開關與移相器課件

開關

構成開關的器件有鐵氧體、PIN管、FET或BJT。鐵氧體和PIN是經(jīng)典的開關器件,鐵氧體的特點是功率大、插損小,PIN的特點是快速,成本低。FET或BJT有增益,已經(jīng)成為中、小功率開關的主要器件。開關與移相器表1開關器件的性能比較

1.開關的基本原理 1)開關器件原理

鐵氧體開關的原理是改變偏置磁場方向,實現(xiàn)導磁率的改變,以改變信號的傳輸常數(shù),達到開關目的。PIN管在正反向低頻信號作用下,對微波信號有開關作用。正向偏置時對微波信號的衰減很小（0.5dB）,反向偏置時對微波信號的衰減很大（25dB）。

2)微波開關電路 開關器件與微波傳輸線的結合構成微波開關組件。以PIN和MESFET為例。其中MESFET工作在無源模式。開關按照接口數(shù)量定義,代號為PT,如單刀單擲(SPST)、單刀雙擲（SPDT）、雙刀雙擲（DPDT）、單刀六擲（SP6T）等。封裝后pin二極管等效電路GaAsMESFET在低阻時（柵極0偏）等效阻值約2.5ΩGaAsMESFET在高阻時（柵極偏壓不低于夾斷電壓）無源模式MESFET的器件結構和高阻態(tài)等效電路開關設計：串聯(lián)結構和等效電路插入損耗和隔離度注：鍵合帶有電感并聯(lián)結構和等效電路插入損耗和隔離度舉例：MA47892：工作在3.18GHz時，正向偏置為0.4+j6Ω;反向偏置為0.5-j44Ω串聯(lián)時：并聯(lián)時：MA47899：工作在3.18GHz時，正向偏置為1+j6Ω;反向偏置為4-j494Ω串聯(lián)時：并聯(lián)時：舉例：MA47892：未補償時：補償時：柵極GaAsMESFET：工作在10GHz時，Roff=3kΩ,Coff=0.25pF未補償時：補償時：(a)并聯(lián)型;(b)串聯(lián)型

單刀雙擲（SPDT）開關：串、并聯(lián)開關結構圖示為SP3T開關的微帶結構注：“通”態(tài)時，Zse為低阻Zl，Zsh為高阻Zh；反之，“斷”態(tài)時，Zse為高阻Zh，Zsh為低阻Zl最簡串并聯(lián)復合開關結構及等效電路插入損耗：隔離度：寬帶串－并開關結構通態(tài)時像低通濾波器，斷態(tài)時像高通濾波器如上圖示，對于通態(tài)對于斷態(tài)仿真練習：設計一開關開關結構：SPDT駐波比：＜1.25頻率：5-6GHz插入損耗：＜2dB隔離度：＞40dB開關速度：測量開關速度的實驗設備開通延時、開通開關、關斷延時、關斷開關各項有關開關速度的術語各種微波移相器類型開關線型移相器等效電路偏離中心頻率時插損和相移也變化避免的辦法：合適選擇傳輸線的長度，或開路端接匹配負載加載線型移相器引入電納B，透射波與入射波相比，相位延遲，缺點是有反射，b為歸一化電納改進：等效傳輸線電長度：加載線型移相器結構主線安裝類型加載線移相器短截線安裝類型加載線移相器反射型移相器通過環(huán)流器或混合接頭將單端口轉(zhuǎn)換成二端口混合接頭優(yōu)于環(huán)形器：1.在MIC和MMIC中更容易集成2.用了兩個開關器件，耐功率能力提高2倍開關網(wǎng)絡型移相器用于開關網(wǎng)絡移相器的低通和高通濾波器開關線型移相器是開關網(wǎng)絡移相器的特殊情況，但開關網(wǎng)絡移相器能實現(xiàn)更寬的頻帶或獲得希望的頻率響應。移相若用π型結構代替前面T型結構，則假定匹配和無損耗，可得采用六只MESFE