримська конференція «СВЧ-техніка та телекомунікаційні технології » Матеріали конференції [Севастополь, 12-16 вересня 2005] – Севастополь: Вебер, 2005, с 181-182

DC – 6 GHz GaAs MMIC SPDT SWITCH

Tolstolutsky S I, Popov M A, Tolstolutskaja A V, Lee A I, Kazatchkov V V, KomorV P

Research Institute of Radiocommunication 130, Nansen str, Rostov-on-Don, 344038, Russia

Abstract – 6 GHz broadband microwave monolithic GaAs SPDT switch 17x11x0125mm has been designed Insertion loss better than 22 dB and isolation more than 35 dB have been achieved

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р