关于射频开关（SPST）的仿真和理解

jincong

学生一枚，最近在调研SOI射频开关（SPST），现在对于各项概念能够理解，苦于无法得到仿真的方法，包括对于Ron、Coff这些的仿真手段不甚清楚，S参数转为Z参数之后发现数据有些离谱，想请问大家一些仿真的问题，已经查阅了国内外大量资料，但是对于手段的描述基本没有，希望大家能够帮助我，急求~~必要时可以有偿咨询。

jincong

求助了~~

scpuke

学生一枚，最近在调研SOI射频开关（SPST），现在对于各项概念能够理解，苦于无法得到仿真的方法，包括对于R ...
jincong 发表于 2017-8-26 20:09

                               
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    Ron/Coff用SP仿真，先别急着仿你的开关，而是用个理想的电容/电阻（开关的简化模型）仿个SP，检查一下你的计算电容/电阻的公式对不对。还要注意单个port的SP参数转成Z参数直接分解实部虚部计算电容/电阻，两个port的sp参数则要先转换成单口z参数，转换公式网上找。

Ron/Coff参数更多用于design过程之中，并不会直接拿来量化开关的性能。量化rf开关需要评估如下指标(随便找个开关datasheet参考)：1）差损IL/隔离ISO/线性度IP3 （用SP/HB仿真）； 2）能处理的最大信号功率（这个指标直接决定了开关的结构/串联级数/面积成本，用HB/Tran仿真）； 3）开关时间（主要由负压偏置建立时间限制，用Tran仿真）； 4）静态电流（DC/Tran）； 5） ESD能力（不好仿真）。。。。找个datasheet看吧。

希望对你有用。

jincong

回复 3# scpuke

首先谢谢您的回复，我想再次请教您一些问题：1）负偏压结构确实能极大提高线性度，但是负偏压的结构会引入电荷泵等，您觉得有必要为了高线性牺牲转换时间么？同时对于设计该种电荷泵有什么想法?
2)我目前不采用负压结构单纯串并联，给其中一个port端用大信号的正弦，tran观察输出端，指标是10ns，33dBm,我想请问这样的指标适合用负压么？我目前用的最简单的串并结构，在Rg、Rds、Rb的参数上做文章，达到35dBm，140ns的转换时间，在瓶颈期，若是想追求很小的转换时间，势必要减小Rg和W，想请问您有何建议？
3）我也看过了许多的文章，有相对负压结构，绝对负压结构，还有普通结构，若您有联系方式或者qq，能有一次沟通再好不过，我的qq是1135377605，学生党非常期待您的回复，谢谢您~~

scpuke

回复 4# jincong


    1， 负压电荷泵，从上电到建立负压，可能需要~10us的时间。但是这个负压可以用个大电容一直保持，维持负压的电流大概几个uA到几十个uA就够了。后面的开关切换时间，也是<1us的，快的200ns也没问题（受Rg/总W等限制）。
    2， 要做33dBm的开关，负压不可缺少。10ns的转换时间怎么确定这个spec要求的？ 印象中<1us就OK，~200ns就是一个不错的值。建议你收集一些开关datasheet，用excel把主要指标列出来对比，看大家主流的spec是什么样子的。  33dBm情况下，你需要负压减少级数，否则面积太大了（IL也会是问题），Rg减小确实能加快切换，不过10ns的spec你先确认一下吧。。。
   3, 大概3年前做过soi的开关，细节好多不记得了。给几个负压资料供参考。

jincong

回复 5# scpuke
哇，真的先谢谢你的回复，论文我都下载了，会一一去看的，首先回答您的几点：1）关于10ns的spec，应该是对方看了peregrine，ADI公司的产品，具体是ADG936-R，它的切换时间都在10ns级；
2）33dBm的指标我用了10个1mm的管子串并联堆叠就能够实现了，高出指标2.5dBm，用的hb仿真，切换时间我用的还是tran的给了正弦大信号，看输出态的波形上升时间；尽管管子个数用的比较多，但是能达到指标，所以对于只能用负压来实现觉得很奇怪，理论上来说我用0和2.5V能实现的话转换时间就可以挺小的，所以是我前仿不可信么？
另外我还有一个关于负压的问题（困扰我许久）：
诚然，负压能够增加线性度，还可以减少很多管子和管子尺寸，但是您说了这是产生恒定的负压，该负压直接给开关提供偏置，线性度就能仿，但是涉及到转换时间的仿真时，我需要给的是一个切换的控制信号的脉冲，而负压产生的是一个恒定脉冲，这样不能进行高低脉冲间的转换，所以最终的切换时间=两部分相加么？先去看建立负压的时间，这个时间再加上我给纯核心开关模块一个理想控制方波（-2.5-2.5）来看他的转换时间，最后两者相加么？
最后，万分期待您的回复。

jincong

同时也想问问您，做射频开关在目前市场有前途么？

jincong

特别想加您的联系方式。。

scpuke

回复 6# jincong


    33dBm用负压减小级数。公司做和学校做的主要区别就在这里：学校做不考虑芯片成本（die面积）。
    关于负压的问题： 负压源是一个恒定的电平（例如-2.5V）。而外部控制开关切换的pulse是0/1.8V的电平。控制电平不能直接加到Rg上，而是插入level shifter电路，把0/1.8V转换成-2.5V/2.5V。  level shifter转换的时间加上Rg上电平settle的时间，就是总的开关切换时间。
   RF开关是天线口上最基本的器件，手机4G上需求很大，这个领域国内做的最好的就是卓胜微，国外最强的是skyworks/qorvo。但作为学生，关注的重点不应该是市场热点，而应该是把事情做好，做一个模块就吃透它，做出该领域的主流甚至最顶尖的性能来。你能做好一个模块，就代表你的做事方法正确，你就能做好其它模块。

jincong

回复 9# scpuke 受教了，我还是踏实点学好这个模块再说，关于这个模块中如果遇到阶段性的瓶颈，我会思考过后再在这个帖子向您请教，您说的态度问题我反省了，努力学好了再说，谢谢您。