第八章微波控制电路 (1.微波开关)

Y0
YD Y0
Y0
YD Y0
Y0
Y0
Y0
Y0
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4、单刀双掷开关
1 g 4 1 g 4
Z0
Z0
Z0
Z0
Z0
改善插入损耗或隔离度同样可以采用电抗补偿电路。
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串联SPDT开关 隔离度 并联SPDT开关
MA-47899芯片
并联SPDT开关 插入损耗
串联SPDT开关 3GHz
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5器件电路
12.4GHz
16,3GHz
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举例单刀双掷开关结构；
Vco1
ANT
RX
TX
Vco2
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Vco11 ATN1
Vc21 Vcc -33V
RX1
Vc11
Vco21 Vco12 ATN2
Vcc
-33V Vc22
Vcc -33V
RX2
Vc12
Vco22 Vco13 ATN3
Vcc -33V Vc23
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3、单刀单掷开关电抗补偿技术； 对串、并联开关的插损和隔离公式的研究表明，开关电路的性能受器件 电抗或电纳的限制，因此器件电抗的补偿提供了改善开关性能的可能。 我们考虑并联开关的插入损耗。开关在高阻的状态下，PIN 二极管都可 以用一个高阻和一个小电容的并联组合来等效，高阻状态下的总导纳可以用 一个与电容并联的幅度相等的感性电纳来降低，形成并联谐振，来降低插入 损耗。其隔离度也可以由在低阻状态下的开关器件的感抗，串接一个外加合 适的电容进行补偿而获得改善。
MA47899-030 0.1 pF 0.4 0.4 0.3 nH 0.18 pF 0.5 s 800 GHz
MA-47892-109 GD 2 BD 2 1 正向插损 10 log( ) 10 log(( 1 ) ( 1 ) )＝0.05dB 2 2 Y 2 Y S 21 0 0 G B 1 反向衰减 10 log( ) 10 log((1 D ) 2 (1 D ) 2 ) 0.805dB 2 2Y0 2Y0 S 21 MA47899-030 G B 1 正向插损 10 log( ) 10 log((1 D ) 2 (1 D ) 2 )＝0.1dB 2 2Y0 2Y0 S 21 GD 2 BD 2 1 反向衰减 10 log( ) 10 log(( 1 ) ( 1 ) ) 14.06dB 2 2Y0 2Y0 S 21
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各种类型的PIN管控制电路,就其本质来讲,都是利用 PIN管的阻抗变化特性故我们先讨论PIN管的特性再讨论微 波开关、微波相移器等几种常见的微波控制电路. (一)PIN二极管
I
P
或
N
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PIN二极管的结构如上图所示.两边分别为重掺杂的 P 型和 N 型半导体中间夹一层电阻率很高的本征半导体I层, 故称为PIN二极管.中间层不可能做成理想的本征半导体, 所以真正的I层是不存在的,它多少含有少量杂质(其电阻 率典型值约为1000欧姆厘米).若含有P型杂质则称为 层,PIN可以称为P N管.如若含有N型杂质则称为 层,PIN 管可以称为P N管. PIN二极管的等效电路如下图所示,图(a)是在正向偏置 时的等效电路,我们可以把此等效电路简化为一个电阻 R , 此电阻随着偏置电流而变化,偏置电流小则等效电阻大,偏 置电流大则等效电阻小,在完全导通时等效电阻很小(小于1 欧姆),我们可以认为等效电阻为零.
f
L 10 log(
1 S 21
) 10 log((1 2
RD 2 X ) (1 D ) 2 ) 2Z 0 2Z 0
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参
Cj Rf
Rr Ls Cp
数
f C 1 (2 C j R f Rr )
MA-47892-109 1 pF 0.4 0.4 0.3 nH 0.08 pF 5 s 350 GHz
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2、单刀单掷开关；（串联型）
Z0 Z0
模 区 1 模 区 2 模 区 3 正偏衰减曲线 反偏衰减曲线
Z0
ZD 2Z Z 0 D S 2 Z 0 2Z 0 Z D
ZD
Z0
2Z 0 2Z 0 Z D ZD 2Z 0 Z D
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微波控制电路的各种控制功能是通过控制 元件来实现的.目前可采用的控制元件,主要是 微波半导体器件和微波铁氧体器件.由于微波 半导体器件具有控制功率小、控制速度快和体 积小、重量轻等优点因此它比铁氧体器件应用 的更广泛.作为微波半导体控制器件主要有PIN 二极管、变容二极管和肖特基二极管.但是,由 于PIN二极管具有可控功率大、损耗小以及在 正反偏置下能得到近似短路和近似开路的特性, 所以几乎在大多数的控制电路中都采用PIN管.
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第七章 微波控制电路
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wk.baidu.com第七章 微波控制电路 微波控制电路是指那些用来控制微波信号 的传输路径、大小和相位的电路.近几年来,随 着相控阵雷达、移动通信、卫星通信以及微波 测量技术等方面的发展,微波控制电路的应用日 益广泛且越来越多受到人们的重视.至今已出现 了大量各种类型的微波控制电路和芯片.例如; 微波开关、数字相移器、电调衰减器、微波调 制器、以及微波限幅器等等,在微波技术的许多 领域中起着很重要的作用。
Y0 Y0
模 区 1 模 区 2 正偏衰减曲线 反偏衰减曲线
Y0
YD Y0
YD YD S 2Y02Y 0 2Y0 YD
2Y0 2Y0 YD YD 2Y0 YD
L 10 log(
1 S 21
) 10 log((1 2
TX RX3
Vcc -33V Vc13
Vco23 Vco14 ATN4
Vcc
-33V Vc24
Vcc -33V Vc14
RX4
Vco24
-33V
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2
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结 构 插入衰减(dB) 0.108 0.147 0.063 隔离度（dB) 20.17 8.29 7.52
LS
Z0 LS
Rf
R
串－并联（2个器件） 串联开关（1个器件） 并联开关（1个器件）
宽带串、并联开关结构；
LS
Cj
Z0
Rf Cj
LS
Cj
Cj
LS
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Z0
Z0
3器件电路
GD 2 B ) (1 D ) 2 )＝0.029dB 2Y0 2Y0 S 21 G B 1 反向衰减 10 log( ) 10 log((1 D ) 2 (1 D ) 2 ) 12.84dB 2 2Y0 2Y0 S 21 正向插损 10 log( 1
2
) 10 log((1
MA-47892-109 GD 2 BD 2 1 正向插损 10 log( ) 10 log(( 1 ) ( 1 ) )＝1.26 dB 2 2Y0 2Y0 S 21 G B 1 反向衰减 10 log( ) 10 log((1 D ) 2 (1 D ) 2 ) 12.75dB 2 2Y0 2Y0 S 21 MA47899-030
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PIN二极管的主要参数; 1 结电容或总电容 C C C 2 正向电阻 R f 3 反向电阻 R 4 击穿电压 VB , C p 5 封装电容 , 6 引线电感 LS 7 截至频率
t j p
r
fC
1 2C j R j Rr
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(二)PIN开关 1、单刀单掷开关；（并联型）
GD 2 B ) (1 D ) 2 ) 2Y0 2Y0
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参
Cj Rf
Rr Ls Cp
数
f C 1 (2 C j R f Rr )
MA-47892-109 1 pF 0.4 0.4 0.3 nH 0.08 pF 5 s 350 GHz
MA47899-030 0.1 pF 0.4 0.4 0.3 nH 0.18 pF 0.5 s 800 GHz
f
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Rj Rj Cj Rf
Ci
Cj
Rj
Rs
Cj
Rr
Rs
图(a)
图(b)
r
图(b)是在反向偏置时的等效电路,我们可以把此等效电R 路简化为一个电阻 ,和电容的串联,此电阻随着偏置电 流而变化,当反向饱和电流很小时等效电阻大,在完全截 止时等效电阻很大(大于1000欧姆),我们可以认为等效电 阻为无限大.
5、串、并联开关结构；
Z0
Z0
Z SC
Zg
Z SH
ZL
通状态 Z SC
Z l Z SH Z h
2
1 ( Z Z l )(Z 0 Z h ) L 10 log 0 2 2Z 0 Z h
1 ( Z Z h )( Z 0 Z l ) 隔离度 10 log 0 2 2Z 0 Z l