High-power and low-loss SPDT switch design using gate-optimized GaN on SiC hemts for s-band 5g T/R modules
S-bant 5g T/R modülleri için yüksek güçlü ve düşük kayıplı SPDT anahtarının SiC üzerine GaN kullanarak tasarımı
- Tez No: 752122
- Danışmanlar: PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Radyo frekansı (RF) anahtarları, modern ileti¸sim sistemlerinin temel elemanlarından biridir. Yüksek frekanslı sinyallerin farklı yollara yönlendirilmesini sağlarlar. Bu nedenle alıcı-verici (T/R) modüllerinde çok önemli bir rol oynarlar. Özellikle 5G teknolojisi, daha yüksek güç kapasitesine, daha düşük araya girme kaybına ve daha yüksek izolasyona sahip kompakt anahtarlar için bir talep yaratır. SiC tabanlı GaN yüksek elektron hareketlilikli transistör (HEMT) teknolojisi, olağanüstü elektriksel ve termal özellikleri ile öne çıkıyor. Ancak, anahtar performansı topoloji seçimi ve transistör kapasitesi ile sınırlıdır. Özellikle, HEMT'lerin T kapısı boyutları, anahtarın küçük sinyal ve büyük sinyal performansını doğrudan etkiler. Bu çalışma, SiC teknolojisi üzerinde AlGaN/GaN kullanan kapı geometrisi optimizasyonlu HEMT kullanan tek kutuplu çift atışlı (SPDT) monolitik mikrodalga entegre devre (MMIC) anahtarı tasarlamaya odaklanmaktadır. Kapının ayak uzunluğu 200 nm ile 250 nm arasında, kafa uzunluğu ise 500 nm ile 750 nm arasında RF performansını optimize etmek için T şeklinde kapı yapısında incelenmiştir. 500 nm kafa uzunluğuna ve 250 nm ayak uzunluğuna sahip transistörleri kullanan asimetrik bir SPDT anahtarı, transistör performansını göstermek için tasarlanmıştır. Anahtar, 3.2 – 3.8 GHz bant genişliği boyunca 0.85 dB'den daha iyi bir ekleme kaybı performansı gösterdi. Düşük gürültülü yol 25W güç seviyesine dayanabilirken yüksek güç yolu 1 dB bastırma seviyesinde 50W RF gücüne dayanabilir. İzolasyon performansı yaklaşık 25 dB'dir, anahtarın dönüş kaybı ise 12 dB'den iyidir. Anahtar, 2 x 2,2 mm2'lik bir yonga alanı kaplar.
Özet (Çeviri)
Radio frequency (RF) switches are one the fundamental components of modern communication systems. They enable the routing of high-frequency signals into different transmission paths. Therefore, they play a crucial role in transceiver (T/R) modules. Especially, 5G technology creates a demand for compact switches with high power handling, high isolation, and low insertion loss. GaN on SiC high electron mobility transistor (HEMT) technology stands out with its exceptional electrical and thermal characteristics among other semiconductor technologies. However, switch performance is limited by selected topology and transistor capability. Notably, the T-gate dimensions of the HEMTs directly affect the small-signal and large-signal performance of the switch. This study focuses on designing a single-pole double-throw (SPDT) monolithic microwave integrated circuit (MMIC) switch using gate-optimized HEMT in AlGaN/GaN on SiC technology. The foot length of the gate is varied from 200 nm to 250 nm, and the head length is varied from 500 nm to 750 nm in the T-gate structure to optimize the RF performance. An asymmetric SPDT switch using transistors with 500 nm head length and 250 nm foot length is designed to demonstrate transistor performance. The switch achieved an insertion loss of better than 0.85 dB throughout the 3.2–3.8 GHz bandwidth. The low-noise path can handle 25 W power level, while the high-power path can withstand up to 50 W of RF power at 1 dB compression level. The isolation performance is about 25 dB, while the return loss of the switch is better than 12 dB. The switch occupies a chip area of 2 x 2.2 mm2.
Benzer Tezler
- Doppler radar sistemleri için darbe üreten pın diyot alıcı-verici anahtar devresi tasarımı, üretimi ve analizi
The design, manufacture and analysis of pin diode t/r switch as a pulse generator for doppler radar systems
AHMET YAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHava Harp Okulu KomutanlığıElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERSİN GÖSE
YRD. DOÇ. DR. AHMET ÖNCÜ
- X-band low phase noise mmic vco & high power mmic spdt design
X-bant düşük faz gürültülü vco & yüksek güçlü spdt tasarımı
SİNAN OSMANOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
DR. TARIK REYHAN
- SiGe BiCMOS ICs for X-Band 7-bit T/R module with high precision amplitude and phase control
X-Band yüksek hassasiyetli Faz/Genlik Kontrollü 7-bit Alıcı/Verici Modülü için SiGe BiCMOS tümleşik devreler
MURAT DAVULCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- SiGe BiCMOS front-end integrated circuits for X-band phased arrays
X-band faz dizinleri için sige BiCMOS ön uç devreleri
TOLGA DİNÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Millimeter-wave circuits and pulse compression radar baseband/analog signal processingblocks in silicon processes
Başlık çevirisi yok
MEHMET PARLAK
Doktora
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUniversity of California San DiegoPROF. JAMES F. BUCKWALTER