Photoconductive Switch for MmWave Substrate Integrated Waveguide (SIW)

 
Shepeleva E.A., Makurin M., Nikishov A., Lukyanov A., Evtyushkin G.A. (Samsung Electronics)
 
Abstract - This paper presents a new approach for switching of mmWave substrate integrated waveguide (SIW) structures by using light controlled photoconductive element. Without light this element presents a dielectric material and passes electromagnetic waves. Under illumination it becomes conductive, shunts RF currents and reflects the signal. Due to light control, proposed switch is electrically separated from RF paths of device and solve the problem of other switches (PIN diodes, MEMS, MOSFETs) requiring large control and bias circuits that lead to increasing of insertional loss and size of device, and reduction of its bandwidth. As a result, proposed switch is very convenient for integration into PCB antenna devices. Its simple structure and universality of approach make it suitable for 10-100GHz applications limited by PCB fabrication facilities only. The achieved and experimentally confirmed switch’s parameters: isolation is >15dB, insertion loss is <0.5dB.

Keywords - Photoconductive switch, substrate integrated waveguide, mmWave

Ключ миллиметрового диапазона длин волн на основе фотопроводящего элемента для волноводов, встроенных в диэлектрическую подложку (SIW)

 
Шепелева Е.А., Макурин М., Никишов А., Лукьянов А., Евтюшкин Г.А. (Самсунг Электроникс, г. Москва)
 
Аннотация - В данной статье описывается метод переключения волноводов миллиметрового диапазона длин волн, встроенных в диэлектрическую подложку (Substrate Integrated Waveguide (SIW). В качестве ключа предложен фотопроводящий элемент, управляемый источником света ИК-диапазона. Преимуществом такого подхода является отсутствие гальванического контакта со схемой управления и питания, которые для существующих ключей миллиметрового диапазона (PIN-диодов, MEMS-элементов, FET-ключей) являются ограничивающим фактором из-за увеличения вносимых потерь, габаритных размеров и сужения рабочей полосы устройства. Предложенный фотопроводящий ключ (ФК) решает данные проблемы, так как система управления электрически разнесена с высокочастотным (ВЧ) трактом, а схема согласования может быть реализована непосредственно в волноводном тракте. Это уменьшает вносимые потери ключа, а сам метод является универсальным вплоть до ТГц частот и ограничивается лишь возможностями изготовления печатных плат. В статье приводятся расчетные данные и результаты эксперимента для SIW-ключа, работающего на частоте 28ГГц. Достигнутый уровень изоляции составляет >15дБ, вносимые потери <0.5дБ.

Ключевые слова - Фотопроводящий ключ, СВЧ, КВЧ, встроенный в подложку волновод, SIW.