1、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(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。正向偏置時對微波信號的衰減很?。?.5dB）,反向偏置時對微波信號的衰減很大（25dB）。,BJT和FET開關(guān)以基極（柵極）的控制信號決定集電極（漏極）和發(fā)射極（源極

2、）的通斷。放大器有增益,反向隔離大,特別適合于MMIC開關(guān)。 MEMS微機(jī)電器件也可以用作開關(guān)器件。,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,GaAs MESFET 在低阻時（柵極0偏）等效阻值約2.5,GaAs MESFET 在高阻時（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,無源模式MESFET的高阻態(tài)等效電路和簡化電路,

3、典型值： Coff 0.2pF Roff 2k,開關(guān)設(shè)計：,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，正向偏置為0.4+j6; 反向偏置為0.5-j44,串聯(lián)時：,并聯(lián)時：,MA47899：工作在3.18GHz時，正向偏置為1+j6; 反向偏置為4-j494,串聯(lián)時：,并聯(lián)時：,器件電抗補(bǔ)償,以并聯(lián)安裝為例，在高阻態(tài)下，可以一高阻和一小電容并聯(lián)來等效，總導(dǎo)納可用一感性電納來降低,插入損耗和隔離度改寫為：,注：這種補(bǔ)償是容易的，因為在漏源間沒有直流電位差,舉例：,MA47892：,未補(bǔ)償時：,補(bǔ)償

4、時：,柵極GaAs MESFET ：工作在10GHz時，Roff=3k, Coff=0.25pF,未補(bǔ)償時：,補(bǔ)償時：,(a) 并聯(lián)型; (b) 串聯(lián)型,單刀雙擲（SPDT）開關(guān)：,利用MESFET作為并聯(lián)安裝SPDT開關(guān)的一個例子，頻率10GHz,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，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(fù)合開關(guān)結(jié)構(gòu)及等效電路,插入損耗：,隔離度：,注：串、并聯(lián)開關(guān)在隔離度上有了很大改善，在插損上比串聯(lián)開關(guān)好是因為它降低了反射損耗,寬帶串并開關(guān)結(jié)構(gòu),通態(tài)時像低通濾波器，斷態(tài)時像高通濾

5、波器,如上圖示，對于通態(tài),對于斷態(tài),仿真練習(xí)：設(shè)計一開關(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)速度的實驗設(shè)備,開通延時、開通開關(guān)、關(guān)斷延時、關(guān)斷開關(guān),各項有關(guān)開關(guān)速度的術(shù)語,影響開關(guān)速度的因素,1、開關(guān)器件 本征層寬度、載流子遷移率、耐功率能力,2、偏置網(wǎng)絡(luò),移相器 在通信系統(tǒng)中,調(diào)相是對微波信號相位的控制,在雷達(dá)系統(tǒng)中,相控陣天線是要控制送入天線陣每個單元信號的相位,實現(xiàn)天線波束的調(diào)整。這些相位控制電路就是移相器。鐵氧體、PIN、BJT、FET或MEMS器件都可以構(gòu)成相移器。,各種微波移相器類型,開關(guān)線型

6、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(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)移相器能實現(xiàn)更寬的頻帶或獲得希望的頻率響應(yīng)。,移相,若用型結(jié)構(gòu)代替前面T型結(jié)構(gòu)，則,假定匹配和無