Ku频段介质加载三端微波开关设计及其微放电特性OA
设计了一种基于介质填充减小高频损耗的Ku波段微波开关结构,工作频率范围为DC—18GHz.通过对开关中同轴和屏蔽带状线匹配仿真优化,实现了微波开关在18GHz内的匹配传输,优化后开关的带内损耗小于0.23dB,隔离度大于90dB.设置氧化铝为开关内的填充介质,对不同输入功率下开关中二次电子数量演化过程开展模拟研究,结果表明:填充未经处理的氧化铝片后开关的微放电阈值为10874W.为提升开关微放电阈值,分别应用表面微结构制造和溅射氮化钛镀层两种工艺,降低氧化铝表面二次电子产额(SEY),测试结果表明应用两种工艺后的氧化铝表面SEY峰值分别由3.56降低至1.71和1.99,对应的微波开关微放电阀值计算结果分别为12624W和12374W.结合两种工艺后,氧化铝SEY峰值降至1.13,微波开关微放电阈值提升至13124W,较原始器件提升2250W.为衡量介质带电对放电过程的影响,计算了射频电场和表面带电情况下的二次电子运动状态和SEY曲线演化趋势.计算结果显示,经过100,500和2000次脉冲辐照后,介质表面SEY的改变能够将微波开关的微放电阀值提升至11624,12374和12624W.在考虑表面静电场状况下,修正Hatch-Williams微放电模型理论,定性揭示了介质表面电荷诱导静电场对微放电阀值的影响规律.本工作为高功率Ku频段微波开关设计及其微放电特性研究,提供了可复用的模型结构和微放电可靠性提升方案,对微波开关抗微放电设计具有工程参考价值.
杨博川;王丹;张可越;胡天存;贺永宁;王晓飞;李瑞东;张国和
西安交通大学微电子学院,西安710049西安交通大学微电子学院,西安710049西北工业大学电子信息学院,西安710129中国空间技术研究院,空间微波通信全国重点实验室,西安710100西安交通大学微电子学院,西安710049西安交通大学微电子学院,西安710049山东云海国创云计算装备产业创新中心有限公司,济南250101西安交通大学微电子学院,西安710049 陕西省电子器件与高端芯片重点实验室,西安710049 西安市微纳电子与系统集成重点实验室,西安710049
信息技术与安全科学
微波开关微放电二次电子Ku频段
《物理学报》 2026 (16)
P.318-330,13
甘肃省集成电路制造材料创新联合体项目(批准号:25ZDGE004)中央高校基本科研业务费(批准号:xzy012025052)国家自然科学基金(批准号:62401470,62101425)空间微波通信国防科技重点实验室基金(批准号:Y24-SYSJJ-05)资助的课题.
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