硅基射频开关集成电路设计
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication market, the demand of low cost and high integration RF transceiver is increasing. In order to meet this trend, complementary metal oxide semiconductor (CMOS) has attracted much attention because of its superior characteristics. However, in order to achieve the goal of fully integrated transceiver, the CMOS process is difficult to integrate high-power devices, such as switches and power amplifiers, because of its own defects. Based on this, this paper designs a high-power single-pole five-throw switch using silicon-based SOI process, which is of great significance to promote the realization of a fully integrated transceiver. This paper first introduces the RF switching technology in CMOS process, analyzes the physical limitations of the current CMOS triple well process in the design of switching circuits, and adds the silicon-based SOI process as a comparison, and expounds the advantage of the SOI process in the design of RF switches. Then, by analyzing the bottleneck of power carrying capacity of series-parallel silicon based switch, the switching transistor shutdown is controlled by negative voltage bias to improve the linearity of the switch. The negative voltage module is integrated into SOI switch chip and consists of oscillator clock buffer and negative charge pump. In the part of the oscillator, the circuit of multivibrator is used, which replaces the ring oscillator in the classical negative voltage module. Compared with the latter, the former has smaller size and better stability in low-frequency and low-process node applications. Then, according to the switching transistor provided by SOI process library, the equivalent lumped model of "on" and "off" states is established, and the extraction formulas of each parasitic parameter are given. The simulation results are compared with those of PDK transistor. The accuracy of the equivalent model and the correctness of parameter extraction are verified. The establishment of equivalent model is of great significance to the selection of the size of switch transistors. Finally, the switch circuit is designed based on the equivalent model, and the parallel chip test is carried out. The area of SOI switch chip is 1.6 脳 0.6 mm2.. In the frequency range of 0.7 ~ 2 GHz, the test insertion loss is less than 1. 1 dB, the test isolation is greater than 27. 5 dB, the echo loss of the test port is greater than 17 dB, the input 1 dB compression point is greater than 33 dBm (limited by the output power of the vector network), Measured more than 16 dBm). The performance of switch test and simulation is close to the design index, which verifies the feasibility of silicon based material to realize high power device.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN402
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,本文编号:2294694
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