I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   201 9 ,   p p .   4 6 6 8 ~ 4 6 7 4   I SS N:  2088 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 9 i 6 . p p 4 6 6 8 - 4674           4668       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   Perf o r m a nce   a na ly sis   o f  ultra - w ideba nd RF   sw it ch using   discret e  P IN   dio d e in  S C - 79  pa c k a g e   for  m edica l ap plica ti o n of  m icro w a v e im a g i ng       N.   A.   Sh a iri 1 ,   N.   M .   Sa nu s i 2 ,   A.   O t h m a n 3 ,   Z .   Z a ka ria 4 ,   I .   M .   I bra hi m 5     1, 2, 4 , 5 M icr o w a v e   Re se a r c h   G ro u p   (M RG ),   Ce n tre  f o r  T e le c o m m u n ica ti o n   Re se a rc h   a n d   I n n o v a ti o n   ( Ce T RI),   F a k u lt i  Ke ju ru tera a n   El e k tro n ik   d a n   Ke ju ru tera a n   K o m p u ter (F KE KK ) ,   Un iv e rsiti   T e k n ik a l  M a la y sia   M e l a k a   (U T e M ) ,   M a la y sia   3 F a k u lt i  T e k n o lo g i  Ke ju ru tera a n   El e k tri k   d a n   El e k tro n ik   ( F T KEE) ,     Un iv e rsiti   T e k n ik a l  M a la y sia   M e l a k a   (U T e M ),   M a la y sia         Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   26 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   A p r   11 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   J u n   26 ,   2 0 1 9       M icro w a v e   i m a g in g   is  a n   e m e r g in g   tec h n o lo g y   in   th e   m e d ica l  a p p li c a ti o n   w h ich   h a v e   si m il a r  f u n c ti o n s  a s  X - ra y ,   M a g n e ti c   Re so n a n c e   Im a g in g   (M RI),   a n d   Co m p u ted   T o m o g ra p h y   s c a n   (CT   s c a n ).   In   d e sig n in g   a   m icro w a v e   im a g in g   s y ste m   f o r  m e d ica l  a p p li c a ti o n ,   it   c a n   u se   a   m o n o s tatic  ra d a r  a p p ro a c h   b y   tran sm it ti n g   a   Ga u s sia n   p u lse   (w it h   a n   u lt ra - w id e b a n d   (UW B)  f re q u e n c y ).   In   th is s y st e m ,   e i g h t  a n ten n a s a re   re q u ired   w it h   th e   su p p o rt  o f   RF   sw it c h e s.  T h u s,  it   is  im p o rtan t  to   g e t  th e   b e st  p e rf o rm a n c e   o f   UW B  RF   sw it c h   in   th is   a p p l ica ti o n .   T h e re f o re ,   th is  p a p e r  p re se n ts  t h e   p e rf o r m a n c e   a n a ly sis  o f   f o u r  d if f e r e n t  RF   sw i tch   to p o l o g ies   (De sig n   1 ,   2 ,   3   a n d   4 )  u sin g   d isc re te  P IN  d i o d e   i n   S C - 7 9   p a c k a g e .   T h e   d e si g n   wa s  b a se d   o n   sin g le  p o le  d o u b le  t h ro w   (S P DT )  sw it c h .   A s   re su lt ,   De si g n   2   is  th e   b e st  to p o lo g y   a f ter   c o n sid e ri n g   th e   trad e o f f  b e twe e n   iso latio n   a n d   re t u rn   l o ss   p e rfo rm a n c e s.   Ba se d   o n   th e   th re e   c a s c a d e d   S P DT   s w it c h e s  o f   D e sig n   2 ,   th e   in se rti o n   lo ss   w a s  les s  th a n   - 2   d B  a n d   re tu r n   l o ss   w a s  m o re   th a n   - 1 0   d B.   M e a n w h il e ,   th e   iso l a ti o n   b a n d w id t h   (a t  th e   m in imu m   iso latio n   o f   - 2 0   d B)  w a s  f ro m   0 . 5   to   3 . 7   G H z   ( w it h   3 . 2   G Hz   b a n d w id th ),   h e n c e ,   it   c o u ld   b e   u se d   in   th e   UW B  f re q u e n c y   f o r  m e d ica l  a p p li c a ti o n   o f   m icro w a v e   i m a g in g .     K ey w o r d s :   Me d ical  ap p licatio n     Mic r o w a v e  i m a g i n g   R F s w i tch   S in g le  p o le  d o u b le  th r o w   Ultr a - w id eb an d   Co p y rig h t  ©   2 0 1 9   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   No o r   A z w a n   S h air i,    Mic r o w a v e  R esear c h   Gr o u p   ( MRG) ,   C e n tr e  f o r   T elec o m m u n icatio n   R esear c h   &   I n n o v atio n   ( C eT R I ) ,   Fak u lti Ke j u r u ter aa n   E le k tr o n i k   d an   Kej u r u ter aa n   Ko m p u ter   ( FKEK K) ,     Un i v er s iti T ek n ik al  Ma la y s ia  Me lak a  ( UT eM ) ,   Han g   T u ah   J a y a,   7 6 1 0 0 ,   Du r ian   T u n g g al,   Me lak a,   Ma la y s ia .   E m ail:  n o o r az w a n @ u te m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     Mic r o w a v e  i m a g i n g   ca n   b e  u s ed   in   civ il  an d   i n d u s tr ial  ap p licatio n   s u ch   a s   in d estr u ctib l e  test   an d   ev alu a tio n   p ip e  lea k a g e  o r   cr ac k   i n   t h e  w a ll.  T h is   tech n o l o g y   al s o   ca p ab le  to   d etec t  b u r ied   o b j ec ts   in   th e   s h allo w   s u b s u r f ac e  a n d   u s e f u l  in   m ili tar y   f o r   d em a n d in g   ac tiv ities .   Me a n w h ile,   in   m ed ical  ap p licatio n ,   m icr o w av e  i m a g in g   ca n   b e  u s ed   f o r   s cr ee n i n g   ab n o r m al  tis s u e  o r   tu m o r   in s id e  th e  h u m an   b o d y .     Mic r o w a v e  i m ag in g   al lo ca ted   in   u ltra - w id eb an d   ( UW B )   f r eq u en c y   is   n e ed ed   in   t h is   ap p licatio n   d u e  to   th e  u s e   o f   th e   Ga u s s ian   p u l s e   in   d etec tin g   o f   a n y   ab n o r m al   tis s u e   [ 1 - 4 ]   esp ec iall y   f o r   b r ea s t  ca n ce r .   W ith   a   f e w   h u n d r ed   p ico s ec o n d s   o f   Gau s s ia n   p u ls e,   th e  f r eq u en c y   b an d w id th   co u ld   b e  in   th e  g i g ah er tz  t h at  co v er ed   u n d er   UW B   f r eq u en c y   ap p licatio n .     Fig u r e  1   s h o w s   a  s i m p li f ied   s y s te m   f o r   m icr o w av e   i m a g i n g   th at   u s es   at  lea s t  ei g h t  a n te n n as  w it h   R F   s w itc h es  [ 5 ] .   Mo n o s tatic  r ad ar   ap p r o ac h   is   tech n o lo g y   u s i n g   o n e  an ten n a  ac t  as  b o th   tr an s m itter   an d   r ec eiv er   an d   t h e  s ig n al   is   an al y ze d   b y   in ter r o g at in g   r e f lecti n g   s ig n a l  [ 6 ] .   T h er ef o r e,   UW B   s w i tch in g   i s   i m p o r tan t  to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       P erfo r ma n ce   a n a lysi s   o f u ltr a - w id eb a n d   R F   s w itch   u s in g   d i s crete  P I N   d io d e  in   S C - 7 9 …    ( N .   A .   S h a ir i )   4669   s w itc h   b et w ee n   an ten n as   to   e n s u r e  t h e  p o w er   s i g n a l  f r o m   t h e  p u l s e  g en er ato r   r ea ch in g   t o   th e  a n te n n a  w it h   m i n i m u m   lo s s es  [ 4 ,   7 ] .   Usu al l y ,   s w i tch   a n te n n a  ar r a y   u s ed   h al f   w av e len g t h   to   ap p r o x i m ate  ac tu al  e f f ec ti v e   m o n o s ta tic  ele m en t   p o s itio n   [ 8 ] .   B y   co n tr o llin g   u s i n g   v o ltag e  s u p p l y ,   o n l y   o n e  a n t en n a  i s   s e lecte d   at   th e  s a m e   ti m e  f o r   tr a n s m itti n g   a n d   r ec eiv in g   o f   t h e  p u ls e   s ig n al.   T h e  r e f lecte d   s ig n al   w il l  b e  ca p t u r ed   at  r ec eiv er   w h er e  an   i m a g e  w ill  b e  f o r m ed   b y   co n f o ca l a l g o r ith m .           Fig u r e  1 .   S y s te m   f o r   m icr o w a v e  i m a g i n g   th at  u s e s   at  least e i g h t a n te n n a s   w it h   R F s w itc h e s   [ 5 ]       I n   th i s   p ap er ,   th e  p er f o r m a n ce   an al y s i s   o f   f o u r   d i f f er e n t  R F  s w itc h   to p o lo g ies  ( Des ig n   1 ,   2 ,   3   an d   4 )   u s i n g   d is cr ete  P I N  d io d e   is   p r esen ted .   T h e  d esig n   is   b ased   o n   a  s in g le  p o le  d o u b le  th r o w   ( SP D T )   s w itch   t h a t   b u ild   u p   to   b e  a  s i n g le  p o le  ei g h t   t h r o w   ( SP 8 T )   t o   co n n ec t  w it h   eig h t a n te n n as.  A  lo w - co s t d is cr ete  P I N  d io d e   w a s   ch o s e n   t h at  p ac k ag ed   i n   a  s tan d ar d   SC - 7 9   p ac k a g e  a s   d ep icted   in   Fi g u r e  2 .   I t  is   a  s m al l  f o o tp r in t  o f   p last ic  p ac k ag ed   f r o m   S k y w o r k s   So l u tio n s   w it h   a  p ar t n u m b er   o f   SMP 1 3 2 0 - 0 7 9 L F [ 9 ] .           Fig u r e  2 .   SC - 7 9   p ac k a g e  w it h   a  d im e n s io n   o f   1 . 3   m m   ( m a x )   x   0 . 9   m m   ( m ax )   [ 9 ]       2.   UWB   RF   SWI T CH   DE SI G N   T h e  p r o p o s ed   R F  s w itc h   co n f ig u r at io n   f o r   m o n o s tat ic  m icr o w a v e  i m a g in g   is   d ep icted   i n   Fi g u r e  3 .   Sev e n   SP DT   s w itc h e s   ( b ec o m es  SP 8 T )   ar e  r eq u ir ed   to   co n n ec t  f r o m   t h e  tr a n s m itter   ( T x )   an d   r ec eiv er   ( R x )   to   th e  eig h t  m o n o s tat ic  an te n n a s .   T h er ef o r e,   s ev en   d i f f er e n t  v o ltag e  co n tr o ls   ( b iasi n g )   ar e  r eq u ir ed   to   co n tr o l   th e  s elec t io n   o f   t h e  a n ten n a s .   An   ex a m p le,   i f   th e  s i g n al  is   tr an s m itted /r ec ei v ed   at  an te n n a  n o .   8 ,   th en   SP DT   1   w il l b e  co n n ec ted   to   SP DT   3   a n d   to   SP DT   7 ,   w h er e  it r eq u ir es th r ee   ca s ca d ed   SP DT   s w itc h es.   Fig u r e  4   is   t h e  d etailed   to p o lo g y   o f   SP DT   s w itc h .   I n   o r d er   to   g et  u lt ra - w id eb an d   i n s er tio n   lo s s   an d   is o latio n ,   a   s er ies - s h u n t  P I N  d io d e  is   t h e  m o s t   ch o s e n   co n f i g u r atio n   b y   r esear c h er s / d esig n er s   [ 1 0 - 1 6 ] .     T h en ,   b y   ad d i n g   m o r e  s h u n t  d io d es  ( Dn a  an d   Dn b ) ,   is o lati o n   ca n   b e  i n cr ea s ed   b y   a  m a x i m u m   o f   6   d B   f o r   ea ch   ad d itio n al  P I N  d io d e  [ 1 3 ] .   I n   th e  SP DT   s w itch ,   t w o   d i f f e r en t b iasi n g   le v el s   ( 5   V  an d   - 5   V)   ar e  r eq u ir ed   to   s elec t RF   s ig n a l f r o m   o n e  p o r t  to   an o t h er .   I n   th e   b ia s in g   cir c u it,  DC   b lo ck   i s   p lace d   in   s h u n t  p o s it io n   to   allo w   a n y   u n w a n ted   s ig n al   f r eq u en c ies  g en er ated   b y   t h e  DC   s o u r ce   to   b e  g r o u n d ed .   Me an w h ile,   DC   f ee d   in   th e  b ias in g   c ir cu it  p r ev e n t s   an y   R F  f r eq u en c y   to   p ass   th r o u g h   to   b iasi n g   li n e s ,   th u s   eli m i n ati n g   an y   R F  s ig n al  le ak ag e  i n   th e  SP DT   s w itc h .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   201 9   :   4 6 6 8   -   4 6 7 4   4670       Fig u r e  3 .   T h e  p r o p o s ed   R F s w itch   co n f i g u r atio n   f o r   m o n o s ta tic  m icr o w av e  i m a g i n g           Fig u r e  4 .   UW B   SP D T   s w i tch   t o p o lo g y   [ 1 0 - 16]       T ab le  1   s h o w s   th e   SP DT   s w it ch   o p er atio n   d u r i n g   ON  a n d   OFF  m o d es.  I n   th i s   e x a m p le,   d u r in g   O N   m o d e  o p er atio n   ( w i th   V C C   1   =  +5   V) ,   R F   s i g n al  p as s ed   th r o u g h   f r o m   P o r t  1   to   P o r t  2 .   T h en   th e   o p er atio n   o f   th e  P I N  d io d es  w o u ld   b e;  D1 b   ( s er ies  P I N  d io d e)   w as  tu r n ed   ON  a n d ;  D2 b   a n d   D n b   ( s h u n t   P I N  d io d es)  w er e   tu r n ed   OFF.  On   t h e  o th er   p ath ,   d u r i n g   O FF   m o d e  o p er atio n   ( w it h   V C C   2   =  - 5   V) ,   R F  s i g n al  w o u ld   b e   b lo ck ed   f r o m   e n ter in g   f r o m   P o r t  1   to   Po r t  3 .   T h en   th e  o p er a tio n   o f   t h e  P I N  d io d es  w o u ld   b e;  D1 a  ( s er ies  P I N   d io d e)   w as t u r n ed   OF F a n d ; D 2 a  an d   Dn a  ( s h u n t P I N  d io d es )   w er e  tu r n ed   ON.       T ab le  1 .   SP D T   Sw itc h   Op er ati o n     O N   M o d e   T r a n smit / R e c e i v e   b e t w e e n   P o r t   1   a n d   P o r t   2     O F F   M o d e   T r a n smit / R e c e i v e   b e t w e e n   P o r t   1   a n d   P o r t   3   VC C   1   + 5   V   NA   VC C   2   NA   -   5   V   D 1 a   ( seri e s)   NA   O F F   st a t e   D 2 a ,   D n a   ( S h u n t )   NA   O N   st a t e   D 1 b   ( seri e s)   O N   st a t e   NA   D 2 b ,   D n b   ( S h u n t )   O F F   st a t e   NA       Fo r   th e  an a l y s is   o f   t h e  p er f o r m an ce   o f   t h e  UW B   SP DT   s w itch   f o r   m icr o w a v e  i m ag i n g   a p p licatio n ,   f o u r   d if f er en t  to p o lo g ies  o f   SP DT   s w itch   w er e  i n v e s ti g ated   in   ter m   o f   i n s er tio n   lo s s ,   r etu r n   lo s s   an d   is o latio n .   T h e  im p o r tan ce   o f   is o lat io n   in   R F  s w itc h es  w as  d is c u s s e d   in   [ 1 7 ]   an d   th e  i m p o r tan c e  o f   w id eb an d   o r   b r o ad b an d   R F  s w i tch e s   w a s   d is cu s s ed   in   [ 1 8 ] .   A s   d ep icted   in   Fig u r e S   5 - 8 ,   Desi g n   1   is   s in g le  s er ies  an d   s in g le  s h u n t  P I N  d io d es,  De s i g n   2   is   s i n g le  s er ies  a n d   d o u b l e  s h u n t  P I N  d io d es,  Des ig n   3   is   s in g le  s er ies   an d   tr ip le  s h u n t P I N  d io d es a n d   Desig n   4   is   s i n g le  s er ies a n d   q u ad r u p le  s h u n t P I N  d io d es r esp ec tiv el y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       P erfo r ma n ce   a n a lysi s   o f u ltr a - w id eb a n d   R F   s w itch   u s in g   d i s crete  P I N   d io d e  in   S C - 7 9 …    ( N .   A .   S h a ir i )   4671   A ll  t h ese  f o u r   SP DT   s w i tc h   d esig n s   w er e  co n s tr u cted   in   A d v a n ce d   Desi g n   So f t w ar e  ( ADS)   b y   i m p o r tin g   t h e  P I N  d io d e  m o d e l o f   SMP 1 3 2 0 - 0 7 9 L F f r o m   S k y w o r k s .   T h e n   t h e  p er f o r m a n c es o f   i n s er tio n   lo s s ,   r etu r n   lo s s   an d   is o latio n   w er e  s i m u lated   b y   u s i n g   an   S - p ar a m eter   s i m u lato r .           Fig u r e  5 .   Desig n   1   -   s i n g le  s er ies an d   s i n g le  s h u n t P I N  d io d e s           Fig u r e  6 .   Desig n   2   -   s i n g le  s er ies an d   d o u b le  s h u n t P I N  d io d es           Fig u r e  7 .   Desig n   3   -   s i n g le  s er ies an d   tr ip le  s h u n t P I N  d io d e s       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   201 9   :   4 6 6 8   -   4 6 7 4   4672       Fig u r e  8 .   Desig n   4   -   s i n g le  s er ies an d   q u ad r ap le  s h u n t P I N  d io d es       3.   RE SU L T S  A ND  AN AL Y SI S     Fig u r e  9 ,   1 0   an d   1 1   s h o w   t h e  p er f o r m a n ce   r esu lt s   o f   in s e r tio n   lo s s   S(1 , 2 ) ,   r etu r n   lo s s   S(1 , 1 )   an d   is o latio n   S(1 , 3 )   r esp ec tiv el y .   A ll  t h e s e  f o u r   SP DT   s w itc h   d esig n s   f o r   th e  p er f o r m a n ce   o f   in s er tio n   lo s s ,   r etu r n   lo s s   an d   is o latio n   ar e  p lo tted   o n   th e  s a m e  g r ap h   f o r   an a l y s i s   an d   co m p ar is o n .   I t  w as  s i m u lated   f r o m   0 . 5   to   8   GHz   i n   o r d er   to   s ee   its   ca p ab ilit y   in   th e   UW B   ap p licatio n   o f   m icr o w av e   i m ag i n g .   Fro m   Fig u r e  9 ,   i t  w a s   f o u n d   t h at  b y   ad d in g   a  m o r e  s h u n t  P I N  d io d e,   th e  i n s e r tio n   lo s s   w as   r ed u ce d   at  h ig h er   f r eq u e n cie s .     An   i n s ta n ce ,   at  6   GHz ,   th e  D esig n   1   h a s   - 0 . 7   d B   in s er tio n   lo s s   w h ile  Des ig n   4   h a s   - 2 . 5   d B   in s er tio n   lo s s .     T h is   is   d u e  to   ad d itio n al  lo s s e s   d u e  to   th e  P I N  d io d e  in   SC - 7 9   p ac k ag e.   Fro m   Fi g u r e  1 0 ,   it  w a s   f o u n d   th at  b y   ad d in g   a  m o r e  s h u n t  P I N  d io d e,   th e  r etu r n   lo s s   w a s   r ed u ce d   al m o s t  in   th e   s a m e  a m o u n t  ac r o s s   t h e  f r eq u en c y   r a n g e.   A  s i g n i f ican t  r ed u ctio n   c an   b e  s ee n   b et w ee n   De s ig n   1   an d   2   w it h   4   to   8   d B   d if f e r en ce .   I t  b ec o m es  les s er   w it h   Desi g n   3   an d   4   w it h   1   to   2   d B   d if f er en ce .     Fro m   Fi g u r e  1 1 ,   it  w a s   f o u n d   th at   b y   ad d in g   a   m o r e  s h u n t  P I N  d io d e,   th e  is o latio n   w as  i m p r o v ed   al m o s t  i n   th e  s a m e  a m o u n t  ac r o s s   t h e  f r eq u en c y   r a n g e.   I t  ca n   b e  s ee n   an   ad d itio n a l  6   d B   is o latio n   b et w ee n   Desi g n   1   an d   2 .   Me an w h ile,   le s s   t h an   6   d B   is o latio n   i m p r o v e m en t  w a s   ex p er ien ce d   b et w ee n   Desi g n   2 ,   3   an d   4 .             Fig u r e  9 .   Si m u lated   r esu lt o f   i n s er tio n   lo s s     Fig u r e  1 0 .   Si m u lated   r esu lt o f   r etu r n   lo s s           Fig u r e  1 1 .   Si m u lated   r esu lt o f   is o latio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       P erfo r ma n ce   a n a lysi s   o f u ltr a - w id eb a n d   R F   s w itch   u s in g   d i s crete  P I N   d io d e  in   S C - 7 9 …    ( N .   A .   S h a ir i )   4673   T ab le   2   s u m m ar ize s   th e  p er f o r m a n ce   co m p ar is o n   o f   De s i g n   1 ,   2 ,   3   an d   4 .   Sig n if ica n tl y ,   it  ca n   b e  o b s er v ed   th at  th er e  i s   a  tr ad e - o f f   b et w ee n   is o latio n   an d   r etu r n   lo s s .   I f   h i g h er   i s o latio n   i s   r eq u ir ed ,   a  r ed u ctio n   o f   r etu r n   lo s s   w ill  b e  ex p er ie n ce d   an d   li m iti n g   t h e  u s ab le   R F  b an d w id t h   f o r   Gau s s ia n   p u ls e  g e n er ato r   in   th e  m o n o s tatic  b ased   m icr o w a v e  i m a g i n g .   Ho w ev er ,   s i n ce   th e  tr an s m it  p o w er   f o r   m icr o wav e  i m a g i n g   is   v er y   lo w ,   f o r   ex a m p le  0   d B m   ( o r   1   m W )   [ 1 9 ] ,   th u s   h i g h   is o l atio n   w ith   m i n i m u m   - 2 0   d B   is o latio n   co u ld   b e  s u f f icie n tl y   en o u g h   i n   eli m i n atin g   u n w a n ted   p o r t  to   p o r t  R F  s ig n al.   T h er ef o r e,   if   co n s id er in g   a  m i n i m u m   r etu r n   lo s s   o f   - 1 0   d B   in   an y   R F  cir c u it  d esi g n ,   Desi g n   2   is   th e  b e s t  to p o lo g y   f o r   a  U W B   SP D T   s w itc h .   Ho w e v er ,   b y   r ef er r in g   Fi g u r e   1 0   an d   1 1 ,   th e   u s ab le  b an d w i d th   ( a  tr ad e  o f f   b et w ee n   i s o lat io n   a n d   r etu r n   lo s s )   w a s   4   GHz   ( f r o m   0 . 5   to   4 . 5   GHz ) .       T ab le  2 .  P er f o r m a n ce   C o m p ar is o n   o f   SP DT   S w itc h e s   f r o m   0   to   7   GHz     I n s er t i o n   L o s s   (S 1 2 )  ( d B)   Ret u r n   L o s s   @  Po rt   1   (S 1 1 )  ( d B )   I s o l at i o n   (S 1 3 )  ( d B )   D e si g n   1   - 0 . 0 8 8   t o   - 1 . 3 1 2   - 3 5 . 2 3 2   t o   - 1 0 . 0 8 8   - 5 5 . 2 5 4   t o   - 8 . 0 2 9   D e si g n   2   -   0 . 0 1 4   t o   - 0 . 9 6 7   - 2 8 . 6 6 5   t o   - 7 . 6 6 1   - 6 1 . 3 0 0   t o   - 1 5 . 9 2 0   D e si g n   3   - 0 . 0 2 4   t o   - 1 . 8 2 9   - 2 4 . 9 7 4   t o   - 4 . 8 4 4   - 6 4 . 8 1 9   t o   - 1 9 . 2 4 5   D e si g n   4   - 0 . 0 3 8   t o   - 2 . 9 9 2   - 2 2 . 4 0 0   t o   - 3 . 1 4 1   - 6 7 . 3 8 3   t o   - 2 0 . 2 4 5       T h en ,   a  f u r th er   p er f o r m an ce   an al y s is   w a s   ca r r ied   o u t  o n   t h e  Desi g n   2   f o r   th r ee   ca s ca d ed   SP D T   s w itc h es  ( SP DT   1   +  S P D T   3   +  SP D T   7 )   as  d e p icted   in   Fig u r e  3 .   T h e  s i m u lated   r esu lt s   o f   in s er tio n   lo s s   r etu r n   lo s s   an d   is o latio n   ar e  s h o w n   i n   Fi g u r e  1 2 .   I t  w a s   f o u n d   t h at  th e  in s er tio n   lo s s   ( less   t h an   - 2   d B )   an d   r etu r n   lo s s   ( m o r e  th an   - 1 0   d B )   w er e  in   an   ac ce p tab le  v al u e  f r o m   0 . 5   to   6   GHz   f r eq u en cie s .   Me an w h ile,   t h e  is o latio n   b an d w id t h   ( at  th e  m i n i m u m   is o latio n   o f   - 2 0   d B )   w a s   f r o m   0 . 5   to   3 . 7   GHz   ( w it h   3 . 2   GHz   b an d w id t h ) .     Hen ce ,   t h e  u s ab le  b an d w id th   o f   th e  ca s ca d ed   SP DT   s w it ch es  w a s   li m ited   b y   th e  is o l atio n   p er f o r m a n ce .     T h e  in teg r atio n   b et w ee n   UW B   an ten n as  [ 2 0 ,   2 1 ]   an d   th e  p r o p o s ed   UW B   s w itc h es  n ee d   to   b e  im p le m e n ted   f o r   th e  v er i f icatio n   o f   m ed ical  ap p licatio n   o f   m icr o w a v e  i m a g in g .           Fig u r e  1 2 .   Si m u lated   r esu lt  f o r   th r ee   ca s ca d ed   SP D T   s w itc h es o f   Desi g n   2       4.   CO NCLU SI O N   I n   th i s   p ap er   th e  p er f o r m a n ce   an al y s is   o f   f o u r   R F  s w i tch   t o p o lo g ies  u s i n g   d i s cr ete  P I N  d io d e  w a s   r ep o r ted .   P I N  d io d e  ( in   SC - 7 9   p ac k ag e)   w as   u s ed   to   co n tr o l  th e  s w itc h in g   o p er atio n .   T h ese  f o u r   d i f f er en t   SP DT   to p o l o g ies  w er e  an a l y ze d   in   ter m s   o f   in s er tio n   lo s s ,   r etu r n   lo s s   an d   is o latio n .   T h er ef o r e,   th e  b est  to p o lo g y   f o r   t h e  UW B   R F  s w itc h   in   m ed ical   ap p licatio n   is   Des ig n   2 .   T h en ,   b ased   o n   th e  t h r ee   ca s ca d ed   SP DT   s w itch   o f   t h e  d esi g n ,   t h e  is o latio n   b an d w id t h   ( at  t h e  m i n i m u m   i s o latio n   o f   - 2 0   d B )   w a s   f r o m   0 . 5   to   3 . 7   GHz   ( w it h   3 . 2   GHz   b an d w id th ) .   T h u s ,   it  co u ld   b e  u s ed   in   th e  UW B   f r eq u en c y   f o r   m ed ical  ap p licatio n   o f   m icr o w av e  i m a g i n g .       ACK NO WL E D G E M E NT S     T h e  au th o r s   w o u ld   lik e   to   g r ea tl y   e x p r ess   th eir   th a n k s   a n d   ap p r ec iatio n   to   th e   C e n tr e  f o r   T elec o m m u n icatio n   R e s ea r ch   an d   I n n o v atio n   ( C eT R I ) ,   C e n tr e  f o r   R e s ea r ch   a n d   I n n o v atio n   Ma n ag e m e n t   ( C R I M)   an d   U n i v er s it i T ek n i k al  Ma la y s ia  Me la k a  ( UT eM )   f o r   th eir   en co u r ag e m en t a n d   h e lp   to   co m p lete  t h is   r esear ch   w o r k .   T h is   w o r k   w a s   s u p p o r ted   b y   Min is tr y   o f   E d u ca t io n   ( MO E )   u n d er   r esear ch   g r an t   FR GS /2 0 1 8 /FT KE E - C eT R I /F0 0 3 8 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  9 ,   No .   6 ,  Dec em b er   201 9   :   4 6 6 8   -   4 6 7 4   4674   RE F E R E NC E S   [1 ]   Y.  W a n g ,   A .   E.   F a th y   a n d   M .   R.   M a h f o u z ,   " UW B  mi c ro wa v e   ima g in g   sy ste m wi th   a   n o v e l  c a li b r a ti o n   a p p ro a c h   fo r   b re a st  c a n c e r  d e tec ti o n , "   2 0 1 1   IEE E  T o p ica l  Co n f e re n c e   o n   Bio m e d ica l  W irele ss   T e c h n o lo g ies ,   Ne t w o rk s,     a n d   S e n si n g   S y ste m s,   p p .   6 3 - 6 6 ,   2 0 1 1 .   [2 ]   Y.  Ku wa h a ra   a n d   T .   Oz a k i,   " Ra d a r  Ima g i n g   Us in g   Bi la ter a l  S y mm e try   o f  Br e a st  T issu e , "   2 0 1 8   4 8 t h   Eu ro p e a n   M icro w a v e   Co n f e re n c e   (Eu M C ),   M a d rid ,   p p .   4 9 9 - 5 0 2 ,   2 0 1 8 .   [3 ]   T .   S u g it a n i,   S .   Ku b o ta,  M .   Ha f i z ,   A .   T o y a   a n d   T .   Kik k a w a ,   " A   b re a st  c a n c e r  d e tec ti o n   sy ste m  u sin g   1 9 8   p s   Ga u ss ia n   mo n o c y c le  p u lse   CM OS   tra n sm it ter   a n d   UW B  a n ten n a   a rr a y , "   2 0 1 3   In tern a ti o n a l   S y m p o siu m   o n   El e c tro m a g n e ti c   T h e o r y ,   p p .   3 7 2 - 3 7 5 ,   2 0 1 3 .   [4 ]   A .   A z h a ri,   S .   T a k u m i,   S .   Ke n ta,  T .   Kik k a w a   a n d   X .   X iao ,   " A  1 7   GH z  b a n d wid t h   1 . 2   mW   CM OS   switch in g   ma trix   fo r  UW B  b re a st  c a n c e r  ima g i n g , "   2 0 1 4   IE EE   Bi o m e d ica l  Circu it s  a n d   S y ste m s  Co n f e r e n c e   (Bio CAS)  P ro c e e d i n g s ,  p p .   1 0 9 - 1 1 2 ,   2 0 1 4 .     [5 ]   Ku w a h a ra ,   Yo sh ih ik o .   " M icro w a v e   I m a g in g   f o r  Earl y   Bre a st  Ca n c e r  De tec ti o n . "   In   Ne w  Per sp e c ti v e s  in   Bre a st  Ima g i n g .   In T e c h ,   2 0 1 7 .   [6 ]   E.   C.   F e a r,   J.   Bo u rq u i,   C.   Cu rt is,  D.  M e w ,   B.   Do c k to r  a n d   C.   Ro m a n o ,   " M icro w a v e   Bre a st  I m a g in g   W it h   a   M o n o sta ti c   Ra d a r - Ba se d   S y ste m :   A   S tu d y   o f   A p p li c a ti o n   to   P a ti e n ts,"   IEE E  T r a n s a c ti o n s  o n   M icr o wa v e   T h e o ry   a n d   T e c h n iq u e s ,   v o l.   6 1 ,   n o .   5 ,   p p .   2 1 1 9 - 2 1 2 8 ,   M a y   2 0 1 3 .   [7 ]   S .   Bro v o ll ,   T .   Be rg e r,   Y.  P a ich a r d ,   A a rd a l,   a n d   T .   S .   L a n d e ,   “ T ime - Lap se   I m a g in g   o f   Hu m a n   He a rt  M o ti o n   w it h   S w it c h e d   A rra y   UW B  Ra d a r, ”   IE EE   T ra n sa c ti o n s  o n   Bi o me d ica l  Circ u it s  a n d   S y ste ms ,   v o l.   8 ,   n o .   5 ,   p p .   7 0 4 – 7 1 5 ,   2 0 1 4 .   [8 ]   G .   L .   Ch a rv a t,   L .   C.   K e m p e l,   E.   J.  Ro th w e ll ,   C.   M .   Co lem a n   a n d   E.   L .   M o k o le,  " An   u lt ra w id e b a n d   ( UW B)   switch e d - a n ten n a - a rr a y   ra d a r  i ma g in g   sy ste m , "   2 0 1 0   I EE E  In t e rn a ti o n a l  S y m p o siu m   o n   P h a se d   A rra y   S y ste m s  a n d   T e c h n o l o g y ,   p p .   5 4 3 - 5 5 0 ,   2 0 1 0 .   [9 ]   S k y w o rk s  S o lu ti o n s,  I n c .   Da ta  S h e e t,   S M P 1 3 2 0   S e ries :  L o w  Re si sta n c e ,   L o w   Ca p a c it a n c e ,   P las ti c   P a c k a g e d   P IN   Dio d e s,  2 0 1 5 .   [1 0 ]   J.  G .   Ya n g ,   H.  Eo m ,   S .   Ch o i  a n d   K.  Ya n g ,   " 2 - 3 8   GH z   Bro a d b a n d   Co m p a c t  In Ga As  PIN  S wit c h e s  u sin g   a   3 - D  M M IC  T e c h n o lo g y , "   2 0 0 7   IEE E  1 9 t h   In ter n a ti o n a l  Co n f e re n c e   o n   In d iu m   P h o sp h i d e   &   Re late d   M a teria ls ,    p p .   5 4 2 - 5 4 5 ,   2 0 0 7 .   [1 1 ]   Q.  L i  a n d   Y.  P .   Zh a n g ,   " CM OS  T /R  S w it c h   De sig n :  T o w a rd s  Ultra - W id e b a n d   a n d   Hig h e r  F re q u e n c y , "     IEE E  J o u rn a l   o f   S o li d - S t a te Ci rc u it s ,   v o l .   4 2 ,   n o .   3 ,   p p .   5 6 3 - 5 7 0 ,   2 0 0 7 .   [1 2 ]   S .   M o u ,   M .   Ka ix u e ,   a n d   Y .   K.   S e n g .   " A   DC  to   3 0 ‐ G Hz   u lt ra - w id e b a n d   CM OS   T /R  sw it c h . "   M icr o wa v e   a n d   Op ti c a l  T e c h n o lo g y   L e tt e rs ,   v o l.   5 3 ,   n o .   9 ,   p p .   2 0 7 2 - 2 0 7 5 ,   2 0 1 1 .   [1 3 ]   A l g u m a e i,   M .   Y.;   S h a iri ,   N.  A . ;  Zak a ria,  Z. ;  Zo b il a h ,   A .   M .   S . ;  A h m a d ,   B.   H.,   " A n a l y sis  o f  Op e n   S tu b   Re so n a to r   a n d   it s  A p p li c a ti o n   i n   Du a l  Iso latio n   Ba n d   o f   S P DT   S w it c h   De sig n , "   In t e rn a ti o n a l   J o u r n a l  o f  El e c trica l  &   Co mp u ter   E n g in e e rin g   ( IJ ECE ),   V o l .   6 ,   Iss u e   6 ,   p p .   2 9 0 0 - 2 9 1 0 ,   D e c   2 0 1 6 .   [1 4 ]   L .   C.   P e n g ,   J.  G .   S h i,   Z.   R.   He ,   a n d   W .   Zo u .   " DC~   1 0 . 6   G Hz   Ultra  W id e b a n d   S P DT   S w it c h . "   Ad v a n c e d   M a ter ia ls   Res e a rc h ,   v o l.   7 9 8 ,   p p .   5 2 0 - 5 2 5 .   T ra n s T e c h   Pu b li c a t io n s ,   2 0 1 3 .   [1 5 ]   C.   Hu y n h   a n d   C.   Ng u y e n ,   " Ne w   Ultra - Hig h - Iso latio n   R F   S w it c h   A rc h it e c tu re   a n d   Its  Us e   f o r  a   1 0 - 3 8   G Hz   0 . 1 8 - u m   BiCM OS  Ultra - W id e b a n d   S w it c h , "   IEE E  T ra n s a c ti o n s  o n   M icr o wa v e   T h e o ry   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l.   5 9 ,   n o .   2 ,     p p .   3 4 5 - 3 5 3 ,   2 0 1 1 .   [1 6 ]   M .   H .  M isra n ,   N.  A .   S h a iri ,   G .   H.  a n d   M .   A .   M .   S a id ,   " De sig n   a n d   p e rfo rm a n c e   a n a lys is  o f  sin g le  b ia sin g   b a se d   S PDT   switch   f o r  wire les s  d a ta   c o mm u n ica ti o n s , "   2 0 1 2   IEE E  A sia - P a c if ic  Co n f e re n c e   o n   A p p li e d   El e c tro m a g n e ti c s   (A P A CE),   p p .   3 6 3 - 3 6 6 ,   2 0 1 2 .   [1 7 ]   M .   H.  A b d u l  Ha d i,   B .   H.  A h m a d ,   P .   W .   W o n g ,   a n d   N.  A .   S h a iri .   " A n   o v e rv ie w   o f   iso latio n   im p ro v e m e n t  tec h n iq u e s in   R F   sw it c h . "   AR PN  J .   En g .   A p p l.   S c i ,   v o l.   9 ,   n o .   3   3 4 2 - 3 4 8 ,   2 0 1 4 .   [1 8 ]   A .   M .   S .   Zo b il a h ,   N.  A .   S h a iri ,   Z.   Zak a ria ,   a n d   M .   S .   Ja wa d .   " R F   sw it c h e s   in   w id e - ,   b ro a d - ,   a n d   m u lt i - b a n d   RF   f ro n t - e n d   o f   w irele ss   c o m m u n ica ti o n s: A n   o v e rv iew . "   AR PN  J .   En g .   Ap p l.   S c i,   v o l .   1 1 ,   n o .   5 ,   3 2 4 4 - 3 2 4 8 ,   2 0 1 6 .   [1 9 ]   M .   A .   T o a h a ,   A .   M a h m o u d ,   a n d   A .   M .   A b b o s h .   " P o rtab le  w id e b a n d   m icro w a v e   i m a g in g   s y ste m   f o r  in trac ra n ial   h e m o rrh a g e   d e tec ti o n   u sin g   im p ro v e d   b a c k - p ro jec ti o n   a lg o rit h m   w it h   m o d e l  o f   e ff e c ti v e   h e a d   p e rm it ti v it y , "   S c ien ti fi c   Re p o rts ,   v o l .   6 ,   2 0 4 5 9 ,   2 0 1 6 .   [2 0 ]   Ja w a d   A li ,   Ro sh a y a ti   Ya h y a ,   No o rsa li z a   A b d u ll a h ,   S y a r f a   Zah irah   S a p u a n .   " Ultra - W id e b a n d   M o n o sta ti c   A n ten n a   f o r  b e h in d   th e   W a ll   De tec ti o n , "   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  El e c tri c a l  &   Co mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ),   Vo l.   7 ,     Iss u e   6 ,   p p .   2 9 3 6 ~ 2 9 4 1 ,   De c   2 0 1 7 .   [2 1 ]   S .   El a jo u m i,   A .   T a j m o u a ti ,   J.  Zb i to u ,   A .   Err k ik ,   A .   M .   S a n c h e z ,   M .   L a trac h .  " Ba n d w id th   e n h a n c e m e n t  o f   c o m p a c t  m icro strip   re c tan g u lar  a n ten n a s  fo r  UW B  a p p li c a ti o n s,"   T e lec o m mu n ica t io n   Co mp u ti n g   E lec tro n i c s  a n d   C o n tr o l   ( T EL KOM NIKA ) ,  V o l   1 7 ,   No   3 ,   Ju n e   2 0 1 9 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.