开关与移相器.ppt

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1、开关构成开关的器件有铁氧体、PIN管、FET或BJT。铁氧体和PIN是经典的开关器件,铁氧体的特点是功率大、插损小,PIN的特点是快速,成本低。FET或BJT有增益,已经成为中、小功率开关的主要器件。开关与移相器表1开关器件的性能比较1.开关的基本原理1)开关器件原理铁氧体开关的原理是改变偏置磁场方向,实现导磁率的改变,以改变信号的传输常数,达到开关目的。PIN管在正反向低频信号作用下,对微波信号有开关作用。正向偏置时对微波信号的衰减很小（0.5dB）,反向偏置时对微波信号的衰减很大（25dB）。BJT和FET开关以基极（栅极）的控制信号决定集电极（漏极

2、）和发射极（源极）的通断。放大器有增益,反向隔离大,特别适合于MMIC开关。MEMS微机电器件也可以用作开关器件。2)微波开关电路开关器件与微波传输线的结合构成微波开关组件。以PIN和MESFET为例。其中MESFET工作在无源模式。开关按照接口数量定义,代号为PT,如单刀单掷(SPST)、单刀双掷（SPDT）、双刀双掷（DPDT）、单刀六掷（SP6T）等。封装后pin二极管等效电路GaAsMESFET在低阻时（栅极0偏）等效阻值约2.5ΩGaAsMESFET在高阻时（栅极偏压不低于夹断电压）无源模式MESFET的器件结构和高阻态等效电路无源模式MESFE

3、T的高阻态等效电路和简化电路典型值：Coff0.2pFRoff2kΩ开关设计：串联结构和等效电路插入损耗和隔离度注：键合带有电感并联结构和等效电路插入损耗和隔离度举例：MA47892：工作在3.18GHz时，正向偏置为0.4+j6Ω;反向偏置为0.5-j44Ω串联时：并联时：MA47899：工作在3.18GHz时，正向偏置为1+j6Ω;反向偏置为4-j494Ω串联时：并联时：器件电抗补偿以并联安装为例，在高阻态下，可以一高阻和一小电容并联来等效，总导纳可用一感性电纳来降低插入损耗和隔离度改写为：注：这种补偿是容易的，因为在漏源间没有直流电位差举例：MA47892

4、：未补偿时：补偿时：栅极GaAsMESFET：工作在10GHz时，Roff=3kΩ,Coff=0.25pF未补偿时：补偿时：(a)并联型;(b)串联型单刀双掷（SPDT）开关：利用MESFET作为并联安装SPDT开关的一个例子，频率10GHz串、并联开关结构图示为SP3T开关的微带结构注：“通”态时，Zse为低阻Zl，Zsh为高阻Zh；反之，“断”态时，Zse为高阻Zh，Zsh为低阻Zl最简串并联复合开关结构及等效电路插入损耗：隔离度：注：串、并联开关在隔离度上有了很大改善，在插损上比串联开关好是因为它降低了反射损耗宽带串－并开关结构通态时像低通滤波器，断

5、态时像高通滤波器如上图示，对于通态对于断态仿真练习：设计一开关开关结构：SPDT驻波比：＜1.25频率：5-6GHz插入损耗：＜2dB隔离度：＞40dB开关速度：测量开关速度的实验设备开通延时、开通开关、关断延时、关断开关各项有关开关速度的术语影响开关速度的因素1、开关器件本征层宽度、载流子迁移率、耐功率能力2、偏置网络移相器在通信系统中,调相是对微波信号相位的控制,在雷达系统中,相控阵天线是要控制送入天线阵每个单元信号的相位,实现天线波束的调整。这些相位控制电路就是移相器。铁氧体、PIN、BJT、FET或MEMS器件都可以构成相移器。各种微波移相器类型开关

6、线型移相器等效电路偏离中心频率时插损和相移也变化避免的办法：合适选择传输线的长度，或开路端接匹配负载加载线型移相器引入电纳B，透射波与入射波相比，相位延迟，缺点是有反射，b为归一化电纳改进：等效传输线电长度：加载线型移相器结构主线安装类型加载线移相器短截线安装类型加载线移相器反射型移相器通过环流器或混合接头将单端口转换成二端口混合接头优于环形器：1.在MIC和MMIC中更容易集成2.用了两个开关器件，耐功率能力提高2倍开关网络型移相器用于开关网络移相器的低通和高通滤波器开关线型移相器是开关网络移相器的特殊情况，但开关网络移相器能实现更宽的频带或获得希望的频率响应

7、。移相若用π型结构代替前面T型结构，则假定匹配和无损耗，可得采用六只MESFET的开关网络移相器放大器型移相器调谐栅双栅MESFET有源移相器采用可切换SPDT放大器有源移相器利用矢量调制器的有源移相器利用矢量调制器的有源移相器