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文档简介

1/1一种0.1-1.2GHz的CMOS射频收发开关芯片设计设计了一种低插入损耗、高隔离度的全集成超宽带CMOS射频收发开关芯片。该电路采纳深N阱体悬浮技术，在1.8V电压供电下，该射频开关收发两路在0.1-1.2GHz内的测试结果具有0.7dB的插入损耗、优于-20dB的回波损耗以及-37dB以下的隔离度。

目前，全球无线通信系统正处于快速进展进程中，无线通信"行业专网'系统也正处于飞速进展的黄金时期。我国无线通信行业专网所用频点和带宽种类繁多，其频率主要集中在0.1-1.2GHz。各专网使用不同的频点、射频带宽和信号带宽，标准不统一，导致各行业专网设备所用的射频芯片不同，同时对各个窄带射频前端芯片的需求难以形成规模效应，且成本高、配套困难。目前行业专网所用的窄带射频前端芯片多数被国外公司所垄断，因此我们国家迫切的需要一套面对0.1-1.2GHz行业专网频段的无线宽带射频收发芯片，以满意新一代宽带无线移动通信网的基本需求。

射频无线收发芯片已经在手机、雷达、无线局域网(WLAN)及广播等多个窄带或宽带无线收发系统中得到了广泛应用。从频域来看，超宽带与传统的窄带和宽带有着明显的区分，超宽带的相对带宽(信号带宽与中心频率之比)通常要在25%以上。此，0.1-1.2GHz频段无线宽带射频收发芯片属于超宽带电路。目前,在CMOS工艺下，国际、国内尚无成熟商用超宽带射频收发芯片解决方案可以满意该频段的设计需求。

无线超宽带射频收发芯片由射频收发开关(T/RSwitch)、低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、功率放大器(PA)、滤波器等多个电路模块组成。射频收发开关(T/Rswitch)作为无线宽带收发芯片的最前端电路，主要作用是掌握整个收发机芯片的接收与放射状态的切换(如图1所示)，它连接着收发天线、低噪声放大器和功率放大器，是收发芯片中的关键模块。传统射频收发开关的制造工艺有许多，目前市场常见的产品绝大部分采纳的是III-V族工艺或者PIN二极管等分立器件。这类开关的优点是功耗较低，并且隔离度较好。然而它们的缺点是成本高、功耗大，并且占用面积也较大。随着工艺技术的不断进展，CMOS技术因其具有高集成度、低成本和低功耗等突出优点，使得采纳CMOS工艺实现射频收发开关已经成为一种必定的趋势。

图1射频收发开关工作原理图

插入损耗、隔离度和线性度，是衡量射频收发开关特性的三个关键指标，除此之外，回波损耗也是一项主要指标。传统的对称式射频收发开关普遍采纳一般的四个NMOS管串并联结构进行设计。这种结构的优点是隔离度较好，但是肯定程度上会恶化插入损耗和线性度，其典型仿真插入损耗为1dB左右。2023年，在基本的NMOS管串联结构基础上，采纳深N阱工艺的NMOS器件，运用一种改进型的体悬浮(body-floating)技术，实现了一个宽带射频收发开关。与传统的串并联结构开关

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