開關(guān)與移相器課件

開關(guān)

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

1.開關(guān)的基本原理 1)開關(guān)器件原理

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

2)微波開關(guān)電路 開關(guān)器件與微波傳輸線的結(jié)合構(gòu)成微波開關(guān)組件。以PIN和MESFET為例。其中MESFET工作在無源模式。開關(guān)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(shí)（柵極0偏）等效阻值約2.5ΩGaAsMESFET在高阻時(shí)（柵極偏壓不低于夾斷電壓）無源模式MESFET的器件結(jié)構(gòu)和高阻態(tài)等效電路開關(guān)設(shè)計(jì)：串聯(lián)結(jié)構(gòu)和等效電路插入損耗和隔離度注：鍵合帶有電感并聯(lián)結(jié)構(gòu)和等效電路插入損耗和隔離度舉例：MA47892：工作在3.18GHz時(shí)，正向偏置為0.4+j6Ω;反向偏置為0.5-j44Ω串聯(lián)時(shí)：并聯(lián)時(shí)：MA47899：工作在3.18GHz時(shí)，正向偏置為1+j6Ω;反向偏置為4-j494Ω串聯(lián)時(shí)：并聯(lián)時(shí)：舉例：MA47892：未補(bǔ)償時(shí)：補(bǔ)償時(shí)：柵極GaAsMESFET：工作在10GHz時(shí)，Roff=3kΩ,Coff=0.25pF未補(bǔ)償時(shí)：補(bǔ)償時(shí)：(a)并聯(lián)型;(b)串聯(lián)型

單刀雙擲（SPDT）開關(guān)：串、并聯(lián)開關(guān)結(jié)構(gòu)圖示為SP3T開關(guān)的微帶結(jié)構(gòu)注：“通”態(tài)時(shí)，Zse為低阻Zl，Zsh為高阻Zh；反之，“斷”態(tài)時(shí)，Zse為高阻Zh，Zsh為低阻Zl最簡串并聯(lián)復(fù)合開關(guān)結(jié)構(gòu)及等效電路插入損耗：隔離度：寬帶串－并開關(guān)結(jié)構(gòu)通態(tài)時(shí)像低通濾波器，斷態(tài)時(shí)像高通濾波器如上圖示，對于通態(tài)對于斷態(tài)仿真練習(xí)：設(shè)計(jì)一開關(guān)開關(guān)結(jié)構(gòu)：SPDT駐波比：＜1.25頻率：5-6GHz插入損耗：＜2dB隔離度：＞40dB開關(guān)速度：測量開關(guān)速度的實(shí)驗(yàn)設(shè)備開通延時(shí)、開通開關(guān)、關(guān)斷延時(shí)、關(guān)斷開關(guān)各項(xiàng)有關(guān)開關(guān)速度的術(shù)語各種微波移相器類型開關(guān)線型移相器等效電路偏離中心頻率時(shí)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(fù)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(diǎn)是有反射，b為歸一化電納改進(jìn)：等效傳輸線電長度：加載線型移相器結(jié)構(gòu)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(guān)器件，耐功率能力提高2倍開關(guān)網(wǎng)絡(luò)型移相器用于開關(guān)網(wǎng)絡(luò)移相器的低通和高通濾波器開關(guān)線型移相器是開關(guān)網(wǎng)絡(luò)移相器的特殊情況，但開關(guān)網(wǎng)絡(luò)移相器能實(shí)現(xiàn)更寬的頻帶或獲得希望的頻率響應(yīng)。移相若用π型結(jié)構(gòu)代替前面T型結(jié)構(gòu)，則假定匹配和無損耗，可得采用六只MESFE