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本文設計了一種性能良好的超寬帶全集成CMOS射頻收發開關芯片，芯片總面積為0.53mm2。測試結果表明，在1.8V電壓供電條件下，該射頻開關在0.1-1.2GHz頻段內收發兩路均可達到0.7dB左右的插入損耗，小于-20dB的回波損耗以及優于37dB的隔離度。并且，在433MHz和900MHz頻率下可分別實現23.1dBm和22.7dBm的線性度。該電路滿足0.1-1.2GHz頻段無線寬帶射頻收發芯片的基本設計需求，并適用于RFID和GSM-R系統中的典型應用。數據列表Spartan-3 FPGA Datasheet

數據列表Spartan-3FPGA Datasheet
產品相片 PK053-256
產品培訓模塊 Extended Spartan 3A FPGA Family
標準包裝 90
類別 集成電路 (IC)
家庭 嵌入式 - FPGA（現場可編程門陣列）
系列 Spartan®-3
LAB/CLB 數 1920
邏輯元件/單元數 17280
總 RAM 位數 442368
I/O 數 173
柵極數 1000000
電壓 - 電源 1.14 V ~ 1.26 V
安裝類型 表面貼裝
工作溫度 0°C ~ 85°C
封裝/外殼 256-LBGA
供應商器件封裝 256-FTBGA（17x17） 本開關電路設計采用GLOBALFOUNDRIES0.18μmCMOS工藝。開關電路核心面積為0.015mm2，包括芯片測試焊盤的整體面積為0.53mm2，圖4為該射頻收發開關芯片顯微照片。本次芯片片上測試環境基于CascadeSummit探針平臺，如圖5所示，采用Rohde&Schwarz的矢量網絡分析儀ZVA40，使用TOSM(through-open-short-match)方法進行儀器校準。測試過程中，深N阱偏置電壓VCC始終為1.8V,控制電壓VDD和VSS為1.8V或-1.8V。輸入、輸出采用GSG射頻探針進行片上測試。


圖6和圖7均為該射頻開關在接收狀態下S參數測試結果。從圖6中可以看出，在0.1-1.2GHz頻段范圍內，開關的插入損耗(S21)為-0.7dB左右，且平坦度良好，輸入、輸出回波損耗(S11和S22)小于-20dB;從圖7中可以看出，在整個頻段內射頻開關的隔離度(S13)均大于37dB，具有良好的隔離特性。由于采用全對稱結構，該射頻開關在發射狀態下的S參數測試結果與接收狀態下相比基本相同。圖8所示的為該收發開關在433MHz及900MHz頻率下的輸出功率曲線及1dB壓縮點。測試結果表明，兩個頻率的輸出功率曲線1dB壓縮點分別為23.1dBm和22.7dBm，且功率壓縮特性基本一致。