A Graphene Field-Effect Transistor Based Analogue Phase Shifter for High-Frequency Applications
Medina-Rull, Alberto (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)
Pasadas, Francisco (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Marin, Enrique G. (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)
Toral-Lopez, Alejandro (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)
Cuesta-López, Juan (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)
Godoy Medina, Andres (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)
Jiménez, David (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Garcia Ruiz, Francisco J. (Universidad de Granada. Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores)

Fecha:	2020
Descripción:	9 pàg.
Resumen:	We present a graphene-based phase shifter for radio-frequency (RF) phase-array applications. The core of the designed phase-shifting system consists of a graphene field-effect transistor (GFET) used in a common source amplifier configuration. The phase of the RF signal is controlled by exploiting the quantum capacitance of graphene and its dependence on the terminal transistor biases. In particular, by independently tuning the applied gate-to-source and drain-to-source biases, we observe that the phase of the signal, in the super-high frequency band, can be varied nearly 200° with a constant gain of 2. 5 dB. Additionally, if only the gate bias is used as control signal, and the drain is biased linearly dependent on the former (i. e. , in a completely analogue operation), a phase shift of 85° can be achieved making use of just one transistor and keeping a gain of 0 dB with a maximum variation of 1. 3 dB. The latter design can be improved by applying a balanced branch-line configuration showing to be competitive against other state-of-the-art phase shifters. This work paves the way towards the exploitation of graphene technology to become the core of active analogue phase shifters for high-frequency operation.
Ayudas:	Agencia Estatal de Investigación TEC2017-89955-P Agencia Estatal de Investigación RTI2018-097876-B-C21 Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades EQC2018-004963-P Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades IJCI-2017-32297 European Commission 825213 European Commission 785219 European Commission 881603 Generalitat de Catalunya 2014-2020 Generalitat de Catalunya 001-P-001702
Derechos:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió publicada
Materia:	Field-effect transistor (FET) ; Graphene ; Phase shifters ; Quantum capacitance ; Radio-frequency (RF) devices
Publicado en:	IEEE Access, Vol. 8 (November 2020) , p. 9260176-209063, ISSN 2169-3536

DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3038153

9 p, 2.3 MB

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